• 注册
    • 今日签到
    • 连续签到
  • 星空下的夜ANGUS垚
  • 无奈
    无奈
    今天06:25
  • ‘
    今天07:22
  • yuzhongni
    yuzhongni
    今天07:31
  • yehande
    yehande
    今天07:55
  • 邱方涛
    邱方涛
    今天07:58
  • rnxx
    rnxx
    今天07:58
  • 原点的守候_942
    原点的守候_942
    今天08:14
  • 石子_230
    石子_230
    今天08:30
  • 龙琉璃樽
    龙琉璃樽
    今天08:48
  • 无奈
  • Dragonsea
  • 盼兮。红颜容
  • 吴天
  • 小wei
  • rnxx
  • 一鑫一毅因蔚爱
  • yuzhongni
  • Francis
  • 闲云
  • 遥感软件和设备 遥感软件和设备 关注:3 内容:2

    无人机,5G,会带来什么?

  • 查看作者
  • 打赏作者
  • 拉黑名单
    • 遥感软件和设备
    • Lv.3
      官方

      无人机凭借酷炫的外型,实用的功能,这几年得到了快速的发展,受到了人们的欢迎。

      无人机,5G,会带来什么?

      在5G的加持下,无人机的性能和应用场景也将得到大幅升级。5G究竟会给无人机领域带来哪些变化,未来的无人机会朝怎样的方向发展呢?

      传统无人机  

      传统无人机更准确来说,是一种利用无线遥控或程序控制来执行特定航空任务的飞行器。它和常规飞机最大的区别,当然就是飞行器上面是否搭载人员。

      无人机,5G,会带来什么?

      也有人说,无人机就是一种会飞的机器人。早在100年前的一战时期,世界上第一架无人机就已经出现了。

      无人机,5G,会带来什么?

      在这之后的漫长岁月里,无人机一直都是用于军事用途,例如作为靶机、侦察机等。

      无人机,5G,会带来什么?

      进入21世纪,军用无人机发展到惊人的程度,成为战场的主角,也成为大众的焦点。

      无人机,5G,会带来什么?


      随着无人机技术的不断成熟,开始向民用领域发展,衍生出各种各样的民用机型和应用。这些民用无人机,种类繁多,特点鲜明,用途广泛。

      按飞行平台构型,可以分为固定翼无人机、旋翼无人机、扑翼无人机、伞翼无人机、无人飞艇。

      无人机,5G,会带来什么?

      上述无人机中,我们见过最多的,就是下面这种民用旋翼无人机。

      无人机,5G,会带来什么?

      这类无人机,目前被广泛用于各个社会领域,例如无人机播撒农药、无人机物流、无人机拍摄电影、无人机灯光秀,等等。

      无人机,5G,会带来什么?

      网联无人机 

      民用旋翼无人机的机身,通常由以下几个部分组成:机架、动力系统、飞控系统、挂载系统。

      无人机,5G,会带来什么?

      旋翼、电机,还有机架内的电池,都属于动力系统,除了机身,还有地面的控制系统。

      无人机,5G,会带来什么?

      上图这种操控方式,属于点对点通信。遥控器和无人机之间的数据传输,是采用Wi-Fi或蓝牙的方式。

      无人机,5G,会带来什么?

      正如大家所知道的,Wi-Fi或蓝牙的通讯距离非常有限。以Wi-Fi为例,通常只能控制在300~500米的视距范围以内(特定条件限制下,可以达到1公里以上)。蓝牙就更不用说了。所以,这种方式很大程度上约束了无人机的飞行范围。作为无人机的操控者(通常称为“飞手”),一般是不敢让无人机飞得太远的。如果飞远了,可能会导致无人机和飞手之间的通讯中断,甚至“炸鸡(坠毁)”。于是,人们想出了一个全新的无人机通信方式,那就是——网联无人机。

      网联无人机,其实就是利用蜂窝通信网络,连接和控制无人机。更简单来说,就是利用基站来联网无人机。

      无人机,5G,会带来什么?

      相对于Wi-Fi,蜂窝基站拥有更广阔的覆盖范围,将使无人机的通讯更加灵活、可靠。

      无人机,5G,会带来什么?

      大家如果对无人机稍有了解的话,一定听说过“图传”和“数传”这两个词。“图传”,就是传输图像,将无人机吊舱相机拍摄的视频或图像画面,传回到地面上。

      无人机,5G,会带来什么?

      “数传”,就是传输数据。无人机上面有很多传感器数据和飞行数据,将这些数据传回到地面,就是数传。

      无人机与地面的通信,主要是三种目的:图传、数传和遥控。

      无人机,5G,会带来什么?

      图传对无人机通信能力的要求可以说是最高的。

      如果我们使用Wi-Fi点对点通信,通信距离一般不超过500米*,图传能力可以达到1080p(分辨率1920×1080,属于超清),每秒30帧左右。

      *像大疆自己搞了一个OcuSync图传(类似Wi-Fi,也用2.4GHz频段)的技术,号称图传距离可以达到7公里(1080p)。

      如果用网联无人机,4G LTE蜂窝通信技术,当网络基站覆盖到位的话,理论上可以说是不受距离限制。图传能力的话,目前主要是720p(分辨率1280×720)左右。

      无人机,5G,会带来什么?

      如果是无人机航拍,因为距离较远,720p或1080p的分辨率并不算清晰,一些特定场景下(例如查看设备指示灯、参数和人脸识别等),还是不能满足用户的需求。除了速率带宽之外,我们再看看其它方面。在定位方面,现有4G网络在空域定位精度约为几十米(如果采用GPS定位,精度大约在米级),在一些需要更高定位精度的应用方面(例如园区物流配送、复杂地形导航等),必须考虑增加基准站提供辅助,才能实现。在覆盖空域方面,4G网络只能覆盖空域120米以下的范围应用。在120米以上(一些高空需求,例如高空测绘、干线物流等),无人机容易出现失联状况。总而言之,目前4G网络和Wi-Fi网络下的无人机,应用场景限制太多,用户受众规模太小,导致它在消费市场难以得到普及,也制约它的长远发展和价值发挥。

      5G无人机  

      正因为4G和Wi-Fi的不给力,于是乎,我们需要更牛逼的蜂窝通信技术,那就是5G。

      无人机,5G,会带来什么?

      5G究竟会给无人机带来什么?首先还是刚才说的图传。5G众多特点中排第一位的,当然就是超宽带。5G的理论带宽可以达到20Gbps以上。目前已建设的实验网络中,也普遍达到了1Gbps的速率,这个速度是4G LTE的十倍以上。

      无人机,5G,会带来什么?

      在这个速率的支持下,别说720p和1080P,就连4K甚至8K的超高清视频都能完美支持。

      无人机,5G,会带来什么?

      相比于地面传统摄像头静态、低纬度的视角,无人机搭配5G,将实现动态、高纬度的超高清广角俯视效果,也就是超高清的“上帝视角”。

      无人机,5G,会带来什么?

      更厉害的是,相比于传统无人机只能用单镜头相机拍摄,在5G的加持下,无人机可以吊装360°全景相机,进行多维度拍摄。

      无人机,5G,会带来什么?

      地面上的人员,可以通过VR眼镜自由进行全方位多角度观看。

      无人机,5G,会带来什么?

      换句话说,无人机真正成为了“天眼”,非常清晰而且一览无余。只有带宽当然是不够的。5G网络还具有超低时延的特性,能够提供毫秒级的传输时延(低于20ms,甚至达到1ms,4G LTE是50ms以上)。这将使无人机响应地面命令更快,地面飞手对无人机的操控更加精确。5G还可以提供的厘米级定位精度,远超LTE的十米级和GPS的米级。如此一来,完全可以满足城区这样复杂地形环境的飞行需求。5G所采用的Massive MIMO大规模天线阵列,以及波束赋形技术,可以灵活自动地调节各个天线发射信号的相位,不仅是水平方向,还包括垂直方向。

      无人机,5G,会带来什么?

      这样的话,有利于一定高度目标的信号覆盖,满足国家对500米以内低空空域监管要求,和未来城市多高楼环境下无人机120米以上的飞行需求。在无人机的飞行数据安全保障方面,相比4G或Wi-Fi,5G也有明显的优势。5G的数据传输过程更加安全可靠,无线信道不容易被干扰或入侵。5G除了解决无人机和基站之间通信能力的问题之外,在无人机系统支撑平台上,还有很大的改进提升。一个完整的无人机系统包括空中部分和地面部分。传统Wi-Fi点对点通信,地面部分只有遥控器和手机,能力非常有限。

      无人机,5G,会带来什么?

      而网联无人机,可以提供强大的平台支撑:

      无人机,5G,会带来什么?

      结合云计算,网联无人机的地面平台可以提供更大容量的数据存储,更彪悍的计算能力,为异地的更多地面人员提供服务(例如视频观看)。凭借5G的海量连接特性,5G网络可以接入的无人机数量,也几乎是无限的(每平方公里可以接入100万个终端)。5G的边缘计算能力也有用武之地。可以在5G基站附近设置边缘计算中心,无人机相关的数据,可以在边缘计算中心完成计算,而不用送往更远的云计算中心,从而保证了低时延(未来服务于无人机的自动驾驶)。

      无人机,5G,会带来什么?

      甚至,5G所提供D2D(Device to Device)通信能力,可以让无人机与无人机之间实现直接通信,更好地服务于自动驾驶和机群协同。

      无人机,5G,会带来什么?

      总而言之,5G所赋予的高带宽、低延时、高精度、宽空域、高安全,可以帮助无人机补足短板,解锁更多的应用场景,满足更多的用户需求。

      5G无人机的应用场景  

      说了那么多,我们来5G无人机的具体应用案例。首先我们来看看线路巡检,这也是现在5G无人机应用中经常被提到的。现在我们国家的电网输电线路设备,还有运营商的宏站设备,经常位于野外荒无人烟的地区,甚至是崇山峻岭地区。对这些设备进行运营状况检查,以往只能采用人工巡检的方式,成本高,风险大,时间久,效率低。

      无人机,5G,会带来什么?

      为了检查到位,人员往往需要高空爬塔,有很大的风险。

      采用无人机进行巡检,可以对设备进行360度全方位高清视频检查,4K甚至8K的清晰度,足以查看设备的各项细节(甚至仪表参数和指示灯),也能够完成数据采集和存档。

      无人机,5G,会带来什么?

      无人机巡检

      无人机,5G,会带来什么?

      而且,无人机可以根据需要选择不同的相机吊舱,例如高清变焦相机、红外相机、夜视相机、激光雷达等,获得更为准确和详实的影像信息。

      无人机,5G,会带来什么?

      如此一来,降低了风险,缩减了时间,提升了巡检效率,也能够大幅削减成本。5G无人机还可以搭载特殊吊舱,在低时延精准操作下,进行一些特殊的处置:

      无人机,5G,会带来什么?

      除了电网巡检和基站巡检之外,输油管道巡检现在也开始采用无人机。对于我们通信行业来说,除了可以使用无人机巡检基站之外,还可以使用无人机进行网优路测。

      无人机,5G,会带来什么?

      再来看看交通管理和陆空协同方面的5G无人机应用。相比于传统道路监控,5G无人机的机动能力更强,灵活性更高,可以在第一时间到达现场。5G无人机回传的全景广角高清图像和视频,便于交管部门及时查看道路拥堵情况和交通事故情况。

      无人机,5G,会带来什么?

      5G无人机还可以在巡线过程中,及时发现道路违法情况,对违法停车、违法占用应急车道、违法变道等行为进行4K超高清拍照取证。5G无人机还集成了远程喊话的功能,可以对现场车辆进行疏导和警告。这无疑将大幅节省警力,缩短出警时间,高效完成交通管理工作。另外值得一提的,就是5G无人机在应急通信和救援方面的应用。当发生灾害(例如地震、泥石流、洪水)的时候,传统通信基站往往会发生损毁,无法正常工作。这个时候,就可以采用无人机,搭载通信基站,为灾区提供临时的通信信号覆盖服务。

      无人机,5G,会带来什么?

      一方面,可以保障灾区的通讯正常。另一方面,可以对被困人员提供定位服务,确认被困人员的位置。此外,5G无人机还可以实时拍摄并回传灾区现场的超高清视频画面,帮助政府救灾人员更有效地组织救灾。5G无人机所能发挥作用的地方远不止上述这些。包括无人机物流、无人机消防、无人机边境巡逻等等,各行各业都能够找到和5G无人机的交集。

      无人机,5G,会带来什么?

      5G无人机的潜力非常巨大,市场前景非常广阔!

      无人机的续航问题  

      目前困扰无人机发展的最大问题,就是电池的续航问题。目前的民用旋翼无人机,续航时间基本在20-30分钟之间,这个显然制约了无人机的使用和普及。对于这个问题,目前有一种解决方案,那就是借助无线充电技术。

      无人机,5G,会带来什么?

      现在新出的智能手机,陆续开始支持无线充电。以后,对无人机进行充电,不再需要安排人工去更换电池,而是直接让无人机停在充电平台,即可进行快速充电。

      无人机,5G,会带来什么?

      无人充电平台,可以设置在高楼的楼顶,占地面积并不大。在电池技术还没有得到突破的情况下,这是最为合理的解决方案。

      无人机的“黑飞”问题  

      除了电池续航之外,无人机还有一个很致命的问题,那就是“黑飞”问题。黑飞,是指一些没有取得私人飞行驾照或者飞机没有取得合法身份的飞行,也就是未经登记的飞行。这种飞行有很大危险性,会对公共安全造成威胁。

      无人机,5G,会带来什么?

      目前,有关部门对无人机飞行主要是通过以下方式来管控的:

      无人机,5G,会带来什么?

      对于5G无人机来说,黑飞管控将更加方便和灵活。首先,你如果是未登记注册的5G无人机,根本就入不了网,也就联不上网,根本飞不起来。。。其次,当无人机在空中飞行时,从一个基站小区飞到另一个基站小区(发生小区切换),基站侧可以通过多普勒频移、飞行轨迹等特征,判断出它是不是无人机,通报网络侧的管理平台,把它管得死死的,不让它乱飞。地面平台对飞行信息(位置、高度、速度、方向、电量)的掌握更加准确,设置电子围栏和禁飞区会非常方便和灵活。

      无人机,5G,会带来什么?

      总而言之,网联5G无人机时代,黑飞现象将得到有效遏制,安全系数将大大提升。

      5G无人机的未来  

      在5G、云计算、大数据和AI人工智能的支持下,无人机未来一定会朝智能化的方面发展。以无人机的飞行控制为例,以前的无人机是远程遥控飞行。后面就有了传感器辅助,能够更好地控制飞行姿态。再后来,就是现在,无人机可以实现初步的自动飞行和避障。将来,无人机将全面实现自主飞行。

      无人机,5G,会带来什么?

      也就是说,它的飞行轨迹和过程,完全将由无人机系统自己来设定。这个就有点像车联网里面的完全自动驾驶。无人机想要实现安全自动驾驶,肯定离不开飞行平台的支持,包括传感信息共享、飞行线路共享、飞行环境感知、智能避障,等等,都是基于平台实现的。5G还可以帮助无人机更好地实现集群协同作业。让很多无人机可以一起完成某项工作,减少人为的干预。

      无人机,5G,会带来什么?

      最后的话  

      5G无人机,就是未来数字天空的重要组成部分和载体。根据专业机构预测,2020年,全球的消费无人机数量将达到1600万台,整个无人机行业的产值将达到1273亿美元。如果5G起步顺利,无疑将进一步刺激这些数字的增长。5G和无人机之间的跨界融合,实际上也是全行业数字化转型的一种创新,也许能够给我们5G在工业物联网等领域落地,带来更多的启示。

      请登录之后再进行评论

      登录
    • 发表内容
    • 做任务
    • 返回顶部