5G聯(lián)網(wǎng)無人機擬解決的關(guān)鍵問題

文/胡娜 萬青云 徐良雄 陳三寶

智能化趨勢下，人們消費水平不斷升級，消費者對于無人機功能性需求提升。無人機在農(nóng)業(yè)植保、測繪和巡檢方面已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用?？梢詫崿F(xiàn)噴灑農(nóng)藥、驅(qū)鳥、巡邏監(jiān)視、病蟲監(jiān)察等功能，具有無人機集群協(xié)同作業(yè)效率高、單位面積施藥液量小、高精度定位；通過無人機抓取數(shù)據(jù)制作實時實景地圖的技術(shù)方案，實現(xiàn)在不同應(yīng)用場景基于地圖的數(shù)據(jù)挖掘；電力設(shè)備中輸電線路一般位于崇山峻嶺、無人區(qū)居多，且多位于高空，無人機巡檢可有效解決上述問題，實現(xiàn)實時高效巡檢。

1 5G無人機投放測試現(xiàn)狀

在4G的基礎(chǔ)上，5G上網(wǎng)的速度可以提升100倍，可達每秒20Gbps。5G網(wǎng)絡(luò)使延遲降低，不僅可以加速無人機在搜尋檢索目標時的云端匹配速度，還可以讓無人機在后方人員的操控下，更快的響應(yīng)指令和動作指示，同時5G網(wǎng)絡(luò)為無人機提供了低空網(wǎng)絡(luò)連接，使其具備遠程控制、高清圖傳、精準定位、狀態(tài)監(jiān)控、安全網(wǎng)絡(luò)等五大重要能力。我國3家基礎(chǔ)電信企業(yè)均正積極布局5G聯(lián)網(wǎng)無人機應(yīng)用。在2017年11月，億航公司聯(lián)合華為在英國全球移動寬帶論壇上，首次跨國演示了可載一人的億航184自動駕駛飛行器在廣州試飛現(xiàn)場直播，當時的4.5G商用網(wǎng)絡(luò)為無人機的超視距控制、數(shù)據(jù)傳輸和飛行提供了有力保障。

2 5G聯(lián)網(wǎng)無人機擬解決的關(guān)鍵問題

2.1 無人機監(jiān)管政策問題

2.1.1 民用無人機監(jiān)管和警用無人機發(fā)展

根據(jù)民用無人駕駛航空器實名登記系統(tǒng)統(tǒng)計，截至2018年3月1日，無人駕駛航空器實名登記18.5萬架。其中固定翼3442架，多旋翼179646架，單旋翼875架，飛艇37架，其他243架，固定翼數(shù)量比其余幾種加起來的總數(shù)還多。無人機運行管理監(jiān)管的難點來自兩方面，一方面解決空中防御問題，首先可以通過視頻、雷達、紅外、無線電定位等發(fā)現(xiàn)識別無人機，進而進行跟蹤和控制，最后進行控制等操作。另一方面解決空中管理問題，主要包括飛行規(guī)則，航空器管理，空域機場條件情報氣象服務(wù)和空中交通服務(wù)。國家空管委已推出《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例（征求意見稿）》，對無人機種類、駕駛員要求、空預(yù)申請、安全監(jiān)管均有詳細說明；工信部聯(lián)合相關(guān)部委推出《無人駕駛航空器系統(tǒng)標準體系建設(shè)指南（2017-2018年版）》，從管理和技術(shù)角度，提出了無人駕駛航空器系統(tǒng)標準體系。

警用無人機，是城市化區(qū)域戰(zhàn)法暨攻關(guān)方向。一方面在無人機的配合，警方將更快速有效的抓捕罪犯。另一方面，警用無人機應(yīng)該具有觀察和打擊兩種功能，一般無人機速度僅為50-90km/h，警用無人機需要達到120km/h以上，因此采用混合翼，多旋翼用于起飛，固定翼用于飛行。

2.1.2 多維度無人機監(jiān)管

無人機標準應(yīng)涵蓋國家標準、行業(yè)標準、團體標準、企業(yè)標準，多維度協(xié)同發(fā)展的格局。其中國家標準、行業(yè)標準制定周期長，對技術(shù)成熟度、市場占有率要求較高。團體標準、企業(yè)標準制定周期短，操作靈活，能迅速推向市場。民航局的監(jiān)管需求為實名制登記，起飛在線申報，飛行實時監(jiān)視；工信部監(jiān)管需求為生產(chǎn)、銷售準入制，可信、非可信均可監(jiān)管；公安部監(jiān)管需求為“落地查人”，飛行過程可回溯。

2.2 空域管理問題

2.2.1 空域劃分方式

農(nóng)業(yè)植保大部分是在15米以下飛行，飛行區(qū)域相對固定；電網(wǎng)等巡檢無人機，飛行高度也是基本在100米以下，沿著高壓線走向飛行。我國低空空域1000米以下都屬于管制空域，2010年國務(wù)院中央軍委25號文件，即關(guān)于深化我國低空空域管理改革的意見。這份文件釋放了逐步開放低空開放的信號，通用航空器在報告和監(jiān)視空域飛行由審批制改為備案制。目前國家尚沒有專門針對無人機飛行的空域劃分標準。根據(jù)國際民航組織推薦標準，是按照空域的垂直高度，將空域劃分為A、B、C、D、E、F、G，共7類。120米以下當前技術(shù)能覆蓋絕大部分場景，但從地面到1萬米高空，還需要進一步的技術(shù)發(fā)展。

2.2.2 空域管理

空域管理設(shè)計解決四方面的問題，基礎(chǔ)設(shè)施覆蓋，垂直間隔，柵格化管理，禁飛區(qū)劃分。基礎(chǔ)設(shè)施覆蓋主要包括通信覆蓋率，雷達覆蓋率，衛(wèi)星導(dǎo)航。中國有16個鄰國，空域管理復(fù)雜，平均而言，中國的飛機要比美國多飛5%的距離。中國的禁飛區(qū)眾多，但軍用飛機一般飛行在7000-7500米以下的空域。要實現(xiàn)近地（1200英尺）的可航行（什么條件下可自由飛行）。

2.3 數(shù)據(jù)協(xié)同問題

無人機發(fā)展勢頭迅猛，從消費者玩具到行業(yè)工具，從本地控制到超視距飛行。在農(nóng)業(yè)物監(jiān)測、土壤分析、植保、交通物流快遞、航空拍攝、規(guī)劃、勘探、監(jiān)測生產(chǎn)等，聯(lián)網(wǎng)無人機使行業(yè)效率提升。多種設(shè)備、不同時段多次監(jiān)測；單站勘測模式切換；數(shù)據(jù)傳輸與人工快遞等中間環(huán)節(jié)將影響數(shù)據(jù)處理效率，因此監(jiān)測數(shù)據(jù)無法真正做到實時分析、反饋。

3 結(jié)語

完善的網(wǎng)絡(luò)空中智能平臺集中整理數(shù)據(jù)，并完成智能自動飛行傳感信息共享、飛行路線共享、實時實景導(dǎo)航、網(wǎng)絡(luò)輔助環(huán)境感知、無人機集群作業(yè)協(xié)同環(huán)境感知、智能避障和自動規(guī)劃飛行路線。無人機的發(fā)展離不開5G的技術(shù)支持，5G也需要無人機來配合發(fā)展，兩者互相成就，然而5G無人機的發(fā)展之路依然很久遠。