5G网联无人机驱动行业升级,实现天 地 空实时联动

2022-03-01

无人机作为高新科技发展的产物,目前在我们周边的应用已经越来越广泛。从应用领域来说,无人机可分为消费级无人机和工业级无人机,相对于已经较为成熟的消费级无人机,工业级无人机的应用还处在不断探索的阶段。5G网络可以让无人机在现有的场景中做得更好、更加稳定,而且网联无人机将会驱动更多种类应用场景升级。5G与无人机的结合不仅仅包括网络的接入,还要有边缘计算技术与网络切片能力的提高。这几者完美配合,使得无人机在VR直播、城市园区安防、高清直播、电力巡检、基站巡检、无人机物流、无人机水务、野外科学勘测等场景有更好的升级。

典型应用

上行速率要求

下行操控速率

控制时延

应用范围

智慧园区安防/设备巡检数据回传

>25Mbps(4K)

600kbps

<10ms

厂区无人机安防

>100Mbps

(8K)

设备巡检


以智慧园区安防为例,安保人员需要按照固定的岗位和流动的岗位分别安排并进行厂区安全巡视,内容包括人员、财产、治安、消防安全。为了确保厂区每一个角落都能得到合理的监控,需要大量的摄像头设备进行固定视角的管控,对于摄像头的盲区,需要安排安保人员定期巡检。这种传统方式往往存在固定视角监控不到位、安保人员人工费用成本高以及昼夜交替等原因带来的管理问题。


通过5G无人机平台,可以实现厂区范围内规范化、常态化的空中安保巡视和设备点检。利用5G的高速率、高可靠低时延无线网络,可以将搭载在无人机上的摄像头视频(可见光高清、红外等)实时传送到厂区综合控制中心。通过对视频图像进行基于人工智能的物体识别、模式识别分析,判断所巡检的地点是否存在安保异常或火警异常并实现智能提示,最大限度降低安保人员日常劳动强度。



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5G网联无人机监测管道维修



从设备巡检的角度来说,工业领域有大量的设备工作在位置较高或条件较为恶劣的环境下,以冰箱的发泡工艺环节为例,设备最高处达到5m,传统的人员巡检不仅浪费时间,还带来人身安全隐患。传统的基于4G 的无人机时延大,画面不清晰,而采用5G的无人机设备巡检有两个优势:一是5G的上行速率可达200Mbps,可以支持 4K、8K 甚至全景的视频回传;二是5G毫秒级的低时延高可靠特性可以有效地保障无人机的精确控制和精准定位。


5G网络有着全新的网络架构,能够实现超高带宽、毫秒级时延、超高密度连接,这些优点可以很大程度上解除无人机现在的困境。当5G网络能够实现真正的商用,无人机便构成一个7*24的全时无人机网络,进而构成一个天、地、空实时联动的世界

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5G网络能力图


在降低信号干扰方面,5G可采用铺设大规模天线较窄波束对准服务用户,避免小区内或小区间的干扰;也可以采用协同传输的方式,以协调时、频、空、码、功率的资源协调;更可以不同带宽的分频接入,使得地面和空间采用不同的网络,从而减少干扰。


在无人机下行容量方面,如今的低空无人机或许对于下行容量的要求不高。一旦,无人机数量增多,地面终端业务负载过大,便会出现下行容量受限的问题。针对下行容量问题,5G基站的大规模天线能力可以增加水平和垂直发射通道数,使得水平垂直面的波束更加准确地指向目标用户。如此一来,更窄的波束能够有利于控制干扰,提升用户的信噪比,同时可以实现更多用户的空分复用提高下行容量。


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5G网联无人机


最后在时延性方面,无人机的控制与指挥需要低时延,同时高清视频的回传更需要降低时延。而5G的新空口可以根据不同的业务时延需求进行调度,投入前置导频、迷你时隙、灵活帧结构、上行免调度设计实现低时延传输。针对数据业务,可以使用自包含子帧结构、传输和反馈可以在一个时隙内完成,可以大大减少时间。


5G网络在时延、抗干扰性、下行容量等方面的特点可以缓解无人机在4G网络时代的尴尬,而且5G网络可以满足无人机在绝大多数的应用场景的通信需求,将会给产业界带来近10倍的商业机会。有了稳定的网络,将会更好地发挥无人机响应速度快、观察视角好、覆盖面广等优点,从而为各个行业提供更为优质的服务,进而做到提效降能。


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5G网络对无人机应用通信需求满足度


总体而言,5G在无人机领域的应用,促进无人机在物流、农业、巡检、安防等多个场景实现全时化、智能化建设。如今,民用无人机应用的前景广泛,是5G技术与业务应用的重要行业之一。如今,5G与无人机实现了跨界融合,将会加速民用无人机的广泛普及,也让这个市场存在着新的增量。

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