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中国信通院2018年9月28日发布《5G无人机应用白皮书》，从“无人机应用场景和通信需求”、“4G网络能力”、“5G网络能力”、“网联无人机终端通信能力”、“5G应用案例”、“无人机安全飞行”、“标准进展”等方面阐述了5G无人机应用的情况。
白皮书列举的无人机应用场景包括：物流；农业植保；巡检、安防、救援；测绘；直播；编队飞行；未来云端AI自主飞行等。
白皮书提到，各类应用场景对通信能力需求有所差异，但均从上下行速率、数据链路传输时延、控制链路传输时延、覆盖高度、定位能力等角度对移动蜂窝网络提出了不同等级的要求，为后续进行网络规划部署和网络能力实现提供了重要的依据。
5G在容量方面，5G通信技术将比4G实现单位面积移动数据流量增长1000倍;在传输速率方 面，单用户典型数据速率提升10到100倍，峰值传输速率可达10Gbps(相当于4G网络速率的100倍)；端到端时延缩短5倍；在可接入性方面：可联网设备的数量增加10到100倍；在可靠性和能耗方面：每比特能源消耗应降至千分之一，低功率电池续航时间增加10倍。
白皮书提出了5G网联无人机整体解决方案，相比较4G网络，5G网络能力满足了绝大部分无人机的应用场景的通信需求，无人机的联网，已经先在4G网络中实现了部分应用，用5G 能够做得更好、更完善，网联无人机将驱动多类场景应用升级。为满足自主飞行、编队等未来更加自动化和智能化的无人机应用需求，将对移动通信网络的能力提出更高的要求。
白皮书归纳了网联无人机的终端通信能力，并未来的机载终端归纳为ABC 三类，以满足不同行业应用场景下需求:
A类:保障安全飞行
B类:无人机远程超视距实时控制+保障安全飞行
C类:超大带宽，智能化分析
白皮书还列举了多个5G无人机应用案例，包括无人机VR直播、无人机城市安防、无人机高清直播、电力巡检、基站巡检、无人机水务、无人机物流、无人机应急通信与救援、野外科学观测等。
1、VR直播
在4G时代，VR行业一直苦于4G网络环境的带宽限制而无法实现高清的VR视频直播，导致VR直播应用发展缓慢。随着5G的到来，VR直播有望迎来爆发。5G网络可实现上行单用户体验速率100Mbps 以上，空口时延10ms，将使得VR直播更加流畅、更加清晰、用户体验更优。 无人机通过挂载在无人机机体上的360度全景相机进行视频拍摄，全景相机通过连入5G网络的CPE将4K全景视频通过上行链路传输到流媒体服务器中，用户再通过VR眼镜、PC从该服务器拉流观看。
2、城市、园区安防
5G网络的大带宽、低时延实时视频流回传至控制中心，融合AI深度学习能力，快速视频分析实现多手段的目标锁定及实时跟踪监控，控制中心能通过5G网络向无人机飞行控制系统发送控制指令，极大地提升传统无人机用于安防场景的效率。
3、高清直播
在我国雄安新区第一栋地标性建筑“市民中心”的建设过程中，无人机的高清视频直播提供了从空中俯瞰的实时画面，为近距离观察市民中心建设情况提供了极大的便利。 雄安新区的另外一个重要景观-白洋淀，无人机的高清直播可以把白洋淀的风景实时传到20km之外的市民中心临时指挥部。 视频直播采用专业级航拍无人机，支持实时回传1080P 30帧高清视频，通过与之相连的 5G TUE，将高清视频信号通过5G网络传输，供远在市民中心的参观者观赏。
4、电力巡检
电力设备中输电线路一般位于崇山峻岭、无人区居多，人工巡视检查设备缺陷的效率较低， 因蛇、虫、蚁等小动物咬伤员工的事件也屡见不鲜。另外，输电铁塔、导线、绝缘子等设备位处高空，应用无人机巡查，既能避免高空爬塔作业的安全风险，亦可以360°全视角查看设备细节情况，提高巡视质量。
当前的4G网络只能支持1K的图传，对于某些细节检查，视频和图片的清晰度明显不足，而5G网络可实现上行单用户体验速率100Mbps以上，空口时延10ms，将使得实时视频更加流畅、更加清晰、巡查效果更优。
多旋翼无人机可分别或者组合搭载高清变焦相机、红外相机、夜视相机、激光雷达等多种传感器，传感器通过连入5G网络的CPE将视频流通过上行链路传输到流媒体服务器中，用户再通过 PC从该服务器拉流观看巡查，实现电力线巡查高清视频的即拍即传。
无人机4K视频实时回传， 上行实时30Mbps带宽；多机协同360°全景拍摄，数据冗余采集，减少由于对巡检目标对角、光线不一致、图像漏拍等导致的GIS图像3D建模失败，节约成本 30~90%；地面站与管理中心进行内外场协同作业， 即时发现问题并进行图像复采集，作业效率提升 40~80%。
5、基站巡检
基站天线工参定期检测工作是移动通信系统维护工作最基本、最重要的工作之一。
常规的人工攀爬基站巡检受到多方面包括天气、环境、仪表、人员操作等因素的影响，造成人工巡检效率较低，无法按时完成任务。
通过5G网联无人机基站巡检方式，在降低了人工劳动强度的同时也降低了人工登塔作业安全风险，提高了巡检效率的同时也节省了时间成本。
网联无人机采集、拍摄基站数据并回传数据至主服务器， 人工对数据进行处理，并编辑生成报告。
6、无人机水务
无人机在水务方面的应用越来越广泛，如水质监测、日常巡查、水文数据获取、防汛抗洪、 水土保持监测等等。网联无人机水质监测是在水务方面的创新性应用。
无人机荷载多光谱相机进行水体地物光谱采集，利用采集的多光谱影像，通过自主研发的聚类分析算法，对多光谱遥感影像数据进行针对水质特征的影像聚类分析，得出水质状况定性结论。结合抽样水样检测数据获得定量数据，综合 分析，可总体掌握监测水域的水质状况。
相比监测站点加人工排查的方案，利用网联无人机获取水文水质数据，覆盖面积广、成本更低、效率更高，能实现全流域的实时动态水质监测和强大的水文水质数据获取能力，拥有广阔的市场发展前景。
7、无人机物流配送
近年来，国内外的主要物流企业纷纷开始布局无人机配送业务，以实现节省人力、降低成本的目的。
通过5G网络，可以实现物流无人机状态的实时监控、远程调度与控制。
在无人机工作过程中，借助5G网络大带宽传输能力，实时回传机载摄像头拍摄的视频，以便地面人员了解无人机的工作状态。
同时，地面人员可通过5G网络低时延的特性，远程控制无人机的飞行路线。此外， 结合人工智能技术，无人机可以根据飞行任务计划及实时感知的周边环境情况，自动规划飞行路线。
8、无人机应急通信及救援
我国幅员辽阔，多样的环境和气候特征使得各种自然灾害时有发生，因此，灾后的救援工作尤其重要。
利用无人机灵活性强的特点，当灾害发生时，使用搭载通信基站的无人机，基于规划的路线飞行，触发受灾被困人员手机接入机载基站网络，实现对被困人员通信设备的主动定位， 确认被困人员的位置及身份信息。
同时利用5G 网络的大带宽传输能力，通过机载摄像头实时拍 摄并回传现场高清视频画面，结合边缘计算能力与AI技术，实现快速的人员识别及周边环境分 析，便于救援人员针对性地开展营救工作。
通过该产品与传统搜救方式的结合，可有效降低搜寻时间，保证被困人员能够在第一时间得到有效救助，最大程度地减少人员伤亡，具有显著的社会效益。
9、野外科学观测
野外科学观测是指在野外条件下通过对生态环境、动植物的指标要素进行长期采集、数据积累和测定，确定其变化趋势，帮助科研人员进行研究，是生态学、气象学等领域的基本研究手段。
野外科学观测地点普遍远离城市，通过应用多种传感器、视频监控设备、数据采集器、通信网络等基础设施，能够实现科研数据的采集、存储、传输，形成信息化的研究环境。
然而，在广域的青藏高原冰川、内蒙古草原、新疆戈壁等环境下，建立监测系统需要的成本较高。
无人机基于规划路线飞行，可实现广覆盖、低成本的视频数据和遥感数据的采集。
5G网络增加监测视频数据和遥感数据的上行传输速率， 并降低空口时延，提高野外科学观测的效率。
结合5G网络的大带宽和低延迟高可靠性能，实现科学观测系统原始数据、视频数据的实时观测。
如：气象领域高频的原始流数据采样频率较高（10Hz），基于LTE网络实现实时数据传输困难。
另外在观测系统架构中，通过边缘计算在本地筛选并计算有效数据，剔除重复和无效数据， 提高系统工作效率。
基于无人机安全管理的需求，白皮书也提出了运行管理方案：
通过联网，基于现有移动通 信网络具备的实名登记、可信位置校验、实时可靠数据传输等能力，并通过一体化的管理流程与 加密认证技术实现整体业务安全可靠，达到事前 可预警、事中可管控、事后可追踪。
1)通过移动通信网络可实现可靠地双向数 据传输
2) 通过移动通信网络辅助定位实现位置可信
3) 通过手机实名信息，便捷、快速实现无人 机实名登记
4) 完善的管理流程与加密认证技术实现整体 业务安全可靠
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文章源 | 网络
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