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5G无人机应用技术白皮书
无人驾驶航空器(Unmanned Aerial Vehicle,以下简称UAV)简称为无人机,其全球市场在过去十年中大幅增长,现在已经成为商业、政府和消费应用的重要工具。无人机能够支持诸多领域的解决方案,可以广泛应用于建筑、石油、天然气、能源、公用事业和农业等领域。当前,无人机技术正在朝军民融合的方向高速发展,无人机产业已经是国际航空航天最具活力的新兴市场,成了各国经济增长的亮点。
无线通信在过去20 年经历了突飞猛进的发展,从以话音为主的2G 时代,发展到以数据为主的3G 和4G 时代,目前正在步入万物互联的5G 时代。移动网络在继续丰富人们的沟通和生活的同时,也向全行业数字化转型提供能力,提高各行业的运作效率和服务质量。5G 以全新的网络架构,提供10Gbps 以上的带宽、毫秒级时延、超高密度连接,实现网络性能新的跃升。ITU 定义了5G 三大场景:增强移动带宽(Enhanced Mobile Broadband,以下简称eMBB)、超高可靠低时延通信(Ultra-Reliable Low-latencyCommunications,以下简称uRLLC)、大规模机器类通信(M a s s i v e M a c h i n e - Ty p e Communications,以下简称mMTc)。
无人机行业高速发展的同时,也对无人机通信链路提出了新需求,呈现出与蜂窝移动通信技术紧密结合的发展趋势,形成“网联无人机”。业界预测,无人机与移动通信的结合,将给产业界带来10倍的商业机会。移动运营商经过几十年的发展覆盖了全球70%的陆地及90%的人口。以往无线信号主要覆盖地面的人和物,没有专门为无人机设计空中覆盖,低空数字化是一块有待开发的宝藏。在即将到来的5G时代,5G蜂窝移动通信技术与无人机的结合使得这些原本难以想象的想法成为可能。
本文将给出网联无人机应用场景和通信需求、4G现网及未来5G网络对无人机需求的满足度,5G网络下网联无人机的应用案例,无人机终端通信能力,安全飞行相关法规与通信需求,标准进展,并对网联无人机的未来进行展望。
1.1 物流
1.1.1 业务场景描述
对比传统物流行业,无人机物流优势明显。规避拥堵,运输快速高效:相对于地面运输,无人机物流具有方便快速的优点,在山区较多的省份,陆路运输所耗费的时间和成本较平原地区高很多,采用无人机则可能以同样的成本实现更高的物流效率。在拥堵的城市和偏远的山区运送急需物品,则可能比陆运节省80%的时间,而且按照发达国家经验,高层建筑势
必会越来越多地配备直升机停机坪,也能够方便无人机起降。
1.1.2 发展趋势和特点
物流快递是极具潜力的无人机应用领域之一。2017全球智慧物流峰会数据显示,2016年智慧物流市场规模达到2000亿元,到2025年将超过10000亿元。
2.3 农业植保
2.3.1 业务场景描述
植保机械化是实现农业种植机械化、现代化的关键一环。相对于有人驾驶飞机喷洒而言,无人机植保具有作业效率高、单位面积施药液量小、无需专用起降机场、机动性好等优点,其在日本等国家发展已十分成熟。无人机植保包括喷洒农药种子、巡逻监视、病虫监察等应用。
2.3.2 发展趋势和特点
近10多年来,农业植保无人机在我国迅猛发展。至2017年9月,不完全统计,全国植保无人机装机量达到近万架,已经在包括水稻、小麦、玉米、甘蔗、果树、棉花等多种作物上进行了病虫害防治作业,实际效果证明已经达到实用水平,正处于迅速发展阶段。
无人机测绘先行,测绘除了土地信息外,也包括气候采集如风速、天气,温度、湿度以及大气压力的数据实时观测。高效、快捷的测绘可用于路径规划和精准作业,即测即洒是未来植保无人机发展的方向。
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