112 4 5二.無人機(jī)低空場景行業(yè)應(yīng)用 6 9 9 10 12 12 12 12 13 13 14 14 15 15 15 15 17 17 19 21 21 23 27 293 31 31 32 34參考文獻(xiàn) 36 364無人駕駛飛行器（UnmannedAerialVehicle）簡稱無人機(jī)，其應(yīng)用夠支持交通業(yè)、能源、公共事業(yè)等諸多領(lǐng)域無人機(jī)與移動通信技術(shù)相結(jié)合，形成網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)。這種接入低空移動聯(lián)無人機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的監(jiān)控和管理、航線的規(guī)范、效率的提升，降低對力，拓展無人機(jī)的應(yīng)用場景，推動無人機(jī)技術(shù)的跨5場規(guī)模有望突破300億元，同比增長52%，預(yù)計(jì)2國行動綱要》出臺，明確指出要“創(chuàng)新無人機(jī)應(yīng)用”、“構(gòu)建無人機(jī)智慧產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈”，大著無人機(jī)行業(yè)的快速增長，加強(qiáng)無人機(jī)監(jiān)管以引導(dǎo)行業(yè)健康有序可持續(xù)發(fā)展6隨著無人機(jī)市場的興起，無人機(jī)在各行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用愈發(fā)豐富利用5G網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)的空中平臺優(yōu)勢，搭載高清相機(jī)、喊話器，可實(shí)現(xiàn)交管指揮中心顯示、統(tǒng)一調(diào)度，遠(yuǎn)程管控警情現(xiàn)場，完成現(xiàn)場勘查取證。在物流運(yùn)輸領(lǐng)域，5G網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)云平臺可跟據(jù)播種施肥需求精準(zhǔn)播種、施肥。通過5G網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)遙感技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測區(qū)域作物信息的精準(zhǔn)預(yù)測。人員決策提供依據(jù)。基于5G網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)巡檢鐵塔，利用高清圖傳、缺陷自動匹配識4.地理測繪5G的網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)應(yīng)用于測繪領(lǐng)域，可實(shí)現(xiàn)規(guī)劃線數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，可以秒級速度制作實(shí)景矢量地圖，完成從地圖數(shù)據(jù)的抓7無人機(jī)視頻直播可以突破傳統(tǒng)的空間限制，提供更加氣勢磅礴的畫面，展示完等多個領(lǐng)域。依托高速率、低時延的5G網(wǎng)絡(luò)，可將無人機(jī)拍攝的360度畫面是實(shí)時傳輸?shù)降厮俚竭_(dá)災(zāi)情現(xiàn)場，利用5G網(wǎng)絡(luò)回傳實(shí)時圖像，輔助第一時間查明災(zāi)害事故的關(guān)鍵因素，務(wù)和周圍的飛機(jī)狀態(tài)能夠自主調(diào)整飛行任務(wù)。無人機(jī)編隊(duì)飛行對于大連接、低時延、大控制鏈路傳輸時延、覆蓋高度、定位能力等聯(lián)無人機(jī)通信鏈路需求為后續(xù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃部署和網(wǎng)絡(luò)能力優(yōu)化實(shí)現(xiàn)提供了重要的端到端業(yè)務(wù)時延端到端控制時延物流運(yùn)輸農(nóng)業(yè)植保8地理測繪視頻直播應(yīng)急救援編隊(duì)飛行-9三.5G網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)生態(tài)進(jìn)展3.15G技術(shù)賦能無人機(jī)產(chǎn)業(yè)國內(nèi)無人機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈從2014年開始快速成熟，目主的3G和4G時代，目前正在步入萬物互聯(lián)的5G時代。移動的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，提供10Gbps以上的帶寬、毫秒級時延、超高密度連接，eMBB）、超高可靠低時延通信（Ultra-ReliableLuRLLC）、大規(guī)模機(jī)器類通信（Massive業(yè)界帶來10倍的商業(yè)機(jī)會。移動運(yùn)營商經(jīng)過幾十年的發(fā)展覆蓋了全球70%的陸地及90%的人速率、低延遲的助力之下，能夠讓同步回傳4K乃至8K的超高清視頻更加清晰同步、從而讓遠(yuǎn)程視頻成為可能?；诖耍瑹o人機(jī)通過裝載VR設(shè)備，通過5G的加持就能實(shí)現(xiàn)VR直播，這對3.25G網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)生態(tài)逐漸成熟飛行測試報(bào)告》，進(jìn)一步驗(yàn)證了國際電信聯(lián)盟（ITU）提出的“利用現(xiàn)有蜂窩網(wǎng)絡(luò)對低空輕小聯(lián)合發(fā)布《5G無人機(jī)應(yīng)用白皮書》，從“無人機(jī)應(yīng)用場景和通信需求”出發(fā)，全面闡述了5聯(lián)無人機(jī)整體解決方案。互聯(lián)網(wǎng)的下半場，更多地服務(wù)產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)?！比酥鄙龣C(jī)研發(fā)企業(yè)，北京大工、佰才邦為代表的系留無人機(jī)企業(yè)以及上海復(fù)亞科技為代發(fā)布了5G無人機(jī)機(jī)載終端。雖然三者產(chǎn)品在價格、性能參數(shù)上略有差別，但是都在卡位5G網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)的市場。同時，民營企業(yè)也在各自的賽道上積極轉(zhuǎn)型，華為聯(lián)合運(yùn)營商積極拓展5G網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)業(yè)務(wù)。大疆作為行業(yè)巨頭已與中國移動、中程控制及數(shù)據(jù)回傳。垂起固定翼無人機(jī)企業(yè)成都縱橫以及多旋翼無人機(jī)領(lǐng)軍企業(yè)四川新技術(shù)一起，極大地推動無人機(jī)與無線通信的跨界融合，構(gòu)成一個全新的、豐富多彩的四.網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)場景5G與4G網(wǎng)絡(luò)對比分析4.14G網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)面臨的挑戰(zhàn)求傳輸需求4.2網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)場景5G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢分析4.2.1覆蓋能力不差，但是干擾信號強(qiáng)度大，從而導(dǎo)致SINR差。針對第二類由于干擾強(qiáng)導(dǎo)致的問題，可采用如下方式降4.2.2用戶下行容量如果未來無人機(jī)的密度增大，同時地面用戶業(yè)務(wù)負(fù)載也比較大，可能會出現(xiàn)小區(qū)下4.2.3用戶上行容量臨較大挑戰(zhàn)，同時還需要考慮無人機(jī)上行帶來的干擾問題。與下行容量4.2.4時延無人機(jī)的指揮與控制（CommandandControl，以下簡稱C&C）數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需要較低時延，同時高清視頻的回傳也需要盡可能的減少傳輸時延。針對無人機(jī)傳輸時延的現(xiàn)數(shù)據(jù)不出園區(qū)4.2.5可靠性五.5G網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)網(wǎng)絡(luò)覆蓋解決方案5.15G網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)組網(wǎng)輸，并通過業(yè)務(wù)服務(wù)器加載各類場景的應(yīng)用。其中絡(luò)解決方案，以適配各種復(fù)雜應(yīng)用場景的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，組5.2傳統(tǒng)ToC網(wǎng)絡(luò)低空覆蓋面臨問題5.2.1ToC網(wǎng)絡(luò)低空覆蓋天線零位問題分析如下圖所示，定向天線有多個旁瓣，通過天線零位相互分開。在天線零位方向（旁例：無人機(jī)對小區(qū)信號強(qiáng)度進(jìn)行測量，在開始模擬時(開始時間由藍(lán)色虛線標(biāo)記)小區(qū)之前，如在粗紅色虛線標(biāo)記的時刻，就已經(jīng)發(fā)生5.2.2ToC網(wǎng)絡(luò)低空覆蓋鄰區(qū)關(guān)系復(fù)雜難以有序規(guī)劃信號最好的小區(qū)可能不再是最靠近無人機(jī)的小區(qū)，在這種特殊情況下無人機(jī)與小區(qū)的關(guān)聯(lián)模不同高度的小區(qū)關(guān)聯(lián)圖5.2.3ToC網(wǎng)絡(luò)低空同頻覆蓋帶來的干擾分析顯著特征是：如下圖所示空中沒有障礙物，視線傳播的可無人機(jī)在空中接收了大量來自鄰區(qū)的信號，鄰近區(qū)域的數(shù)量超過了十幾個，導(dǎo)致平均SI米高度，RSRP-92dBm對應(yīng)的SINR值是-2dB，同樣的R地面8754以ToC公網(wǎng)如2.6G網(wǎng)絡(luò)做低空覆蓋為例，無人機(jī)飛行所處位置高度存行視距傳播情況，導(dǎo)致低空場景同頻干擾比地面的同頻干擾更嚴(yán)重。高強(qiáng)度的干擾會個低的信號干擾加噪聲比(SINR)，使無人機(jī)用戶迅速接收和解碼變得困難。5.2.4ToC網(wǎng)絡(luò)地面用戶與無人機(jī)之間的相互干擾分析），低空無人機(jī)與路面相同路段拉網(wǎng)實(shí)測對比:低空無人機(jī)對地面鄰區(qū)42小區(qū)的干擾比地面鄰區(qū)42小區(qū)用戶對42小區(qū)的干擾小約103.地面用戶與低空無人機(jī)下行相互干擾分析：下下行干擾更大一些，但實(shí)際上由于無人機(jī)在空中飛行，空中能收到更多鄰區(qū)的5.3低空廣域覆蓋組網(wǎng)探索5.3.14.9G協(xié)同2.6G低空覆蓋建議存在天線零位帶來的頻繁切換、斷鏈、鄰區(qū)關(guān)系復(fù)雜等問題，且隨著高度的增加，問低空一體化覆蓋網(wǎng)絡(luò)覆蓋支撐無人機(jī)的飛行。如果盲飛，在任何地點(diǎn)都要滿備注：5.3.24.9G低空覆蓋站點(diǎn)規(guī)劃建議總體成本?；驹谠O(shè)計(jì)建設(shè)之前需要從多方面對可實(shí)施建設(shè)區(qū)域進(jìn)行研究過電子地圖等對區(qū)域的地形特點(diǎn)、周邊環(huán)境等進(jìn)行綜合分析和比較，對現(xiàn)有存地點(diǎn)的地理位置，還應(yīng)考慮整個網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及備用建設(shè)點(diǎn)位的特點(diǎn)，通過對建設(shè)點(diǎn)位的覆蓋面、抗干擾能力等多方面進(jìn)行考慮，篩選出最符合實(shí)際的?丘陵或山區(qū)：借助地勢位置，優(yōu)先選擇相對海拔更高的站點(diǎn)，避免天線到在選址基站建設(shè)點(diǎn)位時，應(yīng)當(dāng)把用戶實(shí)際需求和網(wǎng)絡(luò)覆蓋率作為重要件。在選址時應(yīng)根據(jù)建網(wǎng)的策略、對網(wǎng)絡(luò)的指標(biāo)要求、地理環(huán)境、業(yè)備選站址來進(jìn)行傳播模型的選擇、覆蓋估算、容量估算、單站覆蓋半規(guī)模估算。然后再基于現(xiàn)已確定的基本點(diǎn)位進(jìn)行仿真，仿真結(jié)擇安裝在站點(diǎn)最高位置。對低空空域進(jìn)行5G覆蓋的場景主要有屋面抱桿、角鋼塔、單管塔線螳螂臂來調(diào)整天線的下傾角覆蓋低空空域。由于需對低空區(qū)域進(jìn)行覆初始方位角設(shè)置：指向目標(biāo)區(qū)域，初始方位角采用標(biāo)準(zhǔn)指向(3扇區(qū)，相鄰扇區(qū)間隔120度)，盡可能保證所有站點(diǎn)的“扇區(qū)方位角結(jié)構(gòu)”一致。方位角調(diào)優(yōu)：方位角指向目標(biāo)覆蓋區(qū)域異站相鄰扇區(qū)交叉覆蓋深度不宜過深，即：避免異站相鄰扇區(qū)對打2.低空無人機(jī)覆蓋目標(biāo)為固定線路時，則建議方位?CellRadius：小區(qū)覆蓋半徑，與各小區(qū)的目標(biāo)覆蓋區(qū)域有關(guān)，需要通過經(jīng)驗(yàn)確定、或5.3.3低空飛行場景切換策略建議如實(shí)測飛行線路出現(xiàn)主服務(wù)小區(qū)頻繁切換，建議針對低空無人機(jī)飛行路線上的鄰區(qū)切換關(guān)系換遲滯、小區(qū)特定偏置等切換參數(shù)單獨(dú)進(jìn)行切換調(diào)優(yōu)。當(dāng)前切換參數(shù)基本屬于小區(qū)級，調(diào)越區(qū)覆蓋指小區(qū)覆蓋距離過遠(yuǎn)，越過幾個站點(diǎn)后，仍收到其做主服的路兩層外的站點(diǎn)越區(qū)覆蓋了飛行路線；右圖，黃色連線的站點(diǎn)越過紫色站點(diǎn)覆蓋了飛行越區(qū)覆蓋示意圖由于無人機(jī)低空接收到的鄰區(qū)信號范圍較廣5.3.4垂直維度4.9G重疊覆蓋干擾優(yōu)化建議夾角示意圖夾角波寬示意圖方式進(jìn)行隔離。5.4低空覆蓋典型場景飛行測試參考5.4.12.6G低空覆蓋（部分測試數(shù)據(jù)）密集城區(qū)5.4.24.9G低空覆蓋（部分測試數(shù)據(jù)）4.9G站點(diǎn)信息密集城區(qū)4.9G站點(diǎn)信息六.趨勢展望無人機(jī)對于低空網(wǎng)絡(luò)的使用具有其典型的發(fā)展規(guī)律，同時也明顯受到通信設(shè)備商的短期內(nèi)大帶寬數(shù)據(jù)上行是應(yīng)用主流，這與通常的手機(jī)用戶以下行流量為主是存在顯著差低空網(wǎng)絡(luò)如何同時保障業(yè)務(wù)速率及覆蓋要求，會是未來低空組網(wǎng)研究重要方向。城市核心區(qū)域低空片狀覆蓋和非核心區(qū)域帶狀覆蓋是典型應(yīng)用場景，這主要是由于城區(qū)內(nèi)低空區(qū)域無人機(jī)航向呈分布，而非核心區(qū)域無人機(jī)航向呈航線分布導(dǎo)致。兩種不同覆蓋方式主要是出于最大收益成本絡(luò)切片等技術(shù)支持。滿足時延和安全的要求，是實(shí)現(xiàn)無人機(jī)自動化運(yùn)行的數(shù)據(jù)鏈路基礎(chǔ)要求。除此未來低空立體無人機(jī)交通網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)，在大帶寬、低時延的基礎(chǔ)上，增加了大連