說到無人機，大家一定都非常熟悉。憑借酷炫的外型，還有實用的功能，無人機這幾年得到了快速的發(fā)展，受到了人們的歡迎。

事實上，進入5G時代之后，無人機技術又將會有一次跨越式的發(fā)展。在5G的加持下，無人機的性能和應用場景也將得到大幅升級。

今天的文章，小棗君就和大家聊一聊，5G究竟會給無人機領域帶來哪些變化。未來的無人機，又會朝怎樣的方向發(fā)展。 ?

? ??傳統(tǒng)無人機????

首先，我們從傳統(tǒng)無人機開始說起。

無人機，其實就是無人駕駛飛行器（UAV，Unmanned?Aerial?Vehicle）的簡稱。更準確來說，無人機就是一種利用無線遙控或程序控制來執(zhí)行特定航空任務的飛行器。它和常規(guī)飛機最大的區(qū)別，當然就是飛行器上面是否搭載了人員。

無人機這個東東的歷史其實并不算短。早在100年前的一戰(zhàn)時期，世界上第一架無人機就已經(jīng)出現(xiàn)了。

在這之后的漫長歲月里，無人機一直都是用于軍事用途，例如作為靶機、偵察機等。

進入21世紀，軍用無人機發(fā)展到驚人的程度，成為戰(zhàn)場的主角，也成為大眾的焦點。

隨著無人機技術的不斷成熟，它開始向民用領域發(fā)展，衍生出各種各樣的民用機型和應用。

這些民用無人機，種類繁多，特點鮮明，用途廣泛。

按飛行平臺構型，可以分為固定翼無人機、旋翼無人機、撲翼無人機、傘翼無人機、無人飛艇。

上述無人機中，我們見過最多的，就是下面這種民用旋翼無人機。 ?

這類無人機，目前被廣泛用于各個社會領域，例如無人機播撒農(nóng)藥、無人機物流、無人機拍攝電影、無人機燈光秀，等等。

? ??網(wǎng)聯(lián)無人機???

民用旋翼無人機的機身，通常由以下幾個部分組成：機架、動力系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)、掛載系統(tǒng)。

除了機身，還有地面的控制系統(tǒng)。

這種操控方式，屬于點對點通信。遙控器和無人機之間的數(shù)據(jù)傳輸，是采用Wi-Fi或藍牙的方式。

正如大家所知道的，Wi-Fi或藍牙的通訊距離非常有限。以Wi-Fi為例，通常只能控制在300~500米的視距范圍以內(nèi)（特定條件限制下，可以達到1公里以上）。藍牙就更不用說了。

所以，這種方式很大程度上約束了無人機的飛行范圍。

作為無人機的操控者（通常稱為“飛手”），一般是不敢讓無人機飛得太遠的。如果飛遠了，可能會導致無人機和飛手之間的通訊中斷，甚至“炸雞（墜毀）”。 ? 于是，人們想出了一個全新的無人機通信方式，那就是——網(wǎng)聯(lián)無人機。

網(wǎng)聯(lián)無人機，其實就是利用蜂窩通信網(wǎng)絡，連接和控制無人機。更簡單來說，就是利用基站來聯(lián)網(wǎng)無人機。

相對于Wi-Fi，蜂窩基站擁有更廣闊的覆蓋范圍，將使無人機的通訊更加靈活、可靠。

大家如果對無人機稍有了解的話，一定聽說過“圖傳”和“數(shù)傳”這兩個詞。 ?

“圖傳”，就是傳輸圖像，將無人機吊艙相機拍攝的視頻或圖像畫面，傳回到地面上。

“數(shù)傳”，就是傳輸數(shù)據(jù)。無人機上面有很多傳感器數(shù)據(jù)和飛行數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)傳回到地面，就是數(shù)傳。

無人機與地面的通信，主要是三種目的：圖傳、數(shù)傳和遙控。

圖傳對無人機通信能力的要求可以說是最高的。

如果我們使用Wi-Fi點對點通信，通信距離一般不超過500米*，圖傳能力可以達到1080p（分辨率1920×1080，屬于超清），每秒30幀左右。 *像大疆這樣比較厲害的廠家，自己搞了一個OcuSync圖傳（類似Wi-Fi，也用2.4GHz頻段）的技術，號稱圖傳距離可以達到7公里（1080p）。

如果用網(wǎng)聯(lián)無人機，4G LTE蜂窩通信技術，當網(wǎng)絡基站覆蓋到位的話，理論上可以說是不受距離限制。圖傳能力的話，目前主要是720p（分辨率1280×720）左右。

如果是無人機航拍，因為距離較遠，720p或1080p的分辨率并不算清晰，一些特定場景下（例如查看設備指示燈、參數(shù)和人臉識別等），還是不能滿足用戶的需求。 ?

除了速率帶寬之外，我們再看看其它方面。

在定位方面，現(xiàn)有4G網(wǎng)絡在空域定位精度約為幾十米（如果采用GPS定位，精度大約在米級），在一些需要更高定位精度的應用方面（例如園區(qū)物流配送、復雜地形導航等），必須考慮增加基準站提供輔助，才能實現(xiàn)。

在覆蓋空域方面，4G網(wǎng)絡只能覆蓋空域120米以下的范圍應用。在120米以上（一些高空需求，例如高空測繪、干線物流等），無人機容易出現(xiàn)失聯(lián)狀況。

總而言之，目前4G網(wǎng)絡和Wi-Fi網(wǎng)絡下的無人機，應用場景限制太多，用戶受眾規(guī)模太小，導致它在消費市場難以得到普及，也制約它的長遠發(fā)展和價值發(fā)揮。

? ??5G無人機????

當當當當！我們的5G終于閃亮登場！

正因為4G和Wi-Fi的不給力，于是乎，我們需要更牛逼的蜂窩通信技術，那就是5G。

5G究竟會給無人機帶來什么？我們一個個來看。

首先還是剛才說的圖傳。

5G眾多特點中排第一位的，當然就是超寬帶。 ?

5G的理論帶寬可以達到20Gbps以上。目前已建設的實驗網(wǎng)絡中，也普遍達到了1Gbps的速率，這個速度是4G LTE的十倍以上。

在這個速率的支持下，別說720p和1080P，就連4K甚至8K的超高清視頻都能完美支持。

相比于地面?zhèn)鹘y(tǒng)攝像頭靜態(tài)、低緯度的視角，無人機搭配5G，將實現(xiàn)動態(tài)、高緯度的超高清廣角俯視效果，也就是超高清的“上帝視角”。

更厲害的是，相比于傳統(tǒng)無人機只能用單鏡頭相機拍攝，在5G的加持下，無人機可以吊裝360°全景相機，進行多維度拍攝。

地面上的人員，可以通過VR眼鏡自由進行全方位多角度觀看。

換句話說，無人機真正成為了“天眼”，非常清晰而且一覽無余。

只有帶寬當然是不夠的。

5G網(wǎng)絡還具有超低時延的特性，能夠提供毫秒級的傳輸時延（低于20ms，甚至達到1ms，4G LTE是50ms以上）。這將使無人機響應地面命令更快，地面飛手對無人機的操控更加精確。

5G還可以提供的厘米級定位精度，遠超LTE的十米級和GPS的米級。如此一來，完全可以滿足城區(qū)這樣復雜地形環(huán)境的飛行需求。

5G所采用的Massive MIMO大規(guī)模天線陣列，以及波束賦形技術，可以靈活自動地調(diào)節(jié)各個天線發(fā)射信號的相位，不僅是水平方向，還包括垂直方向。

3D-Beamforming

這樣的話，有利于一定高度目標的信號覆蓋，滿足國家對500米以內(nèi)低空空域監(jiān)管要求，和未來城市多高樓環(huán)境下無人機120米以上的飛行需求。

在無人機的飛行數(shù)據(jù)安全保障方面，相比4G或Wi-Fi，5G也有明顯的優(yōu)勢。5G的數(shù)據(jù)傳輸過程更加安全可靠，無線信道不容易被干擾或入侵。

5G除了解決無人機和基站之間通信能力的問題之外，在無人機系統(tǒng)支撐平臺上，還有很大的改進提升。

一個完整的無人機系統(tǒng)包括空中部分和地面部分。

傳統(tǒng)Wi-Fi點對點通信，地面部分只有遙控器和手機，能力非常有限。

而網(wǎng)聯(lián)無人機，可以提供強大的平臺支撐：

結合云計算，網(wǎng)聯(lián)無人機的地面平臺可以提供更大容量的數(shù)據(jù)存儲，更彪悍的計算能力，為異地的更多地面人員提供服務（例如視頻觀看）。

憑借5G的海量連接特性，5G網(wǎng)絡可以接入的無人機數(shù)量，也幾乎是無限的（每平方公里可以接入100萬個終端）。

5G的邊緣計算能力也有用武之地?？梢栽?G基站附近設置邊緣計算中心，無人機相關的數(shù)據(jù)，可以在邊緣計算中心完成計算，而不用送往更遠的云計算中心，從而保證了低時延（未來服務于無人機的自動駕駛）。

甚至，5G所提供D2D（Device to Device）通信能力，可以讓無人機與無人機之間實現(xiàn)直接通信，更好地服務于自動駕駛和機群協(xié)同。

D2D通信

總而言之，5G所賦予的高帶寬、低延時、高精度、寬空域、高安全，可以幫助無人機補足短板，解鎖更多的應用場景，滿足更多的用戶需求。

簡單來說，兩個字：牛逼！

? ??5G無人機的應用場景????

說了那么多，我們來5G無人機的具體應用案例。

首先我們來看看線路巡檢，這也是現(xiàn)在5G無人機應用中經(jīng)常被提到的。

現(xiàn)在我們國家的電網(wǎng)輸電線路設備，還有運營商的宏站設備，經(jīng)常位于野外荒無人煙的地區(qū)，甚至是崇山峻嶺地區(qū)。對這些設備進行運營狀況檢查，以往只能采用人工巡檢的方式，成本高，風險大，時間久，效率低。

采用無人機進行巡檢，可以對設備進行360度全方位高清視頻檢查，4K甚至8K的清晰度，足以查看設備的各項細節(jié)（甚至儀表參數(shù)和指示燈），也能夠完成數(shù)據(jù)采集和存檔。 ?

而且，無人機可以根據(jù)需要選擇不同的相機吊艙，例如高清變焦相機、紅外相機、夜視相機、激光雷達等，獲得更為準確和詳實的影像信息。

高壓線路故障紫外圖像

如此一來，降低了風險，縮減了時間，提升了巡檢效率，也能夠大幅削減成本。

5G無人機還可以搭載特殊吊艙，在低時延精準操作下，進行一些特殊的處置：

除了電網(wǎng)巡檢和基站巡檢之外，輸油管道巡檢現(xiàn)在也開始采用無人機。

對于我們通信行業(yè)來說，除了可以使用無人機巡檢基站之外，還可以使用無人機進行網(wǎng)優(yōu)路測。

再來看看交通管理和陸空協(xié)同方面的5G無人機應用。

相比于傳統(tǒng)道路監(jiān)控，5G無人機的機動能力更強，靈活性更高，可以在第一時間到達現(xiàn)場。

5G無人機回傳的全景廣角高清圖像和視頻，便于交管部門及時查看道路擁堵情況和交通事故情況。

5G無人機還可以在巡線過程中，及時發(fā)現(xiàn)道路違法情況，對違法停車、違法占用應急車道、違法變道等行為進行4K超高清拍照取證。5G無人機還集成了遠程喊話的功能，可以對現(xiàn)場車輛進行疏導和警告。這無疑將大幅節(jié)省警力，縮短出警時間，高效完成交通管理工作。

另外值得一提的，就是5G無人機在應急通信和救援方面的應用。

當發(fā)生災害（例如地震、泥石流、洪水）的時候，傳統(tǒng)通信基站往往會發(fā)生損毀，無法正常工作。

這個時候，就可以采用無人機，搭載通信基站，為災區(qū)提供臨時的通信信號覆蓋服務。

一方面，可以保障災區(qū)的通訊正常。另一方面，可以對被困人員提供定位服務，確認被困人員的位置。此外，5G無人機還可以實時拍攝并回傳災區(qū)現(xiàn)場的超高清視頻畫面，幫助政府救災人員更有效地組織救災。

5G無人機所能發(fā)揮作用的地方遠不止上述這些。包括無人機物流、無人機消防、無人機邊境巡邏等等，各行各業(yè)都能夠找到和5G無人機的交集。

5G無人機的應用領域

可以說，5G無人機的潛力非常巨大，市場前景非常廣闊！

? ??無人機的續(xù)航問題????

大家都知道，目前困擾無人機發(fā)展的最大問題，就是電池的續(xù)航問題。目前的民用旋翼無人機，續(xù)航時間基本在20-30分鐘之間，這個顯然制約了無人機的使用和普及。

對于這個問題，目前有一種解決方案，那就是借助無線充電技術。

以后，對無人機進行充電，不再需要安排人工去更換電池，而是直接讓無人機停在充電平臺，即可進行快速充電。

無人充電平臺，可以設置在高樓的樓頂，占地面積并不大。在電池技術還沒有得到突破的情況下，這是最為合理的解決方案。

? ??無人機的“黑飛”問題????

除了電池續(xù)航之外，無人機還有一個很致命的問題，那就是“黑飛”問題。

黑飛，是指一些沒有取得私人飛行駕照或者飛機沒有取得合法身份的飛行，也就是未經(jīng)登記的飛行。這種飛行有很大危險性，會對公共安全造成威脅。

目前，有關部門對無人機飛行主要是通過以下方式來管控的：

對于5G無人機來說，黑飛管控將更加方便和靈活。

首先，你如果是未登記注冊的5G無人機，根本就入不了網(wǎng)，也就聯(lián)不上網(wǎng)，根本飛不起來。。。

其次，當無人機在空中飛行時，從一個基站小區(qū)飛到另一個基站小區(qū)（發(fā)生小區(qū)切換），基站側可以通過多普勒頻移、飛行軌跡等特征，判斷出它是不是無人機，通報網(wǎng)絡側的管理平臺，把它管得死死的，不讓它亂飛。

地面平臺對飛行信息（位置、高度、速度、方向、電量）的掌握更加準確，設置電子圍欄和禁飛區(qū)會非常方便和靈活。

網(wǎng)絡側設置禁飛區(qū)

總而言之，網(wǎng)聯(lián)5G無人機時代，黑飛現(xiàn)象將得到有效遏制，安全系數(shù)將大大提升。

? ??5G無人機的未來????

在5G、云計算、大數(shù)據(jù)和AI人工智能的支持下，無人機未來一定會朝智能化的方面發(fā)展。

以無人機的飛行控制為例，以前的無人機是遠程遙控飛行。后面就有了傳感器輔助，能夠更好地控制飛行姿態(tài)。再后來，就是現(xiàn)在，無人機可以實現(xiàn)初步的自動飛行和避障。將來，無人機將全面實現(xiàn)自主飛行。 ?

也就是說，它的飛行軌跡和過程，完全將由無人機系統(tǒng)自己來設定。這個就有點像車聯(lián)網(wǎng)里面的完全自動駕駛。

無人機想要實現(xiàn)安全自動駕駛，肯定離不開飛行平臺的支持，包括傳感信息共享、飛行線路共享、飛行環(huán)境感知、智能避障，等等，都是基于平臺實現(xiàn)的。

5G還可以幫助無人機更好地實現(xiàn)集群協(xié)同作業(yè)。讓很多無人機可以一起完成某項工作，減少人為的干預。

? ??最后的話????

5G無人機，就是未來數(shù)字天空的重要組成部分和載體。 ? 根據(jù)專業(yè)機構預測，2020年，全球的消費無人機數(shù)量將達到1600萬臺，整個無人機行業(yè)的產(chǎn)值將達到1273億美元。如果5G起步順利，無疑將進一步刺激這些數(shù)字的增長。

5G和無人機之間的跨界融合，實際上也是全行業(yè)數(shù)字化轉型的一種創(chuàng)新，也許能夠給我們5G在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等領域落地，帶來更多的啟示。

編輯：黃飛

?