5G時(shí)代無線電監(jiān)測站無人機(jī)云平臺技術(shù)研究

◆寧悅 吳嘯晨

5G時(shí)代無線電監(jiān)測站無人機(jī)云平臺技術(shù)研究

◆寧悅 吳嘯晨

（中國電子科技集團(tuán)公司第二十八研究所 江蘇 21000）

自無人機(jī)云平臺技術(shù)誕生后，無人機(jī)應(yīng)用情況越發(fā)廣泛，為了促使現(xiàn)代無線電環(huán)境足夠規(guī)范，我國對于無線電監(jiān)測站實(shí)際需求有所上漲，尤其是在我國正式宣布5G時(shí)代的到來后，空中無線電的實(shí)際情況開始越發(fā)混亂，我國無線電監(jiān)測站也開始迎來全新轉(zhuǎn)折點(diǎn)。這時(shí)如果無人機(jī)云平臺技術(shù)在無線電監(jiān)測站之中得到落實(shí)，便可促使我國在5G時(shí)代下的空中無線電實(shí)況得到有效控制?；诖?，本文首先介紹了5G技術(shù)概念、特點(diǎn)以及核心工藝，其次提出無人機(jī)發(fā)展現(xiàn)況與相關(guān)問題，再次提出5G時(shí)代無線電監(jiān)測站無人機(jī)云平臺的設(shè)計(jì)方案，最后表明5G時(shí)代無線電監(jiān)測站無人機(jī)云平臺之中的核心技術(shù)，僅供參考。

5G時(shí)代；無線電監(jiān)測站；無人機(jī)云平臺技術(shù)

在近幾年經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展下，我國4G通信技術(shù)已經(jīng)十分完善，5G通信技術(shù)也開始進(jìn)入社會大眾視線內(nèi)，云平臺、人工智能以及大數(shù)據(jù)等產(chǎn)業(yè)發(fā)展必然會更加順利，現(xiàn)代社會已經(jīng)正式迎來信息改革，并升級為將5G技術(shù)作為核心的智能時(shí)代。由于5G技術(shù)具備諸多優(yōu)勢，將其落實(shí)到無線電監(jiān)測無人機(jī)云平臺設(shè)計(jì)之中，一定可以促使我國空中無線電監(jiān)管能力得到大幅加強(qiáng)，促使無線電監(jiān)測站發(fā)展前景更加客觀。因此，以下也將5G技術(shù)作為關(guān)鍵，進(jìn)一步探析如何在無線電監(jiān)測站無人機(jī)云平臺設(shè)計(jì)之中落實(shí)5G技術(shù)。

1 5G技術(shù)概念、特點(diǎn)及核心工藝

1.1 基本概念

所謂5G技術(shù)是指現(xiàn)代社會中的最新通信技術(shù)，英文為5th-Generation，屬于2G技術(shù)、3G技術(shù)以及4G技術(shù)的升級。在5G時(shí)代之中，所有運(yùn)營商將服務(wù)范圍劃分為各個小區(qū)域，這些小區(qū)域就可以稱為蜂窩，圖像、聲音等信號在移動終端中變成數(shù)字化形式，通過轉(zhuǎn)換器進(jìn)行傳輸。在蜂窩之中所有具備5G技術(shù)的移動設(shè)備，都可以利用電波、天線、發(fā)射與接收裝置實(shí)現(xiàn)通信，當(dāng)手機(jī)用戶從一個地區(qū)轉(zhuǎn)移到其他地區(qū)后，便可將用戶移動終端轉(zhuǎn)變?yōu)榇说貐^(qū)蜂窩之中。于2019年10月末，我國三大運(yùn)營商同時(shí)宣布5G套餐，并在2019年11月初允許5G套餐正式使用[1]。

1.2 技術(shù)特點(diǎn)

在信息歷史之中5G技術(shù)是第七次革新，前幾次革新無一不為社會大眾提供諸多便利，此次5G時(shí)代來臨也不例外，甚至可以說此次5G通信技術(shù)自身特點(diǎn)完全比以往通信技術(shù)更加有質(zhì)量。第一，用戶流量與諒解的視角密度得到全面加強(qiáng)；第二，網(wǎng)絡(luò)頻譜實(shí)際效率與LTE相互對比至少提高十倍左右；第三，網(wǎng)絡(luò)整體容量可得到提高，足以讓上千億臺設(shè)施同時(shí)連接，可以滿足物聯(lián)網(wǎng)對于通信的實(shí)際需求；第四，接口延時(shí)實(shí)踐控制為1毫秒左右，可以為汽車領(lǐng)域和醫(yī)療領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)汽車自動駕駛與遠(yuǎn)程治療；第五，除了為手機(jī)用戶提供通信服務(wù)以外，還可以為家庭網(wǎng)絡(luò)與辦公網(wǎng)絡(luò)提供通信服務(wù)。

1.3 核心工藝

在5G通信技術(shù)中存有很多核心工藝，這些工藝便是構(gòu)成5G時(shí)代的關(guān)鍵。其一為超密集異構(gòu)工藝。未來在一個網(wǎng)線網(wǎng)絡(luò)之中節(jié)點(diǎn)數(shù)量至少是現(xiàn)在的十倍，無線網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)之間距離約為十米之內(nèi)，平均在1平方千米之中可以同時(shí)為兩萬名用戶提供通信服務(wù)，這就需要5G技術(shù)可以對無線網(wǎng)節(jié)點(diǎn)展開實(shí)時(shí)監(jiān)督與控制，而超密集異構(gòu)工藝便可精準(zhǔn)感知所有節(jié)點(diǎn)，促使所有節(jié)點(diǎn)在5G時(shí)代下得到有效監(jiān)控。其二為自組織工藝。在4G網(wǎng)絡(luò)之中對于網(wǎng)絡(luò)展開部署與維護(hù)時(shí)都需要通過人工進(jìn)行，這樣不僅會增加網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行所需成本，還會導(dǎo)致諸多人力資源被浪費(fèi)，在優(yōu)化效率上也不夠有效。而5G時(shí)代因具備多種接入工藝，所以在接點(diǎn)覆蓋上肯定會有所不同，這時(shí)自組織工藝便成為其中較為關(guān)鍵的工藝之一，因?yàn)樽越M織工藝可以針對網(wǎng)絡(luò)展開動態(tài)規(guī)劃，還能滿足網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的多種需求[2]。

2 無人機(jī)發(fā)展現(xiàn)況與相關(guān)問題

2.1 發(fā)展現(xiàn)況

近幾年在無人機(jī)技術(shù)持續(xù)完善下，無論是飛行距離還是操作方式都得到一定升級，社會各界也在此趨勢下利用無人機(jī)技術(shù)開展一系列工作，從2019年起我國就已經(jīng)存有很多無人機(jī)運(yùn)營商得到相應(yīng)資格，如：沃天宇、U-Cloud以及大翼云等。曾有相關(guān)人士預(yù)測無人機(jī)技術(shù)發(fā)展至2021年無人機(jī)銷售金額就會高達(dá)上百萬美金，銷售量可達(dá)約三千萬臺，直到目前為止我國僅無人機(jī)生產(chǎn)制造廠家就已經(jīng)高達(dá)近千家，由此可知，無人機(jī)近幾年發(fā)展情況會一帆風(fēng)順。

2.2 相關(guān)問題

在無人機(jī)發(fā)展趨勢下，對于無線電監(jiān)測站來說就是一種壓力，我國在無人機(jī)監(jiān)督與管理方面開始出現(xiàn)各種問題。

近幾年我國也開始在無線電監(jiān)測站之中使用無人機(jī)，如：空中無線電監(jiān)測定位系統(tǒng)、無人機(jī)使用監(jiān)測平臺、無人機(jī)電波監(jiān)測與阻攔系統(tǒng)等等。但這些系統(tǒng)在各個無線電監(jiān)測站之中依然屬于使用初期，在操作、工藝等多方面過于落后，所有無線電監(jiān)測站之中無法在業(yè)務(wù)與系統(tǒng)方面實(shí)現(xiàn)共享，在大量信息數(shù)據(jù)無法通過有效方式共享給其他無線電監(jiān)測站時(shí)，就會導(dǎo)致每一個無線電監(jiān)測站都處于一種信息孤島狀態(tài)，無法切實(shí)達(dá)到5G時(shí)代對于空中無線電監(jiān)督管理的實(shí)際需求。

自無人機(jī)開始在社會與市場之中售賣后，立即吸引大部分民眾的注意力與興趣，當(dāng)這些民眾購買無人機(jī)進(jìn)行操作時(shí)，由于這些無人機(jī)并沒有飛行資格，這就相當(dāng)于在非法飛行，容易對軍隊(duì)、航空等諸多領(lǐng)域造成影響與干擾，于是導(dǎo)致我國對于無人機(jī)監(jiān)督管理需求越發(fā)急迫。例如：在2017年我國成都某機(jī)場就接連遭遇三次非法飛行無人機(jī)的影響，此次事故導(dǎo)致數(shù)十個航班被迫降落，甚至將已經(jīng)完成起飛操作的四架飛機(jī)被迫返航，至少有上萬名民眾行程被延誤停留在機(jī)場。由此可知，這種非法飛行事件影響異常惡劣，會耽誤機(jī)場與民眾個人收益?zhèn)涫苡绊?，稍有不慎就容易引發(fā)大型傷亡事故，這種情況絕不可因?yàn)橐患軣o人機(jī)非法飛行所引起。

在無線電監(jiān)測站之中，需要根據(jù)無線電監(jiān)測規(guī)模與自我分析并識別無線電信號的固定站點(diǎn)，以及可移動監(jiān)測車與設(shè)備才能使無線電監(jiān)測得以開展。在對無線電信號干擾源進(jìn)行查找時(shí)，需要按照無線電監(jiān)測站中專業(yè)人士所掌握的工作經(jīng)驗(yàn)與專業(yè)知識進(jìn)行，但在無人機(jī)銷售數(shù)量大幅上漲同時(shí)，在無線電監(jiān)測站中工作的專業(yè)人士，就需要在工作實(shí)踐內(nèi)承受較大壓力與工作量，長期如此無線電監(jiān)測站中員工數(shù)量就會減少，無線電監(jiān)測效率也開始有所下降[3]。

3 5G時(shí)代無線電監(jiān)測站無人機(jī)云平臺的設(shè)計(jì)方案

3.1 方案概念

所謂5G時(shí)代無線電監(jiān)測站無人機(jī)云平臺系統(tǒng)，主要是將5F、無人機(jī)、云平臺、智能化、大數(shù)據(jù)、信息處理、傳感、遙控等多種技術(shù)集于一身的先進(jìn)平臺，可以增加無線電監(jiān)測站對于空中無線電光控能力，根本上實(shí)現(xiàn)人力資源解放的目的，幫助各地區(qū)無線電監(jiān)測站轉(zhuǎn)變信息孤島局面，并將所有無線電監(jiān)測站系統(tǒng)結(jié)合到一起，從而構(gòu)成一種更加龐大、完善的無線電監(jiān)測平臺[4]。

3.2 構(gòu)成部分

在5G時(shí)代無線電監(jiān)測站無人機(jī)云平臺之中，主要由頻譜管理、無線電監(jiān)管、云數(shù)據(jù)以及所有無線電監(jiān)測站數(shù)據(jù)點(diǎn)構(gòu)成，各方會通過交換裝置與代理服務(wù)器構(gòu)建云平臺。其中無線電監(jiān)管主要是由網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)、移動控制系統(tǒng)、衛(wèi)星系統(tǒng)、無人機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)以及管理系統(tǒng)構(gòu)成，其中所有系統(tǒng)數(shù)據(jù)都可以在5G技術(shù)基礎(chǔ)上共享數(shù)據(jù)。頻譜管理是由無線電的頻率管理、頻譜管理以及監(jiān)督管理等系統(tǒng)構(gòu)成，可以幫助無線電監(jiān)測站無人機(jī)云平臺對頻譜展開規(guī)劃和管理，還可以監(jiān)督無線電掌管用戶是否根據(jù)操作標(biāo)準(zhǔn)使用無人機(jī)，并針對非法建設(shè)無線電的相關(guān)用戶展開全面檢查，檢查內(nèi)容有無線電頻率、數(shù)量、設(shè)施型號等。云數(shù)據(jù)主要是由云平臺數(shù)據(jù)庫、智能監(jiān)控站、電源以及網(wǎng)絡(luò)平臺構(gòu)成，這樣便可以將各地區(qū)無線電監(jiān)測站所有數(shù)據(jù)集合到一起，針對內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)展開同意控制與管理，這樣便可使無線電監(jiān)測站對于信息數(shù)據(jù)的儲存空間進(jìn)行監(jiān)測，促使信息數(shù)據(jù)更加安全、規(guī)范，當(dāng)無線電監(jiān)測站需要其中數(shù)據(jù)時(shí)，可以自行到云數(shù)據(jù)中心之中進(jìn)行搜索，還可以儲存圖片與信號，這樣會更加利于無線電監(jiān)測站工作。

4 5G時(shí)代無線電監(jiān)測站無人機(jī)云平臺中核心技術(shù)

4.1 5G技術(shù)

因5G技術(shù)可以在根本上實(shí)現(xiàn)高清視頻實(shí)時(shí)傳輸與接受，可以在飛機(jī)、高鐵等快速移動物體中實(shí)現(xiàn)正常通信，而且在5G技術(shù)中的Massive MIMO（大規(guī)模天線技術(shù)）具備一定空間掌控能力，可以在立體情況下實(shí)現(xiàn)信號的覆蓋，這與無人機(jī)三維特性相互吻合，能夠幫助無線電監(jiān)測站準(zhǔn)確鎖定無人機(jī)在空中飛行的具體節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)分片技術(shù)具備一定硬編性能，可以促使無人機(jī)在各種業(yè)務(wù)之中的實(shí)際需求都得到滿足，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、減少成本、增加效率等作用。智能計(jì)算技術(shù)能夠幫助無線電監(jiān)測站解決遠(yuǎn)程通信延遲情況，幫助無線電監(jiān)測站構(gòu)成智能網(wǎng)絡(luò)，從而促使現(xiàn)代智能化技術(shù)對于數(shù)據(jù)連接需求得到滿足，并以此豐富無人機(jī)在5G時(shí)代應(yīng)用情況。

4.2 無人機(jī)技術(shù)

具有空中機(jī)器人之父美稱的Vijay Kumar曾提出過5S理論，其表示未來空中機(jī)器人一定會朝向安全、快速、精準(zhǔn)以及智能等方向展開進(jìn)一步完善。在現(xiàn)代越發(fā)復(fù)雜的環(huán)境之中，無人機(jī)會因硬件、軟件以及燃料等因素造成限制，無法在無線電監(jiān)測站之中執(zhí)行大規(guī)模與多維度的覆蓋。在無線電監(jiān)測站之中風(fēng)險(xiǎn)一旦過高，無人機(jī)就會因?yàn)樽陨硇阅懿蛔慊蛟馐芄魺o法繼續(xù)飛行，最終任務(wù)就會徹底失敗。因此，在5G時(shí)代無線電監(jiān)測站之中，所有無人機(jī)需要按照群體形式執(zhí)行任務(wù)，簡單來講就是通過多臺型號完全相同或是各不相同的無人機(jī)構(gòu)成機(jī)組，這樣所有無人機(jī)在群體之中就可以相互配合，促使其在無線電監(jiān)測站之中執(zhí)行效率有所上漲[5]。

4.3 監(jiān)測技術(shù)

在以上分析之中可以了解到非法飛行事件在現(xiàn)代社會與各個領(lǐng)域之中影響較大，為了促使5G時(shí)代無線電監(jiān)測站能夠?qū)@種情況展開實(shí)時(shí)監(jiān)督與管理，便可通過無人機(jī)云平臺對其展開切實(shí)處理。當(dāng)無線電監(jiān)測站無人機(jī)云平臺在同一時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)多臺非法飛行的無人機(jī)，便可立即通過雷達(dá)、電波、聲波以及光電等多方面對其展開實(shí)時(shí)監(jiān)測，并在第一時(shí)間完成情況了解、方位判斷、準(zhǔn)確定位以及追蹤目標(biāo)等功能，并立即對反制無人機(jī)提供定位，促使其針對非法飛行行為給予立即整治。

5 結(jié)語

綜上所述，目前無人機(jī)云平臺在環(huán)境監(jiān)測、物流運(yùn)輸、勘查資源、地形測量等諸多領(lǐng)域之中十分重要，但在這種飛速發(fā)展中必會形成諸多問題，如果不立即對這些問題展開處理，就會對無人機(jī)云平臺繼續(xù)完善與空中無線電環(huán)境造成限制與影響。為了促使我國空中秩序得到維護(hù)與管理，以上提出將5G時(shí)代下核心技術(shù)作為基礎(chǔ)，構(gòu)建無線電監(jiān)測站無人機(jī)云平臺，這樣既可以在非法飛行管理、空中干擾源排查等領(lǐng)域之中起到一定效用，還可以為我國無線電監(jiān)測站提供全新發(fā)展方向。

[1]韓將星. 5G時(shí)代無線電監(jiān)測站無人機(jī)云平臺建設(shè)方案研究[J]. 通信技術(shù)，2020，53（02）：345-352.

[2]劉俊，畢丹宏，胡宗賢. 中小微企業(yè)云服務(wù)平臺建設(shè)方案研究[J]. 通信與信息技術(shù)，2019（4）：26-27.

[3]胡波，路紅娟，李冰. 基于云平臺的綜合監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)方案[J]. 城市軌道交通研究，2018（7）：158-160.

[4]胡蔚星，梁斌，楊帆. 江西廣電網(wǎng)絡(luò)云平臺建設(shè)方案與運(yùn)營實(shí)踐[J]. 有線電視技術(shù)，2019（6）：23-25.

[5]韓將星. 5G時(shí)代中國無線電云智能化監(jiān)測網(wǎng)系統(tǒng)研究[J].中國無線電，2019（07）：42-48.