5G联网无人机拟解决的关键问题

2019-12-01胡娜万青云徐良雄陈三宝

电子技术与软件工程 2019年4期

文/胡娜万青云徐良雄陈三宝

智能化趋势下，人们消费水平不断升级，消费者对于无人机功能性需求提升。无人机在农业植保、测绘和巡检方面已经得到广泛应用。可以实现喷洒农药、驱鸟、巡逻监视、病虫监察等功能，具有无人机集群协同作业效率高、单位面积施药液量小、高精度定位；通过无人机抓取数据制作实时实景地图的技术方案，实现在不同应用场景基于地图的数据挖掘；电力设备中输电线路一般位于崇山峻岭、无人区居多，且多位于高空，无人机巡检可有效解决上述问题，实现实时高效巡检。

1 5G无人机投放测试现状

在4G的基础上，5G上网的速度可以提升100倍，可达每秒20Gbps。5G网络使延迟降低，不仅可以加速无人机在搜寻检索目标时的云端匹配速度，还可以让无人机在后方人员的操控下，更快的响应指令和动作指示，同时5G网络为无人机提供了低空网络连接，使其具备远程控制、高清图传、精准定位、状态监控、安全网络等五大重要能力。我国3家基础电信企业均正积极布局5G联网无人机应用。在2017年11月，亿航公司联合华为在英国全球移动宽带论坛上，首次跨国演示了可载一人的亿航184自动驾驶飞行器在广州试飞现场直播，当时的4.5G商用网络为无人机的超视距控制、数据传输和飞行提供了有力保障。

2 5G联网无人机拟解决的关键问题

2.1 无人机监管政策问题

2.1.1 民用无人机监管和警用无人机发展

根据民用无人驾驶航空器实名登记系统统计，截至2018年3月1日，无人驾驶航空器实名登记18.5万架。其中固定翼3442架，多旋翼179646架，单旋翼875架，飞艇37架，其他243架，固定翼数量比其余几种加起来的总数还多。无人机运行管理监管的难点来自两方面，一方面解决空中防御问题，首先可以通过视频、雷达、红外、无线电定位等发现识别无人机，进而进行跟踪和控制，最后进行控制等操作。另一方面解决空中管理问题，主要包括飞行规则，航空器管理，空域机场条件情报气象服务和空中交通服务。国家空管委已推出《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例（征求意见稿）》，对无人机种类、驾驶员要求、空预申请、安全监管均有详细说明；工信部联合相关部委推出《无人驾驶航空器系统标准体系建设指南（2017-2018年版）》，从管理和技术角度，提出了无人驾驶航空器系统标准体系。

警用无人机，是城市化区域战法暨攻关方向。一方面在无人机的配合，警方将更快速有效的抓捕罪犯。另一方面，警用无人机应该具有观察和打击两种功能，一般无人机速度仅为50-90km/h，警用无人机需要达到120km/h以上，因此采用混合翼，多旋翼用于起飞，固定翼用于飞行。

2.1.2 多维度无人机监管

无人机标准应涵盖国家标准、行业标准、团体标准、企业标准，多维度协同发展的格局。其中国家标准、行业标准制定周期长，对技术成熟度、市场占有率要求较高。团体标准、企业标准制定周期短，操作灵活，能迅速推向市场。民航局的监管需求为实名制登记，起飞在线申报，飞行实时监视；工信部监管需求为生产、销售准入制，可信、非可信均可监管；公安部监管需求为“落地查人”，飞行过程可回溯。

2.2 空域管理问题

2.2.1 空域划分方式

农业植保大部分是在15米以下飞行，飞行区域相对固定；电网等巡检无人机，飞行高度也是基本在100米以下，沿着高压线走向飞行。我国低空空域1000米以下都属于管制空域，2010年国务院中央军委25号文件，即关于深化我国低空空域管理改革的意见。这份文件释放了逐步开放低空开放的信号，通用航空器在报告和监视空域飞行由审批制改为备案制。目前国家尚没有专门针对无人机飞行的空域划分标准。根据国际民航组织推荐标准，是按照空域的垂直高度，将空域划分为A、B、C、D、E、F、G，共7类。120米以下当前技术能覆盖绝大部分场景，但从地面到1万米高空，还需要进一步的技术发展。

2.2.2 空域管理

空域管理设计解决四方面的问题，基础设施覆盖，垂直间隔，栅格化管理，禁飞区划分。基础设施覆盖主要包括通信覆盖率，雷达覆盖率，卫星导航。中国有16个邻国，空域管理复杂，平均而言，中国的飞机要比美国多飞5%的距离。中国的禁飞区众多，但军用飞机一般飞行在7000-7500米以下的空域。要实现近地（1200英尺）的可航行（什么条件下可自由飞行）。

2.3 数据协同问题

无人机发展势头迅猛，从消费者玩具到行业工具，从本地控制到超视距飞行。在农业物监测、土壤分析、植保、交通物流快递、航空拍摄、规划、勘探、监测生产等，联网无人机使行业效率提升。多种设备、不同时段多次监测；单站勘测模式切换；数据传输与人工快递等中间环节将影响数据处理效率，因此监测数据无法真正做到实时分析、反馈。