超乎想象!关于5G無人機的最强科普!
来源:互联网   发布日期:2019-05-05 08:45   浏览:54267次  值班編輯QQ:

來源:鮮棗課堂 說到無人機,大家一定都非常熟悉。 是的,最近這些年,無人機可以說是爆發式發展。以前,它僅用于神秘的軍事用途。如今,卻在我們的日常生活中見怪不怪。 我們身邊出現了越來越多的無人機愛好者 衆所周知,我們正在大步邁向5G时代。在各类媒
 

來源:鮮棗課堂

說到無人機,大家一定都非常熟悉。

是的,最近這些年,無人機可以說是爆發式發展。以前,它僅用于神秘的軍事用途。如今,卻在我們的日常生活中見怪不怪。

我們身邊出現了越來越多的無人機愛好者

衆所周知,我們正在大步邁向時代。在各類媒體上,關于的報道蜂擁而至。

其中很多報道,同時出現了“”和“無人機”這兩個字眼。

那麽,作爲最受歡迎的技術和最被看好的“科技”,和無人機之間,究竟有什麽樣的關系?兩者的結合,會摩擦出怎樣的火花?,又是否會改變無人機的未來?

今天的文章,就讓小棗君給大家做一個詳細的解讀。

一分鍾快速了解無人機

首先,我們還是先來了解一下無人機的一些基本知識。

無人機,其實就是飛行器(UAV,Unmanned?Aerial?Vehicle)的簡稱。更准確來說,無人機就是一種利用無線遙控或程序控制來執行特定任務的飛行器。它和常規飛機最大的區別,當然就是飛行器上面是否搭載了人員。

也有人說,無人機就是一種會飛的

無人機這個東東的曆史其實並不算短。早在100年前的一戰時期,世界上第一架無人機就已經出現了。

最早期的無人機

在這之後的漫長歲月裏,無人機一直都是用于軍事用途,例如作爲靶機、偵察機等。

老美的“火蜂”靶機無人機

進入21世紀,軍用無人機發展到驚人的程度,成爲戰場的主角,也成爲萬衆矚目的焦點。

大名鼎鼎的MQ-9死神無人機,偵查打擊樣樣精通

無人機技術的不斷成熟,加上市場的迫切需求,開始刺激它向民用領域發展,從此一發不可收拾,衍生出各種各樣的民用機型和應用。

這些無人機,種類繁多,特點鮮明,用途廣泛。

按飛行平台構型,可以分爲固定翼無人機、旋翼無人機、撲翼無人機、傘翼無人機、無人飛艇。

還有按尺寸的分類(民航總局管理時,主要依據這個):

按任務高度或者活動半徑的分類:

總之,五花八門,品類齊全。

我們見過最多的,同時也是我們這篇文章的重點研究對象,就是下面這種民用旋翼無人機

棗君一直想拔草,可惜沒空(qian)

這類無人機,目前被廣泛用于各個社會領域,給我們的工作和生活帶來了很大的改變。例如無人機播撒農藥、無人機無人機拍攝、無人機燈光秀,等等。

無人機播撒農藥

無人機配送快遞

無人機曬內褲。。。

什麽是“網聯無人機”?

民用旋翼無人機通常由以下幾個部分組成:機架、動力系統、飛控系統、挂載系統。

旋翼、,還有機架內的,都屬于動力系統

當然,除了無人機本身,還有地面的控制系統。

目前的無人機,主要還是人爲控制的。所以,我們在外面看到別人使用無人機,都是使用遙控系統進行操控。

就像這樣:

這種操控方式,屬于點對點。遙控器和無人機之間的數據傳輸,是采用Wi-Fi或藍牙的方式。

正如大家所知道的,Wi-Fi或藍牙的距離非常有限。以Wi-Fi爲例,通常只能控制在300~500米的視距範圍以內(特定條件限制下,可以達到1公裏以上)。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範圍。

作爲無人機的操控者(通常稱爲“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中斷,甚至“炸雞(墜毀)”。

墜毀的無人機

于是,人們想出了一個全新的無人機方式,那就是網聯無人機

網聯無人機,其實就是利用蜂窝網絡,連接和控制無人機。更簡單來說,就是利用基站來聯網無人機

無人機+蜂窩基站

相對于Wi-Fi,蜂窩基站擁有更廣闊的覆蓋範圍,將使無人機的更加靈活、可靠。

大家如果對無人機稍有了解的話,一定聽說過“圖傳”和“數傳”這兩個詞。

“圖傳”,就是傳輸圖像,將無人機吊舱相机拍攝的视频或图像画面,传回到地面上。

無人機的相機吊艙

“數傳”,就是傳輸數據。無人機上面有很多数据和飞行数据,将這些数据传回到地面,就是数传。

無人機與地面的,主要是三種目的:圖傳、數傳和遙控。

圖傳對無人機能力的要求可以說是最高的。

如果我們使用Wi-Fi點對點,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.Hz頻段)的技術,號稱圖傳距離可以達到7公裏(1080p)。

如果用網聯無人機, LTE蜂窩技術,當網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。

無人機圖傳回來的圖像

如果是無人機航拍,因爲距離較遠,720p或1080p的分辨率並不算清晰,一些特定場景下(例如查看設備指示燈和等),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,現有網絡在空域定位精度約爲幾十米(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(例如園區配送、複雜地形等),必須考慮增加基准站提供輔助,才能實現。

在覆蓋空域方面,網絡只能覆蓋空域120米以下的範圍應用。在120米以上(一些高空需求,例如高空測繪、幹線等),無人機容易出現失聯狀況。

總而言之,目前網絡和Wi-Fi網絡下的無人機,應用場景限制太多,用戶受衆規模太小,導致它在消費市場難以得到普及,也制約它的長遠發展和價值發揮。

無人機

當當當當!我們的終于閃亮登場!

正因爲和Wi-Fi的不給力,于是乎,我們需要更牛逼的蜂窩技術,那就是。

究竟會給無人機帶來什麽?我們一個個來看。

首先還是剛才說的圖傳。

衆多特點中排第一位的,當然就是超寬帶。

的理論帶寬可以達到20Gbps以上。目前已建設的實驗網絡中,也普遍達到了1Gbps的速率,這個速度是 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。

相比于地面傳統攝像頭靜態、低緯度的視角,無人機搭配,將實現動態、高緯度的超高清廣角俯視效果,也就是超高清的“上帝視角”。

無人機航拍

更厲害的是,相比于傳統無人機只能用单镜头相机拍攝,在的加持下,無人機可以吊装360°全景相机,进行多维度拍攝。

全景相機吊艙

地面上的人員,可以通過眼鏡自由進行全方位多角度觀看。

換句話說,無人機真正成爲了“天眼”,非常清晰而且一覽無余。

只有帶寬當然是不夠的。

網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, 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。

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,完全可以滿足城區這樣複雜地形環境的飛行需求。

所采用的Massive MIMO大规模天线阵列,以及波束赋形技术,可以灵活自动地调节各个天线发射信号的相位,不仅是水平方向,还包括垂直方向。

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米以內低空空域監管要求,和未來城市多高樓環境下無人機120米以上的飛行需求。

無人機的飛行數據保障方面,相比或Wi-Fi,也有明顯的優勢。的數據傳輸過程更加可靠,無線信道不容易被幹擾或入侵。

除了解決無人機和基站之間能力的問題之外,在無人機系統支撐平台上,還有很大的改進提升。

一個完整的無人機系統包括空中部分和地面部分。

傳統Wi-Fi點對點,地面部分只有遙控器和,能力非常有限。

而網聯無人機,可以提供強大的平台支撐:

結合,網聯無人機的地面平台可以提供更大容量的數據存儲,更彪悍的計算能力,爲異地的更多地面人員提供服務(例如視頻觀看)。

憑借的海量連接特性,網絡可以接入的無人機數量,也幾乎是無限的(每平方公裏可以接入100萬個終端)。

的邊緣計算能力也有用武之地。可以在基站附近設置邊緣計算中心,無人機相關的數據,可以在邊緣計算中心完成計算,而不用送往更遠的中心,從而保證了低時延(未來服務于無人機的)。

甚至,所提供D2D(Device to Device)能力,可以讓無人機無人機之間實現直接,更好地服務于和機群協同。

D2D

總而言之,所賦予的高帶寬、低延時、高精度、寬空域、高,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!

無人機的應用場景

說了那麽多,我們來無人機的具體應用案例。

首先我們來看看線路巡檢,這也是現在無人機應用中經常被提到的。

現在我們國家的電網輸電線路設備,還有的宏站设备,经常位于野外荒无人烟的地区,甚至是崇山峻岭地区。对這些设备进行运营状况检查,以往只能采用人工巡檢的方式,成本高,风险大,时间久,效率低。

爲了檢查到位,人員往往需要高空爬塔,有很大的風險

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(甚至儀表參數和指示燈),也能夠完成數據采集和存檔。

無人機巡檢

本月初,東莞聯通和供電局進行的配電站無人機巡檢

而且,無人機可以根据需要选择不同的相機吊艙,例如高清变焦相机、红外相机、夜视相机、雷達等,獲得更爲准確和詳實的影像信息。

線路故障紫外圖像

如此一来,降低了风险,缩减了时间,提升了巡檢效率,也能够大幅削减成本。

無人機還可以搭載特殊吊艙,在低時延精准操作下,進行一些特殊的處置:

無人機噴火清障(燒掉風筝之類的雜物)

除了电网巡檢和基站巡檢之外,输油管道巡檢现在也开始采用無人機

對于我們行業來說,除了可以使用無人機巡檢基站之外,还可以使用無人機進行網優路測。

在南京青奧公園的無人機網優測試

再來看看交通管理和陸空協同方面的無人機應用。

相比于傳統道路監控,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常

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。

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

另外值得一提的,就是無人機在應急和救援方面的應用。

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

這個時候,就可以采用無人機,搭載基站,爲災區提供臨時的信號覆蓋服務。

中國移動的無人機高空基站

一方面,可以保障災區的正常。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,無人機还可以实时拍攝并回传灾区现场的超高清视频画面,帮助政府救灾人员更有效地组织救灾。

無人機所能发挥作用的地方远不止上述這些。包括無人機無人機無人機邊境巡邏等等,各行各業都能夠找到和無人機的交集。

無人機的應用領域

可以說,無人機的潛力非常巨大,市場前景非常廣闊!

無人機的發展現狀

雖然目前無人機的發展較爲成熟,但無人機還處于起步階段。

網絡剛剛開始建設,各地主要以試驗網爲主。和終端也還沒有到位。

大家現在看到的各地無人機實驗,有一個很明顯的特征,那就是無人機上面會綁定一個 CPE,作爲临时解决方案。

CPE,重量大約2Kg

CPE,就是負責和基站進行,然後將信號通過網線,再傳遞給無人機以及無人機上面的高清相機等設備。

未來,和模塊到位,將直接內置到無人機,就不再需要CPE設備。這將大大減輕無人機負荷,也降低了對的消耗,是終極的解決方案。

正所謂“心急吃不了熱豆腐”,不管是無人機本身,還是無人機的地面平台,技術成熟和建設到位都需要時間,需要耐心,需要循序漸進。

無人機的續航問題

大家都知道,目前困擾無人機發展的最大問題,就是的續航問題。目前的民用旋翼無人機,續航時間基本在20-30分鍾之間,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,那就是借助技術。

現在新出的9久re在线观看免费视频,陸續開始支持

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

無人機的底座

無人充電平台,可以設置在高樓的樓頂,占地面積並不大。在技術還沒有得到突破的情況下,這是最爲合理的解決方案。

無人機的“黑飛”問題

除了續航之外,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,也就是未經登記的飛行。這種飛行有很大危險性,會對公共造成威脅。

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無人機,根本就入不了網,也就聯不上網,根本飛不起來。。。

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

地面平台對飛行信息(位置、高度、速度、方向、電量)的掌握更加准確,設置圍欄和禁飛區會非常方便和靈活。

網絡側設置禁飛區

總而言之,網聯無人機時代,黑飛現象將得到有效遏制,系數將大大提升。

無人機的未來

在、、和的支持下,無人機未來一定會朝9久re在线观看免费视频化的方面發展。

無人機的飛行控制爲例,以前的無人機是遠程遙控飛行。後面就有了輔助,能夠更好地控制飛行姿態。再後來,就是現在,無人機可以實現初步的自動飛行和避障。將來,無人機將全面實現自主飛行。

也就是說,它的飛行軌迹和過程,完全將由無人機系統自己來設定。這個就有點像裏面的完全。

無人機想要實現,肯定離不開飛行平台的支持,包括傳感信息共享、飛行線路共享、飛行環境感知、9久re在线观看免费视频避障,等等,都是基于平台實現的。

還可以幫助無人機更好地實現集群協同作業。讓很多無人機可以一起完成某項工作,減少人爲的幹預。

大家新聞裏經常看到的無人機群表演,其實就是一种集群协同作业

最後的話

根據專業機構預測,2020年,全球的消費無人機數量將達到1600萬台,整個無人機行業的産值將達到1273億美元。如果起步顺利,无疑将进一步刺激這些数字的增长。

現在很多公司和研究機構都在喊“數字天空”這個概念。無人機,就是未來數字天空的重要組成部分和載體。

無人機之間的跨界融合,實際上也是全行業數字化轉型的一種創新,也許能夠給我們在工業等領域落地,帶來更多的啓示。

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