5G無人機(jī)與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)應(yīng)用分析

熊勇良，王庭喜，熊四華，羅志勇

（廣州優(yōu)飛信息科技有限公司，廣東 廣州 510000）

5G技術(shù)能夠為各類連接到網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備提供更低的空口時延、更多的連接數(shù)密度，以及快速穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)連接速率，實現(xiàn)萬物互聯(lián)。其中，在無人機(jī)與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)方面，5G技術(shù)的應(yīng)用能夠加快各類場景應(yīng)用的發(fā)展和創(chuàng)新，推動社會的進(jìn)步。

1 研究背景

現(xiàn)階段移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)在社會生活生產(chǎn)方面起到了重要的作用，移動網(wǎng)絡(luò)發(fā)展前景巨大。5G通信技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成熟并進(jìn)入商用，這種信息技術(shù)并不僅僅是傳統(tǒng)意義上的信息技術(shù)的升級換代，而是從根本上對連接到網(wǎng)絡(luò)中的各類設(shè)備在存儲以及帶寬需求上進(jìn)行了革新，也是信息技術(shù)的一次革命，使移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)下的應(yīng)用拓展到了全新的領(lǐng)域，促進(jìn)了社會上各行各業(yè)的發(fā)展。

當(dāng)前，無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用廣泛，并帶動了其他產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新，無人機(jī)可以有效地幫助各個領(lǐng)域進(jìn)行監(jiān)測、巡檢、搜尋以及運輸?shù)茸鳂I(yè)，是一種高效且安全的技術(shù)。雖然無人機(jī)技術(shù)在當(dāng)前已經(jīng)得到了良好的發(fā)展，但是目前的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在帶寬以及網(wǎng)絡(luò)延遲方面有著局限性，并不能很好地滿足現(xiàn)階段的應(yīng)用要求，例如超高清視頻信號傳輸、低延時遠(yuǎn)程控制等。而5G通信技術(shù)可以有效地解決這些問題，同時5G通信技術(shù)下的無人機(jī)在作業(yè)的過程中也具有較高的遠(yuǎn)程控制能力，可為無人機(jī)與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)用提供基礎(chǔ)。

2 5G無人機(jī)與遠(yuǎn)程控制技術(shù)

消費級和專業(yè)級多旋翼無人機(jī)廣泛應(yīng)用于各行業(yè)，無人機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸通信方式主要有以下3種：電臺、Wi-Fi以及運營商公網(wǎng)。在5G通信未商用前，使用運營商來進(jìn)行無人機(jī)數(shù)據(jù)通信的非常少，這是因為傳輸帶寬不夠，并且在野外存在信號不夠穩(wěn)定、延時高的缺陷。無人機(jī)的無線控制信號有3大類，分別為遙控器信號、數(shù)據(jù)傳輸信號、圖像傳輸信號。地面站和飛機(jī)的通信一般運用電臺實現(xiàn)。當(dāng)前5G通信的商用，促進(jìn)了5G無人機(jī)的發(fā)展，通過在無人機(jī)上內(nèi)置5G通信模塊，能夠有效提高無人機(jī)與地面站的通信速率，降低延時。機(jī)載5G通信模塊如圖1所示。

隨著通信技術(shù)的高速發(fā)展，無人機(jī)與遠(yuǎn)程控制技術(shù)逐漸進(jìn)步，使無人機(jī)與蜂窩移動通信技術(shù)產(chǎn)生了緊密聯(lián)系，為無人機(jī)遠(yuǎn)程控制提供了支撐。5G網(wǎng)絡(luò)超高速、低時延、海量連接的特點，能夠為無人機(jī)提供更高級的應(yīng)用。有5G網(wǎng)絡(luò)加持的無人機(jī)，可實現(xiàn)實時超高清圖像回傳、遠(yuǎn)程低時延控制、持續(xù)在線等重要功能。如在無人機(jī)上安裝機(jī)載飛行管理計算機(jī)，無人機(jī)終端和地面控制終端均通過5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和控制指令傳輸，并通過業(yè)務(wù)控制系統(tǒng)加載各類場景的應(yīng)用，可實現(xiàn)對無人機(jī)的超遠(yuǎn)程控制、機(jī)群控制、遠(yuǎn)程實時監(jiān)控、超高清視頻直播等能力。

3 5G無人機(jī)與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)應(yīng)用場景

5G無人機(jī)與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)相結(jié)合可以實現(xiàn)巡檢、測繪、物流、植保、安防救援、直播等場景創(chuàng)新應(yīng)用，下面介紹部分應(yīng)用。

（1）電力巡檢。傳統(tǒng)的無人機(jī)電力巡檢需要巡檢人員攜帶無人機(jī)相關(guān)設(shè)備開車到線路桿塔附近，然后找到理想的起飛點開展巡檢作業(yè)，路途及作業(yè)轉(zhuǎn)場耗時、耗力，遇到緊急情況，巡檢的及時性無法保證。另外，在無人機(jī)控制方面，需要較多人工干預(yù)，巡檢過程中也很難控制多臺無人機(jī)。而5G無人機(jī)與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)相結(jié)合，可以實現(xiàn)無人機(jī)電力巡檢遠(yuǎn)程自主化巡視、多機(jī)控制。系統(tǒng)通常由5G無人機(jī)、無人機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)、起降平臺組成。5G無人機(jī)內(nèi)置5G通信模塊和處理器，采用機(jī)載網(wǎng)絡(luò)RTK進(jìn)行定位，能夠?qū)崿F(xiàn)超高定位精度；無人機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)可以遠(yuǎn)程控制在起降平臺的5G無人機(jī)開展作業(yè)，進(jìn)行多機(jī)控制，巡檢航線規(guī)劃下發(fā)，實時監(jiān)管、實時直播；起降平臺能夠?qū)崿F(xiàn)無人機(jī)的保護(hù)、降落、充電、數(shù)據(jù)傳輸、氣象分析等功能，與傳統(tǒng)無人機(jī)巡檢方式相比，這種遠(yuǎn)程控制無人機(jī)進(jìn)行電力巡檢的方式更加智能、安全、高效。

（2）VR直播。無人機(jī)可以搭載360°全景式的鏡頭，對直播對象進(jìn)行視頻拍攝。在5G通信技術(shù)下，可以實現(xiàn)拍攝內(nèi)容的超高清視頻信號傳輸，保障擁有足夠的低延遲和超高清畫面。在用戶的接收端，佩戴專門的VR眼鏡可以實景觀看直播，結(jié)合遠(yuǎn)程控制，為用戶帶來身臨其境的效果。現(xiàn)階段的VR技術(shù)已經(jīng)在體育賽事的轉(zhuǎn)播、演繹活動的播放等方面進(jìn)行應(yīng)用，為用戶帶來了前所未有的體驗。

（3）物流。在進(jìn)行物流運輸?shù)倪^程中，5G無人機(jī)與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)相結(jié)合可以應(yīng)用在運營的調(diào)度中心、無人機(jī)配送站以及物流終端的三個實體方面。這樣便可以充分地利用無人機(jī)高效率以及靈活性，盡可能地降低人力成本，同時也能夠有效地應(yīng)對一些惡劣地質(zhì)環(huán)境下的物流運輸工作，提升物流運輸?shù)男省?/p>

（4）植保。在農(nóng)業(yè)植保工作方面，可以有效地利用無人機(jī)實現(xiàn)農(nóng)藥的噴灑、驅(qū)蟲以及對土地的定期巡視，對農(nóng)作物的生長進(jìn)行實時的監(jiān)測，幫助農(nóng)戶及時地了解到農(nóng)作物的生長狀態(tài)。在5G網(wǎng)絡(luò)下的無人機(jī)，可以實現(xiàn)較為精準(zhǔn)的作業(yè)工作，有效解決原本信號有限的問題，并且無人機(jī)的應(yīng)用也不再需要修建飛機(jī)起降的場地，降低了成本，在回收無人機(jī)方面也較為簡便。

（5）安防救援。在安防救援方面，采用5G無人機(jī)+自動機(jī)場可以開展水庫、電站、廠區(qū)等全天候、全時段安全巡視。無人機(jī)搭載的可見光、紅外相機(jī)等掛載可以全天候、全時段觀測人員、車輛活動，對異常目標(biāo)開展AI智能識別，并通過機(jī)載喊話器自動發(fā)出語音警示。以此為依托，結(jié)合地面安保巡防隊伍，構(gòu)建起空地協(xié)同的立體安全防控體系，提升安保管理智能化水平，提升安保隊伍科技含量。另外，在救援方面，利用5G無人機(jī)和遠(yuǎn)程控制技術(shù)可以實時拍攝救援現(xiàn)場并回傳現(xiàn)場高清視頻畫面，進(jìn)行災(zāi)情救援指揮、險情預(yù)防及勘探等應(yīng)用，快速實現(xiàn)人員識別及周邊環(huán)境分析，便于救援人員針對性地開展?fàn)I救工作。5G無人機(jī)與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)在安防中的應(yīng)用如圖2所示。

4 發(fā)展建議

（1）政策法規(guī)。隨著5G無人機(jī)技術(shù)和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的高速發(fā)展，在具體的應(yīng)用過程中，也需要受到相關(guān)法律法規(guī)的約束，讓工作具有合法性。首先，需要讓無人機(jī)在工作過程中擁有相對完善的安全飛行機(jī)制。在使用無人機(jī)的過程中，首要的就是安全性的問題，需要在飛行的空域中具有較高的安全性，同時也要在法律法規(guī)中對無人機(jī)的飛行給予一定的合法自由權(quán)益，這樣便可以促進(jìn)無人機(jī)在未來的發(fā)展。其次，還需對無人機(jī)進(jìn)行注冊管理，將每一個商用的無人機(jī)記錄在案，通過合理的管理方式針對無人機(jī)在使用過程中出現(xiàn)的各種問題進(jìn)行分析和統(tǒng)計，為完善無人機(jī)法律法規(guī)的政策提供幫助，確立相應(yīng)的無人機(jī)標(biāo)準(zhǔn)體系。

（2）行業(yè)監(jiān)管。在對無人機(jī)的普及過程中，還需要對其進(jìn)行嚴(yán)格的行業(yè)監(jiān)管，對無人機(jī)的制造商、通信運營商以及無人機(jī)云端控制等方面進(jìn)行監(jiān)管，同時促進(jìn)多項部門的合作，這樣便可以提升無人機(jī)在5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的發(fā)展速度，充分利用信息技術(shù)所帶來的低延遲、高帶寬的優(yōu)勢，準(zhǔn)確且順利地應(yīng)用無人機(jī)。在5G信息技術(shù)下，依靠著合理的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)可以在未來的發(fā)展中建立起智能控制管理體系，以此對無人機(jī)的使用進(jìn)行合理化、系統(tǒng)化的管理，也能夠保障在進(jìn)行飛行作業(yè)的過程中各方的安全和利益。在未來的發(fā)展過程中，能夠形成數(shù)字化的空中網(wǎng)絡(luò)，并形成良好的低空經(jīng)濟(jì)體系，推動經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為人們帶來更多的就業(yè)空間以及經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)束語

綜上所述，在對5G無人機(jī)與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的應(yīng)用分析過程中發(fā)現(xiàn)，無人機(jī)能夠在5G網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)下實現(xiàn)高效率的作業(yè)，幫助各行各業(yè)開展具體工作，還能夠帶動其他產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的巨大推動力。