5G時代無線電監測站無人機云平臺技術研究

◆寧悅 吳嘯晨

5G時代無線電監測站無人機云平臺技術研究

◆寧悅 吳嘯晨

（中國電子科技集團公司第二十八研究所 江蘇 21000）

自無人機云平臺技術誕生后，無人機應用情況越發廣泛，為了促使現代無線電環境足夠規范，我國對于無線電監測站實際需求有所上漲，尤其是在我國正式宣布5G時代的到來后，空中無線電的實際情況開始越發混亂，我國無線電監測站也開始迎來全新轉折點。這時如果無人機云平臺技術在無線電監測站之中得到落實，便可促使我國在5G時代下的空中無線電實況得到有效控制?；诖?，本文首先介紹了5G技術概念、特點以及核心工藝，其次提出無人機發展現況與相關問題，再次提出5G時代無線電監測站無人機云平臺的設計方案，最后表明5G時代無線電監測站無人機云平臺之中的核心技術，僅供參考。

5G時代；無線電監測站；無人機云平臺技術

在近幾年經濟持續發展下，我國4G通信技術已經十分完善，5G通信技術也開始進入社會大眾視線內，云平臺、人工智能以及大數據等產業發展必然會更加順利，現代社會已經正式迎來信息改革，并升級為將5G技術作為核心的智能時代。由于5G技術具備諸多優勢，將其落實到無線電監測無人機云平臺設計之中，一定可以促使我國空中無線電監管能力得到大幅加強，促使無線電監測站發展前景更加客觀。因此，以下也將5G技術作為關鍵，進一步探析如何在無線電監測站無人機云平臺設計之中落實5G技術。

1 5G技術概念、特點及核心工藝

1.1 基本概念

所謂5G技術是指現代社會中的最新通信技術，英文為5th-Generation，屬于2G技術、3G技術以及4G技術的升級。在5G時代之中，所有運營商將服務范圍劃分為各個小區域，這些小區域就可以稱為蜂窩，圖像、聲音等信號在移動終端中變成數字化形式，通過轉換器進行傳輸。在蜂窩之中所有具備5G技術的移動設備，都可以利用電波、天線、發射與接收裝置實現通信，當手機用戶從一個地區轉移到其他地區后，便可將用戶移動終端轉變為此地區蜂窩之中。于2019年10月末，我國三大運營商同時宣布5G套餐，并在2019年11月初允許5G套餐正式使用[1]。

1.2 技術特點

在信息歷史之中5G技術是第七次革新，前幾次革新無一不為社會大眾提供諸多便利，此次5G時代來臨也不例外，甚至可以說此次5G通信技術自身特點完全比以往通信技術更加有質量。第一，用戶流量與諒解的視角密度得到全面加強；第二，網絡頻譜實際效率與LTE相互對比至少提高十倍左右；第三，網絡整體容量可得到提高，足以讓上千億臺設施同時連接，可以滿足物聯網對于通信的實際需求；第四，接口延時實踐控制為1毫秒左右，可以為汽車領域和醫療領域實現汽車自動駕駛與遠程治療；第五，除了為手機用戶提供通信服務以外，還可以為家庭網絡與辦公網絡提供通信服務。

1.3 核心工藝

在5G通信技術中存有很多核心工藝，這些工藝便是構成5G時代的關鍵。其一為超密集異構工藝。未來在一個網線網絡之中節點數量至少是現在的十倍，無線網絡站點之間距離約為十米之內，平均在1平方千米之中可以同時為兩萬名用戶提供通信服務，這就需要5G技術可以對無線網節點展開實時監督與控制，而超密集異構工藝便可精準感知所有節點，促使所有節點在5G時代下得到有效監控。其二為自組織工藝。在4G網絡之中對于網絡展開部署與維護時都需要通過人工進行，這樣不僅會增加網絡運行所需成本，還會導致諸多人力資源被浪費，在優化效率上也不夠有效。而5G時代因具備多種接入工藝，所以在接點覆蓋上肯定會有所不同，這時自組織工藝便成為其中較為關鍵的工藝之一，因為自組織工藝可以針對網絡展開動態規劃，還能滿足網絡系統的多種需求[2]。

2 無人機發展現況與相關問題

2.1 發展現況

近幾年在無人機技術持續完善下，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技術開展一系列工作，從2019年起我國就已經存有很多無人機運營商得到相應資格，如：沃天宇、U-Cloud以及大翼云等。曾有相關人士預測無人機技術發展至2021年無人機銷售金額就會高達上百萬美金，銷售量可達約三千萬臺，直到目前為止我國僅無人機生產制造廠家就已經高達近千家，由此可知，無人機近幾年發展情況會一帆風順。

2.2 相關問題

在無人機發展趨勢下，對于無線電監測站來說就是一種壓力，我國在無人機監督與管理方面開始出現各種問題。

近幾年我國也開始在無線電監測站之中使用無人機，如：空中無線電監測定位系統、無人機使用監測平臺、無人機電波監測與阻攔系統等等。但這些系統在各個無線電監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，所有無線電監測站之中無法在業務與系統方面實現共享，在大量信息數據無法通過有效方式共享給其他無線電監測站時，就會導致每一個無線電監測站都處于一種信息孤島狀態，無法切實達到5G時代對于空中無線電監督管理的實際需求。

自無人機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，當這些民眾購買無人機進行操作時，由于這些無人機并沒有飛行資格，這就相當于在非法飛行，容易對軍隊、航空等諸多領域造成影響與干擾，于是導致我國對于無人機監督管理需求越發急迫。例如：在2017年我國成都某機場就接連遭遇三次非法飛行無人機的影響，此次事故導致數十個航班被迫降落，甚至將已經完成起飛操作的四架飛機被迫返航，至少有上萬名民眾行程被延誤停留在機場。由此可知，這種非法飛行事件影響異常惡劣，會耽誤機場與民眾個人收益備受影響，稍有不慎就容易引發大型傷亡事故，這種情況絕不可因為一架無人機非法飛行所引起。

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

3 5G時代無線電監測站無人機云平臺的設計方案

3.1 方案概念

所謂5G時代無線電監測站無人機云平臺系統，主要是將5F、無人機、云平臺、智能化、大數據、信息處理、傳感、遙控等多種技術集于一身的先進平臺，可以增加無線電監測站對于空中無線電光控能力，根本上實現人力資源解放的目的，幫助各地區無線電監測站轉變信息孤島局面，并將所有無線電監測站系統結合到一起，從而構成一種更加龐大、完善的無線電監測平臺[4]。

3.2 構成部分

在5G時代無線電監測站無人機云平臺之中，主要由頻譜管理、無線電監管、云數據以及所有無線電監測站數據點構成，各方會通過交換裝置與代理服務器構建云平臺。其中無線電監管主要是由網絡監測系統、移動控制系統、衛星系統、無人機監測系統以及管理系統構成，其中所有系統數據都可以在5G技術基礎上共享數據。頻譜管理是由無線電的頻率管理、頻譜管理以及監督管理等系統構成，可以幫助無線電監測站無人機云平臺對頻譜展開規劃和管理，還可以監督無線電掌管用戶是否根據操作標準使用無人機，并針對非法建設無線電的相關用戶展開全面檢查，檢查內容有無線電頻率、數量、設施型號等。云數據主要是由云平臺數據庫、智能監控站、電源以及網絡平臺構成，這樣便可以將各地區無線電監測站所有數據集合到一起，針對內部網絡展開同意控制與管理，這樣便可使無線電監測站對于信息數據的儲存空間進行監測，促使信息數據更加安全、規范，當無線電監測站需要其中數據時，可以自行到云數據中心之中進行搜索，還可以儲存圖片與信號，這樣會更加利于無線電監測站工作。

4 5G時代無線電監測站無人機云平臺中核心技術

4.1 5G技術

因5G技術可以在根本上實現高清視頻實時傳輸與接受，可以在飛機、高鐵等快速移動物體中實現正常通信，而且在5G技術中的Massive MIMO（大規模天線技術）具備一定空間掌控能力，可以在立體情況下實現信號的覆蓋，這與無人機三維特性相互吻合，能夠幫助無線電監測站準確鎖定無人機在空中飛行的具體節點。網絡分片技術具備一定硬編性能，可以促使無人機在各種業務之中的實際需求都得到滿足，從而實現網絡優化、減少成本、增加效率等作用。智能計算技術能夠幫助無線電監測站解決遠程通信延遲情況，幫助無線電監測站構成智能網絡，從而促使現代智能化技術對于數據連接需求得到滿足，并以此豐富無人機在5G時代應用情況。

4.2 無人機技術

具有空中機器人之父美稱的Vijay Kumar曾提出過5S理論，其表示未來空中機器人一定會朝向安全、快速、精準以及智能等方向展開進一步完善。在現代越發復雜的環境之中，無人機會因硬件、軟件以及燃料等因素造成限制，無法在無線電監測站之中執行大規模與多維度的覆蓋。在無線電監測站之中風險一旦過高，無人機就會因為自身性能不足或遭受攻擊無法繼續飛行，最終任務就會徹底失敗。因此，在5G時代無線電監測站之中，所有無人機需要按照群體形式執行任務，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構成機組，這樣所有無人機在群體之中就可以相互配合，促使其在無線電監測站之中執行效率有所上漲[5]。

4.3 監測技術

在以上分析之中可以了解到非法飛行事件在現代社會與各個領域之中影響較大，為了促使5G時代無線電監測站能夠對這種情況展開實時監督與管理，便可通過無人機云平臺對其展開切實處理。當無線電監測站無人機云平臺在同一時間內發現多臺非法飛行的無人機，便可立即通過雷達、電波、聲波以及光電等多方面對其展開實時監測，并在第一時間完成情況了解、方位判斷、準確定位以及追蹤目標等功能，并立即對反制無人機提供定位，促使其針對非法飛行行為給予立即整治。

5 結語

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

[1]韓將星. 5G時代無線電監測站無人機云平臺建設方案研究[J]. 通信技術，2020，53（02）：345-352.

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

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

[4]胡蔚星，梁斌，楊帆. 江西廣電網絡云平臺建設方案與運營實踐[J]. 有線電視技術，2019（6）：23-25.

[5]韓將星. 5G時代中國無線電云智能化監測網系統研究[J].中國無線電，2019（07）：42-48.