無(wú)人機(jī)憑借操作便利、機(jī)動(dòng)靈活、制造成本低、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)在垂直行業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)（5G）支持增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶（eMBB）、海量機(jī)器類通信（mMTC）和超高可靠低時(shí)延通信（uRLLC）三大類應(yīng)用場(chǎng)景，可進(jìn)一步拓展無(wú)人機(jī)在行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。
保障無(wú)人機(jī)無(wú)線通信
無(wú)人機(jī)一般通過(guò)遙控系統(tǒng)進(jìn)行控制，民用無(wú)人機(jī)與遙控器之間的數(shù)據(jù)傳輸，通常采用低功耗藍(lán)牙或WiFi技術(shù)，受發(fā)射功率限制，只能在不超過(guò)500米的視距范圍進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，且傳輸圖像最大分辨率不能超過(guò)1080p，極大限制了無(wú)人機(jī)在行業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。
IMT-2020（5G）推進(jìn)組發(fā)布的《5G無(wú)人機(jī)應(yīng)用白皮書(shū)》指出，4G能夠滿足現(xiàn)有的部分低速率、對(duì)時(shí)延不敏感的無(wú)人機(jī)應(yīng)用需求，5G提供的大帶寬、高可靠、低時(shí)延通信，能夠很好地滿足無(wú)人機(jī)行業(yè)應(yīng)用需求。
5G網(wǎng)絡(luò)+邊緣計(jì)算確保無(wú)人機(jī)行業(yè)應(yīng)用傳輸需求。在普通的5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，核心網(wǎng)部署位置高，傳輸需要經(jīng)過(guò)多次路由，時(shí)延長(zhǎng)，不能滿足無(wú)人機(jī)超低時(shí)延的業(yè)務(wù)需求。一些區(qū)域性業(yè)務(wù)，全部放在云端處理并非完全有效，尤其是視頻類業(yè)務(wù)，既導(dǎo)致傳輸帶寬的浪費(fèi)，又增加了傳輸時(shí)延。因此，傳輸時(shí)延和連接數(shù)量需求決定了5G業(yè)務(wù)的處理核心，不可能全放在核心網(wǎng)后端的云處理平臺(tái)。
邊緣計(jì)算（MEC）使得運(yùn)營(yíng)商和第三方業(yè)務(wù)可以部署在靠近用戶附著接入點(diǎn)的位置，通過(guò)降低時(shí)延和負(fù)載來(lái)實(shí)現(xiàn)高效的業(yè)務(wù)分發(fā)。邊緣計(jì)算服務(wù)器部署在網(wǎng)絡(luò)邊緣，把無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)有效融合在一起，同時(shí)在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)側(cè)增加計(jì)算、存儲(chǔ)、處理等功能，構(gòu)建邊緣云，提供信息技術(shù)服務(wù)環(huán)境和云計(jì)算能力，將業(yè)務(wù)本地化，讓區(qū)域性業(yè)務(wù)不必浪費(fèi)資源在云端進(jìn)行處理。由于應(yīng)用服務(wù)和內(nèi)容部署在網(wǎng)絡(luò)邊緣，這樣便可以減少數(shù)據(jù)傳輸中的轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)和處理時(shí)間，降低端到端時(shí)延，滿足低時(shí)延要求。
結(jié)合5G網(wǎng)絡(luò)和邊緣計(jì)算，構(gòu)建適合無(wú)人機(jī)無(wú)線傳輸和數(shù)據(jù)處理的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，將確保無(wú)人機(jī)行業(yè)應(yīng)用的高可靠和低時(shí)延性。
5G網(wǎng)絡(luò)拓展無(wú)人機(jī)低空覆蓋范圍。無(wú)人機(jī)低空覆蓋問(wèn)題分為兩類，第一類是有效信號(hào)強(qiáng)度低，如弱覆蓋和無(wú)覆蓋，主要存在于飛行在較高航線或偏僻位置的無(wú)人機(jī)應(yīng)用場(chǎng)景，由于基站數(shù)量稀少或網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置等原因?qū)е?。第二類是有效信?hào)強(qiáng)度不低，但是干擾信號(hào)強(qiáng)度大，導(dǎo)致接收信號(hào)SINR低。在無(wú)人機(jī)低空覆蓋場(chǎng)景中，出現(xiàn)的大部分是第二類問(wèn)題。
針對(duì)第一類由于有效信號(hào)弱導(dǎo)致的覆蓋問(wèn)題，可以采用充分利用基站側(cè)多天線的垂直波束能力來(lái)增強(qiáng)覆蓋，采用高效的波束掃描和跟蹤。針對(duì)第二類由于干擾信號(hào)強(qiáng)導(dǎo)致的覆蓋問(wèn)題，可通過(guò)MassiveMIMO垂直面和水平面的波束賦形，形成精準(zhǔn)的窄波束進(jìn)行發(fā)送和接收。對(duì)于下行鏈路，精準(zhǔn)的窄波束一方面擴(kuò)大了無(wú)人機(jī)的低空覆蓋范圍，另一方面也減少了小區(qū)內(nèi)或者小區(qū)間的干擾。對(duì)于上行鏈路，可以是基站側(cè)形成接收波束，也可以是無(wú)人機(jī)側(cè)形成發(fā)送波束，從而擴(kuò)大無(wú)人機(jī)的低空覆蓋范圍。
助力民用無(wú)人機(jī)行業(yè)應(yīng)用
無(wú)人機(jī)的價(jià)值在于形成空中平臺(tái)，結(jié)合其他部件或載荷擴(kuò)展應(yīng)用，替代人類完成空中作業(yè)。5G技術(shù)拓展了無(wú)人機(jī)低空覆蓋范圍，為無(wú)人機(jī)行業(yè)應(yīng)用提供了大帶寬、高可靠、低時(shí)延的無(wú)線通信能力，助力其在物流、巡檢、安防、救援和娛樂(lè)直播等領(lǐng)域的發(fā)展。
物流是極具潛力的無(wú)人機(jī)行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域之一。2017年全球智慧物流峰會(huì)數(shù)據(jù)顯示，2016年智慧化物流市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到2000億元，預(yù)計(jì)到2025年，智慧化物流市場(chǎng)規(guī)模有望超過(guò)萬(wàn)億元。
山區(qū)較多省份的陸運(yùn)耗費(fèi)的時(shí)間等成本較平原地區(qū)高很多，采用無(wú)人機(jī)運(yùn)輸，可以在成本同樣的條件下實(shí)現(xiàn)更高的物流價(jià)值。同時(shí)，將復(fù)雜環(huán)境下大批量的投遞任務(wù)交給快遞人員和地面車輛，而將簡(jiǎn)單場(chǎng)景下小批量的投遞任務(wù)交給無(wú)人機(jī)，可以更充分地發(fā)揮快遞人員的作用。
我國(guó)物流行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)已紛紛涉足無(wú)人機(jī)物流應(yīng)用領(lǐng)域，在派件-支線-干線上層層發(fā)力，以進(jìn)一步降低物流成本，提高效率。
2018年3月27日，民航華東地區(qū)管理局向順豐控股旗下的江西豐羽順途科技有限公司頒發(fā)了國(guó)內(nèi)第一張無(wú)人機(jī)航空運(yùn)營(yíng)（試點(diǎn)）許可證，意味著中國(guó)無(wú)人機(jī)物流配送正式進(jìn)入合法運(yùn)營(yíng)階段，堪稱中國(guó)物流無(wú)人機(jī)發(fā)展的里程碑。
基礎(chǔ)設(shè)施巡檢是無(wú)人機(jī)巡檢的主要領(lǐng)域。巡檢作業(yè)內(nèi)容具體包括對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施本身的監(jiān)測(cè)、對(duì)周邊環(huán)境的勘探、基礎(chǔ)設(shè)施的日常周期維護(hù)以及簡(jiǎn)單的故障排查、處理等。傳統(tǒng)的人工巡檢方案受環(huán)境及天氣等影響，工作量大、工作效率較低、成本較高，且存在一定的人身安全風(fēng)險(xiǎn)。無(wú)人機(jī)以成本低、靈活性強(qiáng)、安全性高、受自然環(huán)境及地形影響較小、視角更優(yōu)等特點(diǎn)，越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于基礎(chǔ)設(shè)施巡檢領(lǐng)域。
2018年我國(guó)電力巡檢市場(chǎng)規(guī)模為29.73億元，據(jù)國(guó)泰君安產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)測(cè)，到2020年電力巡檢無(wú)人機(jī)整機(jī)市場(chǎng)規(guī)模將為19.48億元。
無(wú)人機(jī)在公共安全領(lǐng)域應(yīng)用很多。在邊防監(jiān)控、消防監(jiān)控、環(huán)境保護(hù)、刑偵反恐、治安巡邏等領(lǐng)域，遇到突發(fā)事件，無(wú)人機(jī)可以代替警力及時(shí)趕往現(xiàn)場(chǎng)，利用可見(jiàn)光視頻及熱成像設(shè)備等，把實(shí)時(shí)情況回傳給地面設(shè)備，為指揮人員決策提供依據(jù)。
警用無(wú)人機(jī)可以根據(jù)需求搭載高清數(shù)碼攝像機(jī)，進(jìn)行空中喊話、投放催淚瓦斯、安防監(jiān)控等操作，可廣泛應(yīng)用于處突維穩(wěn)、監(jiān)控安防、森林防火、消防滅火、抗雪防洪、交通管理等場(chǎng)景。我國(guó)多數(shù)城市都已開(kāi)始使用警用無(wú)人機(jī)進(jìn)行治安管理。
2017年我國(guó)警用無(wú)人機(jī)市場(chǎng)規(guī)模為2.55億元，國(guó)泰君安產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)測(cè)，到2020年警用無(wú)人機(jī)市場(chǎng)規(guī)模將為6.6億元，行業(yè)滲透率達(dá)到5%。
無(wú)人機(jī)在展開(kāi)救援作業(yè)中可實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)。我國(guó)領(lǐng)土由于地理環(huán)境和氣候的多樣性，各種自然災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，災(zāi)后救援工作尤為重要。無(wú)人機(jī)可在第一時(shí)間到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，迅速展開(kāi)作業(yè)：采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，迅速將現(xiàn)場(chǎng)的視、音頻信息傳送到指揮中心，供指揮者進(jìn)行判斷和決策；能夠?qū)崿F(xiàn)通信中繼功能，快速恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)局部通信；跟蹤事件的發(fā)展態(tài)勢(shì)，幫助指揮中心實(shí)施不間斷指揮處理。無(wú)人機(jī)在處理突發(fā)事件及救災(zāi)搶險(xiǎn)過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用，是現(xiàn)代搶險(xiǎn)技術(shù)應(yīng)用的一種重要方式。
無(wú)人機(jī)全景VR直播將帶來(lái)身臨其境的感受。通過(guò)無(wú)人機(jī)掛載360度全景鏡頭進(jìn)行視頻拍攝，全景相機(jī)可完成視頻采集、拼接處理與視頻流處理，通過(guò)連入5G網(wǎng)絡(luò)將4K/8K全景視頻通過(guò)上行鏈路傳輸?shù)胶诵木W(wǎng)側(cè)視頻服務(wù)器，再通過(guò)下行鏈路傳輸給用戶。而用戶只需戴上VR眼鏡，就可以隨時(shí)隨地、無(wú)延遲地獲得激動(dòng)人心的現(xiàn)場(chǎng)感。
5G無(wú)人機(jī)VR直播在未來(lái)將會(huì)廣泛用于體育賽事、演藝活動(dòng)等大型活動(dòng)的極致體驗(yàn)直播中，以及廣告、新聞、電影等商業(yè)活動(dòng)拍攝中，用戶隨時(shí)隨地都能通過(guò)VR全景直播獲取比現(xiàn)場(chǎng)更好的體驗(yàn)。
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