[科普]5G究竟会给无人机领域带来哪些变化

5G究竟会给无人机领域带来哪些变化。未来的无人机，又会朝怎样的方向发展。

5G究竟会给无人机带来什么？我们一个个来看。

首先是图传。5G众多特点中排第一位的，当然就是超宽带。

5G的理论带宽可以达到20Gbps以上。目前已建设的实验网络中，也普遍达到了1Gbps的速率，这个速度是4G LTE的十倍以上。

在这个速率的支持下，别说720p和1080P，就连4K甚至8K的超高清视频都能完美支持。

相比于地面传统摄像头静态、低纬度的视角，无人机搭配5G，将实现动态、高纬度的超高清广角俯视效果，也就是超高清的“上帝视角”。

无人机航拍

更厉害的是，相比于传统无人机只能用单镜头相机拍摄，在5G的加持下，无人机可以吊装360°全景相机，进行多维度拍摄。

VR全景相机吊舱

地面上的人员，可以通过VR眼镜自由进行全方位多角度观看。

换句话说，无人机真正成为了“天眼”，非常清晰而且一览无余。

只有带宽当然是不够的。

5G网络还具有超低时延的特性，能够提供毫秒级的传输时延（低于20ms，甚至达到1ms，4G LTE是50ms以上）。这将使无人机响应地面命令更快，地面飞手对无人机的操控更加精确。

5G还可以提供的厘米级定位精度，远超LTE的十米级和GPS的米级。如此一来，完全可以满足城区这样复杂地形环境的飞行需求。

5G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。

这样的话，有利于一定高度目标的信号覆盖，满足国家对500米以内低空空域监管要求，和未来城市多高楼环境下无人机120米以上的飞行需求。

在无人机的飞行数据安全保障方面，相比4G或Wi-Fi，5G也有明显的优势。5G的数据传输过程更加安全可靠，无线信道不容易被干扰或入侵。

5G除了解决无人机和基站之间通信能力的问题之外，在无人机系统支撑平台上，还有很大的改进提升。

一个完整的无人机系统包括空中部分和地面部分。

传统Wi-Fi点对点通信，地面部分只有遥控器和手机，能力非常有限。

而网联无人机，可以提供强大的平台支撑：

结合云计算，网联无人机的地面平台可以提供更大容量的数据存储，更彪悍的计算能力，为异地的更多地面人员提供服务（例如视频观看）。

凭借5G的海量连接特性，5G网络可以接入的无人机数量，也几乎是无限的（每平方公里可以接入100万个终端）。

5G的边缘计算能力也有用武之地。可以在5G基站附近设置边缘计算中心，无人机相关的数据，可以在边缘计算中心完成计算，而不用送往更远的云计算中心，从而保证了低时延（未来服务于无人机的自动驾驶）。

甚至，5G所提供D2D（Device to Device）通信能力，可以让无人机与无人机之间实现直接通信，更好地服务于自动驾驶和机群协同。

总而言之，5G所赋予的高带宽、低延时、高精度、宽空域、高安全，可以帮助无人机补足短板，解锁更多的应用场景，满足更多的用户需求。

5G无人机的应用场景    

说了那么多，我们来5G无人机的具体应用案例。

首先我们来看看线路巡检，这也是现在5G无人机应用中经常被提到的。

现在我们国家的电网输电线路设备，还有运营商的宏站设备，经常位于野外荒无人烟的地区，甚至是崇山峻岭地区。对这些设备进行运营状况检查，以往只能采用人工巡检的方式，成本高，风险大，时间久，效率低。

为了检查到位，人员往往需要高空爬塔，有很大的风险。

采用无人机进行巡检，可以对设备进行360度全方位高清视频检查，4K甚至8K的清晰度，足以查看设备的各项细节（甚至仪表参数和指示灯），也能够完成数据采集和存档。

无人机巡检

本月初，东莞联通和供电局进行的配电站5G无人机巡检

而且，无人机可以根据需要选择不同的相机吊舱，例如高清变焦相机、红外相机、夜视相机、激光雷达等，获得更为准确和详实的影像信息。

高压线路故障紫外图像

如此一来，降低了风险，缩减了时间，提升了巡检效率，也能够大幅削减成本。

5G无人机还可以搭载特殊吊舱，在低时延精准操作下，进行一些特殊的处置：

无人机喷火清障（烧掉风筝之类的杂物）

除了电网巡检和基站巡检之外，输油管道巡检现在也开始采用无人机。

对于通信行业来说，除了可以使用无人机巡检基站之外，还可以使用无人机进行网优路测。

在南京青奥公园的无人机网优测试

再来看看交通管理和陆空协同方面的5G无人机应用。

相比于传统道路监控，5G无人机的机动能力更强，灵活性更高，可以在第一时间到达现场。

5G无人机回传的全景广角高清图像和视频，便于交管部门及时查看道路拥堵情况和交通事故情况。

5G无人机还可以在巡线过程中，及时发现道路违法情况，对违法停车、违法占用应急车道、违法变道等行为进行4K超高清拍照取证。5G无人机还集成了远程喊话的功能，可以对现场车辆进行疏导和警告。这无疑将大幅节省警力，缩短出警时间，高效完成交通管理工作。

另外值得一提的，就是5G无人机在应急通信和救援方面的应用。

当发生灾害（例如地震、泥石流、洪水）的时候，传统通信基站往往会发生损毁，无法正常工作。

这个时候，就可以采用无人机，搭载通信基站，为灾区提供临时的通信信号覆盖服务。

中国移动的无人机高空基站

一方面，可以保障灾区的通讯正常。另一方面，可以对被困人员提供定位服务，确认被困人员的位置。此外，5G无人机还可以实时拍摄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。

5G无人机所能发挥作用的地方远不止上述这些。包括无人机物流、无人机消防、无人机边境巡逻等等，各行各业都能够找到和5G无人机的交集。

5G无人机的应用领域

可以说，5G无人机的潜力非常巨大，市场前景非常广阔！

无人机的续航问题    

大家都知道，目前困扰无人机发展的最大问题，就是电池的续航问题。目前的民用旋翼无人机，续航时间基本在20-30分钟之间，这个显然制约了无人机的使用和普及。

对于这个问题，目前有一种解决方案，那就是借助无线充电技术。

现在新出的智能手机，陆续开始支持无线充电。

以后，对无人机进行充电，不再需要安排人工去更换电池，而是直接让无人机停在充电平台，即可进行快速充电。

无人机的无线充电底座

无人充电平台，可以设置在高楼的楼顶，占地面积并不大。在电池技术还没有得到突破的情况下，这是最为合理的解决方案。

无人机的“黑飞”问题    

除了电池续航之外，无人机还有一个很致命的问题，那就是“黑飞”问题。

黑飞，是指一些没有取得私人飞行驾照或者飞机没有取得合法身份的飞行，也就是未经登记的飞行。这种飞行有很大危险性，会对公共安全造成威胁。

目前，有关部门对无人机飞行主要是通过以下方式来管控的：

对于5G无人机来说，黑飞管控将更加方便和灵活。

首先，你如果是未登记注册的5G无人机，根本就入不了网，也就联不上网，根本飞不起来。。。

其次，当无人机在空中飞行时，从一个基站小区飞到另一个基站小区（发生小区切换），基站侧可以通过多普勒频移、飞行轨迹等特征，判断出它是不是无人机，通报网络侧的管理平台，把它管得死死的，不让它乱飞。

地面平台对飞行信息（位置、高度、速度、方向、电量）的掌握更加准确，设置电子围栏和禁飞区会非常方便和灵活。

网络侧设置禁飞区

总而言之，网联5G无人机时代，黑飞现象将得到有效遏制，安全系数将大大提升。

5G无人机的未来    

在5G、云计算、大数据和AI人工智能的支持下，无人机未来一定会朝智能化的方面发展。

以无人机的飞行控制为例，以前的无人机是远程遥控飞行。后面就有了传感器辅助，能够更好地控制飞行姿态。再后来，就是现在，无人机可以实现初步的自动飞行和避障。将来，无人机将全面实现自主飞行。

也就是说，它的飞行轨迹和过程，完全将由无人机系统自己来设定。这个就有点像车联网里面的完全自动驾驶。

无人机想要实现安全自动驾驶，肯定离不开飞行平台的支持，包括传感信息共享、飞行线路共享、飞行环境感知、智能避障，等等，都是基于平台实现的。

5G还可以帮助无人机更好地实现集群协同作业。让很多无人机可以一起完成某项工作，减少人为的干预。

大家新闻里经常看到的无人机群表演，其实就是一种集群协同作业。

尾声

5G无人机，就是未来数字天空的重要组成部分和载体。

根据专业机构预测，2020年，全球的消费无人机数量将达到1600万台，整个无人机行业的产值将达到1273亿美元。如果5G起步顺利，无疑将进一步刺激这些数字的增长。

5G和无人机之间的跨界融合，实际上也是全行业数字化转型的一种创新，也许能够给我们5G在工业物联网等领域落地，带来更多的启示。