關于5G無人機的“魅力”和“威力”,你都知道嗎?

2018年9月,張藝謀導演的水墨風影片《影》登陸中國各大影院。在境州攻城的情節中,沛國武將田戰和沛王之妹青萍藏身于傘刀,帶領傘刀軍隊從狹窄的青石板斜披急沖而下。動作場面氣勢恢弘,鏡頭從數十米的高空極速降落,帶來強烈視覺震撼,讓觀眾連呼過癮。 這樣一組鏡頭是如何拍攝出來的?答案是借助大疆Inspire2無人機。面對狹窄布景區的高機位俯拍,升降機等巨型設備顯得靈活性不足,體型小巧、能夠靈活變換位置的無人機派上了大用場。 導演張藝謀說:“未來有無人機,拍攝現場可能就不需要那么多人手和重型設備了。” 


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圖源:einfochips


近年來,無人機可以說變得“炙手可熱”。在航拍攝影上,為我們呈現出許多精彩的視頻和圖片;除了傳媒影視行業,無人機的應用已十分廣泛,快遞運送、農林植保、滅火巡海、地圖測繪、新聞報道,無人機正大顯身手。隨著5G商用時代來臨,無人機全新的應用場景正在出現,5G與無人機相遇將碰撞出怎樣的火花?下面帶你見識一下5G無人機的“魅力”和“威力”。


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中國無人機遠“飛”北美、歐洲、日本等地

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截至2019年5月,大疆行業應用無人機在中國電力巡線里程上已累計服務超過40萬公里;在應急救援方面,僅2018年,救援人員直接使用大疆無人機在全球范圍內拯救了超過200人的生命;在新聞報道方面,國內外媒體爭相購入無人機進行航拍。作為無人機主要生產國之一,中國無人機在滿足國內消費者需求的同時,也贏得了海外消費者點贊;中國無人機已經遠飛北美、歐洲、日本等地,在世界各地完成著不同的使命。目前,大疆生產的無人機有近80%出口海外,“中國制造”無人機已經飛向全球百余個國家和地區。

2019年4月,巴黎圣母院燃起的大火牽動了全世界的心。鮮為人知的是,撲救過程中,中國無人機立下了大功。巴黎消防隊發言人加布里埃爾?普盧斯在接受媒體采訪時說:“這些無人機使我們能夠以盡可能好的方式運用現有救火手段。” 參與火災撲救的是兩架大疆民用無人機。它們配備了熱像儀,能夠提供實時火情航拍圖像,便于消防員追蹤火勢蔓延情況并追溯火源位置,指導救火。無人機拍攝的影像還為消防水帶的放置提供了重要的決策參考。 

在北美,2018年,墨西哥下加利福尼亞州恩森那達警方引入了一架來自中國的無人機協助執法。警方對案件的反應速度快了,有人報警,無人機能在更短時間內到達現場,拍下證據。盜賊從進門到得手的一系列操作,原本是要趕在警方到來之前完成,現在卻要和無人機搶時間。作為警隊的新成員,Inspire 1到目前為止參與過500次抓捕行動。它的加入,讓恩森那達的入室搶劫案件在4個月里減少了30%。 

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5G賦能無人機,無人機反哺5G發展

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2019年3月31日,中國聯通在上海崇明島完成了面向商用的5G工業無人機中低空、超視距、高速飛行試驗。中國聯通研究院高級專家周曉龍介紹說:“這次試驗重點驗證了5G的中低空覆蓋、高速移動性、基站切換、邊緣計算協同等性能,是首次以正式商用為目標的5G工業無人機應用案例。”

2019年6月6日,工信部向中國移動、中國聯通、中國電信、中國廣電發放了4張5G牌照。業界普遍認為,中國的5G商用元年到來了。據此前工信部透露的數據顯示,截至2020年6月,我國已建設開通5G基站超40萬個,平均每周新建開通5G基站超1.5萬個。

2020年10月20日,中國移動四川公司、中國移動(成都)產業研究院與自貢航空產業園聯手打造的中國移動5G網聯無人機測試示范基地在四川自貢正式掛牌,該基地是國內首個具備5G網聯無人機測試、演示、交付、培訓全功能的研發基地。

2020年12月15日,以“農業從此大不同”為主題的2020極飛科技年度大會在廣州舉行。大會圍繞構建“無人化農業生態系統”的目標,發布了最新一代農業科技產品和應用場景:功能更豐富的R150農業無人車、全新亮相的P40 2021款農業無人機和P80 2021款農業無人機、行業創新的V40 2021款雙旋翼農業無人機、以及AI處方圖技術。值得一提的是,新機使用的是全新的極飛農服APP,其通過4G或5G無線網絡連接無人機以求更輕松、更便宜地實現全自主作業。關于信號覆蓋問題,極飛CEO彭斌在媒體群訪環節稱,目前中國的4G信號覆蓋率已達98%,在農村也早已不用擔心信號問題。
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2021年1月,南京大翼航空科技有限公司推出大翼Y10-5G無人機機載5G通信計算模塊,為無人機應用帶來更多想象。 大翼Y10-5G搭載了主頻高達1.8GHz的六核ARM Cortex-A 64位處理器,集成四核GPU ,獨立視頻處理單元,擁有強大的硬編解碼能力;采用華為工業級5G芯片,支持SA / NSA組網模式,下行速率高達2Gbps,上行速率高達230Mbps,向下兼容4G/3G。
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2021年2月,北方天途航空正式推出一款基于移遠RM500Q 5G模組開發的5G植保無人機M4E,可為用戶提供更省時、省力、省心的耕種體驗。作業過程中,5G植保無人機M4E的飛行軌跡、噴灑數據、態勢感知等各種信息均可通過高效的5G網絡實時傳輸至后臺管理系統,用戶隨時隨地都能對無人機進行監察管理,若有情況可在第一時間進行處理,大大提高了植保工作的安全性和作業效率。

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2021年3月31日,國家空中交通管理委員會首次亮相,預示著我國將進入通航、無人機、低空數字經濟快速發展階段。

2021年4月18日,杭州若聯科技有限公司于湖州隆重舉行“5G無人機系統開發者版發布會”,并與浙江大學湖州研究院、浙江大學控制科學與工程學院聯合舉行“智能無人系統·5G邊緣計算技術創新論壇”。

2021年9月8日,在廈門舉辦2021中國國際工業互聯網大會上,中國移動福建公司聯合廈門市相關政府部門、華為等共同發布“廈門5G空域覆蓋第一城”,構筑4.9G+2.6G低空地面一體化網絡覆蓋,切實保障無人機等低空應用。此次大會,現場發布了《基于5G通信技術的無人機立體覆蓋網絡白皮書》,重點從無人機低空場景行業應用、網聯無人機生態進展、5G網聯無人機低空組網解決方案等方面進行了系統闡述,為5G網聯無人機快速落地提供了參考。
相對于4G網絡,5G在上行帶寬、傳輸時延及數據安全方面具有明顯的優勢,更加契合無人機對通信網絡的需求。但現有5G網絡主要著力于地面覆蓋,在低空覆蓋方面存在覆蓋高度不夠、無人機與地面用戶之間相互干擾、低空鄰區關系復雜且難以有序規劃等問題。因此中國移動福建公司引入了4.9G進行低空協同覆蓋,通過4.9G(低空)+2.6G(地面)信號協同實現300米以下一體化覆蓋,并在密集城區、普通城區、郊區等多場景進行不同典型高度的飛行實測,驗證了4.9G+2.6G在低空協同方面的可行性,可實現300米以下低空5G信號全方位覆蓋,且信號質量良好,能夠達到95%以上的終端業務速率上行25Mbps的需求。市域治理是低空產業主要應用方向,城區5G網絡覆蓋良好,基于城區的網聯無人機的市域治理,將最先得到規模發展。隨著未來國家低空政策開放,低空產業將從政府公共事業陸續走向廣泛商業市場。截止目前,在廈門已完成2條精品飛行路線絡部署及優化,年底完成島內低空組網全覆蓋,可支持無人機在300米以下低空,4K高清視頻的實時回傳和快速精準降落,實現市域3~5分鐘趕赴應急和低成本城市巡檢。隨著廈門5G空中覆蓋第一城落成,將進一步增強低空網絡覆蓋,推動無人機從慢巡邏,到快巡邏和真正實戰的新時代,并不斷發展低空新應用,構筑廈門低空新產業。

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2021年9月13日上午,國務院新聞辦公室在北京舉行發布會,工信部部長肖亞慶等人介紹了我國5G發展情況。 肖亞慶表示,當前我國5G發展已取得階段性、標志性成果:基站建設方面,截至8月份累計建成5G基站103.7萬個,占世界的70%以上;終端用戶方面,今年1-8月份,國內5G手機出貨量達到1.68億部,同比增長80%,同時5G終端用戶突破4億,成為全球最大用戶群體。 在此背景下,接下來我國還將抓住三大重點繼續開展工作,一是夯實網絡基礎,全面推進5G網絡建設,加快向鄉鎮覆蓋延伸,深化5G共建共享; 二是優化生態環境,推進面向行業應用的5G芯片、模組、終端等產品研發和產業化,加強部門間統籌協調,合力推動5G創新; 三是拓展應用場景,面向新型信息消費、實體經濟、民生服務三大領域,再培育一批5G融合應用的典型示范。

伴隨著民用無人機的快速發展,以及5G商用的逐漸深化,無人機與5G的關系愈發密切。人們普遍認為,無人機是5G商用落地的首選之一,因為5G不僅能通過功能升級解鎖無人機更多應用場景,而且還能強化無人機的網絡安全和管理,加速其市場轉型,可謂價值滿滿。但其實,除了5G對于無人機的推動外,無人機對5G的作用也不小,比如在5G基站運維上,無人機就能帶來精細化、智能化的升級助力。

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“文”能讓你看美景,“武”能助警抓小偷

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中國信通院2018年發布的《5G無人機應用白皮書》指出:“目前4G網絡已經能夠支持無人機部分場景的通信需求,但同樣具有很多挑戰,4G網絡在帶寬、時延、干擾協同上都存在一定的優化空間。”

5G通信技術將如何賦能無人機產業?5G究竟能為無人機產業帶來哪些看得見、摸得著的效果呢?5G正是針對帶寬、時延等痛點,與無人機碰撞出了新的火花。 

北京世園會上,中國電信5G體驗館為游客直接體驗5G與無人機的“跨界合作”提供了機會。走進中國電信5G館,戴上VR(虛擬現實技術)眼鏡,可以過一把“5G癮”。跟隨5G無人機拍攝的高清畫面,世園會園區永寧閣、中國館等主要建筑和絢麗多姿的百草群芳,生動地呈現在我們眼前,猶如乘著無人機在空中飛翔盤旋。

“5G技術的商用將給無人機行業發展帶來的變化主要體現在5G的高帶寬和低時延兩大技術特點上,可滿足5G無人機實時操控和4K/8K視頻實時回傳,還能支持VR/AR技術,給用戶帶來超高清、沉浸式的體驗。”周曉龍說。 

除了視頻娛樂外,5G無人機還能幫警察“抓小偷”。 

深圳市寶安塘頭派出所轄區面積25.48平方公里,轄區人口12.3萬人,而實際在崗民警僅46人。面對警力少、治安壓力大的情況,塘頭派出所想到了向科技借力。2019年3月,塘頭派出所與中國電信合作,啟動全國首個“5G+無人機科技警務”示范應用。警用摩托車裝配上更智能的5G設備、警用無人機在空中自動巡邏,警務人員也佩戴上了更先進的AR眼鏡。地空兼顧、點面俱全的巡邏力度,讓犯罪分子無所遁形。

中國電信相關負責人介紹:“搭載5G技術的警用無人機可在自動巡檢監控中,實現4K畫質的圖像傳輸,便于警務人員識別犯罪嫌疑人特征;無人機可在制高點觀測整個事件,對目標進行全面全程跟蹤及拍攝;根據不同案件和事件,無人機可在不同角度、不同距離和不同光線條件下作業,準確傳遞現場信息。”目前塘頭派出所與無人機企業聯合制定的警用無人機巡邏航線圖已有多條航線。 塘頭派出所給人們描述了未來的出警模式:通過無人機固定航線的巡航,發現警情后,警用摩托車出動追擊,發現嫌疑人混入人群,戴上AR眼鏡,通過后臺人臉識別系統的指揮實施精確抓捕。 

目前5G無人機的應用場景正在不斷摸索中,周曉龍表示:“相關問題還需得到解決。比如,一般的5G基站是向地面覆蓋的,5G無人機需要特殊的基站對空域進行覆蓋;5G無人機現在靠的是通用的5G CPE(客戶前置設備,目前用于將5G信號轉換成WiFi信號)來進行通訊,未來需要專業終端和5G通信模組來提高集成度,并針對5G無人機的特點進行優化。” 

那么,5G無人機開始接地氣,消費級無人機能用上嗎?中國移動(成都)產業研究院副院長蘇郁介紹,他們利用5G網絡做數據鏈,理論上只要有5G網絡覆蓋的地方,無人機都可以隨便飛、看得見看不見都可以。如今無人機的飛行已經更加自主,他們并不是拿遙控器控制飛行,而是通過自研的5G無人機云管理控制平臺“中移凌云”來用鼠標控制無人機,用鼠標輕點就能控制其起飛降落、調整姿態。另外,現在使用5G通訊,端到端(比如機載攝像頭的實時畫面傳輸到后臺)的時延只有20ms。蘇郁表示,他們的5G控制成本其實并不高。成本主要來自兩部分,一部分是機載的專用5G通訊終端,他們自研的終端“哈勃一號”大概是五、六千塊錢;另一部分是接入他們的“中移凌云”平臺的費用,這個可以根據規模具體商談,一般二十萬到三十萬不等,而一次部署可以永久使用。現在也有很多小型無人機已經接入了5G,他們也有針對小型消費級無人機的終端,這種終端的價格還會更便宜,根據需求量,還能再便宜一到兩千塊錢。


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5G無人機的創新應用不斷涌現

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1、滅火神器
高層消防救援如何更高效?2020年10月20日,由中國移動重慶公司聯合中國移動(成都)產業研究院打造的5G網聯消防無人機,讓小伙伴們見識到了無人機滅火的“威力”。通過具有消防技能的專業飛手的遠程精準操控,無人機可以不受地理、樓層限制,實現高樓層火情偵查,及時為消防指揮部提供準確的先期火情信息;同時,基于5G網絡低時延優勢,無人機能夠到達高樓層,精準完成破窗投送防毒面具、防火服、消防水帶等消防用具,有效執行撲滅明火等多重任務。
“5G無人機滅火高度可以達到300米,現在解決的問題是在100層以上的樓房。大家可能知道一個很高的101消防云梯,它能達到101米這樣的高度,但是完全展開的需要27分鐘。所以,用這樣的作戰無人機響應速度就更快一些。”中國移動(成都)產業研究院網聯無人機行業總監劉東介紹說,搭載干粉罐體的無人機可以很快就完成一個架次飛行,通過多機多架次聯動,協同作戰,可以有效解決高層滅火應急問題。“這樣的模式也是為消防隊所接受的非常新興的一種手段。對他們來說,因為用了無人化的設備,降低了成本,保障了消防隊員的生命安全。”劉東說,5G無人機高層滅火的解決方案已經在西藏、四川及東北等地區測試落地,但要進入更多城市還有賴于政策法規、空域限制等多個層面問題的協調解決。5G網聯無人機用于高層滅火是無人機在應急救援應用方面的一個典型案例。作為央企,中國移動一直以來對應急救援都非常關注。通過將5G技術與無人機技術進行結合,中國移動搭建了一整套應急救援領域的完整體系---中國移動5G空天地應急保障體系。該體系從2018年開始研發建設,歷經3年的迭代發展,已經完全具備了實戰實用能力,并在四川涼山森林火災救援、宜賓長寧地震測繪搜救、樂山防汛應急巡查、多地疫區消殺和疫情監控等15次事件中發揮了積極作用。
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同樣,在森林消防滅火中,5G無人機可以全方位偵察災區信息,將影像信息通過5G網絡實時傳輸到指揮部。同時,根據5G無人機測繪到的數據信息,能快速輸出災區3D模型圖,輔助救援工作,為森林消防滅火提供解決方案,協助開展滅火工作。

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2、智慧專家
由中國移動重慶公司、中國移動(成都)產業研究院和重慶市農業科學院聯合打造的5G網聯植保無人機為智慧農業的發展插上了“翅膀”。通過遠程敏捷控制,高效完成植保、巡檢、直播任務,提升農村精細化種植和精細化管理水平,解決人力勞動強度大、勞動力短缺等問題。基于5G“大帶寬、低時延、高可靠”的特性,無人機的飛行軌跡、態勢數據通過5G網絡能實時回傳至中國移動5G網聯無人機管理運營平臺。通過無人機和衛星遙感技術采集的農業信息,平臺能夠智能動態分析監測區域的作物情況,對作物的實時苗情、環境動態和分布狀況等進行宏觀估測,并輸出科學報告。農戶們可根據報告清楚掌握農作物的長勢情況及土壤水分情況,針對生產進行有效管理,確保農事活動更加科學高效。

3、防汛衛士
抗洪防汛是夏天工作的重點,2020年夏季,在安徽淮南的淮河堤壩上,中國移動安徽公司運用5G無人機參與到當地的防汛救災工作中。工作人員通過一架5G無人機對河堤情況進行巡查,搭載高清攝像頭的無人機,能夠將拍攝到的畫面實時傳輸到監控屏幕上,方便工作人員及時發現問題。兩天內,5G無人機全程飛行50余公里,對淮河大壩進行來回巡查,工作人員及時掌握了各河段實時狀況,大大提升了防汛工作效率。
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2020年7月,湖北武漢連遭強降雨襲擊,中國移動湖北公司迅速啟動應急預案,參與防汛“大會戰”,5G無人機迅速升空,從高空巡查監測武金堤居字號段堤壩水位,為相關部門防汛工作提供幫助。在一些搶救現場,面對水面跨度大、傳統人力無法進行布放光纜工作的情況,使用5G無人機牽引技術跨河布放光纜,確保施工安全,為戰汛筑牢安全屏障!

4、巡檢幫手
在浙江紹興無廢城市監控指揮中心,中國移動浙江公司5G無人機賦能智慧城市管理。依托移動5G網絡大帶寬、低時延的優勢,5G無人機能夠迅速對衛星遙感圖像產生的告警事件進行巡檢,推動固廢治理“減量化、資源化、無害化”目標的實現。也可以針對各類緊急突發事件,派出無人機進行先遣勘察,極大地提升搶險和執法的效率。
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5、工地管家
在鄭州,5G無人機成為城市工地監管的“得力助手”,中國移動河南公司通過無人機搭載高清攝像機和5G傳輸模塊,采用無人機航空遙感、地理信息、大數據分析以及人工智能處理等技術,實現無人機巡查工作可視化、工單化、自動化。5G無人機將拍攝到的畫面實時傳輸至平臺,可與前期的歷史畫面形成對比,工地是否有不規范的地方,或者工地之前要求整改的地方是否到位,都可一目了然。依托于5G網絡大帶寬、低時延的特性,將傳統的硬盤等物理回傳方式改變為網絡實時回傳,提高了巡查速度和工作效率,也解決了傳統排查過程中入場難、取證難、耗時長等問題。
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打通空軍、民航、地方政府信息渠道,讓無人機“無”憂“無”慮

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近年來,無人機在各行各業和生活中的廣泛應用,讓它著實成了人們的好幫手。然而,無人機飛行的安全問題也一直困擾著社會。機場、高鐵、軍事基地等敏感地帶的“黑飛”行為嚴重影響國家安全與公共安全,在人員密集處的飛行讓一些老人和孩子感到恐慌,在居民區的飛行導致市民擔心隱私被偷拍……要使無人機行業健康發展,消費者安心購買和使用相關產品,完善相關法律法規至關重要。 

2018年,河北省唐山市中級法院對一起無人機“黑飛”案件作出一審判決,4名被告人行為構成過失以危險方法危害公共安全罪,被追究刑事責任。由于該航拍行為未向中部戰區申請飛行空域、飛行計劃,被空軍雷達檢測發現為不明空情,致使空軍出動戰斗機查證并將其迫降。部隊先后出動官兵千余人,多部戰斗機、雷達、車輛參與處置,華北地區民航多架次航班延誤或被迫修改航線。無人機違法、違規、無序飛行的負面新聞成為行業發展的一抹陰影。

國家和地方已相繼出臺一系列管理規定,規范無人機的生產、銷售、飛行。 

在買賣環節,《民用無人駕駛航空器實名制登記管理規定》要求在中國境內最大起飛重量為250克及以上的民用無人機擁有者必須按規定實名登記。在飛行方面,《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例(征求意見稿)》提出,微型無人機在禁飛空域外飛行,無需申請飛行計劃,輕型、植保無人機在相應適飛空域飛行,無需申請飛行計劃,但需向綜合監管平臺實時報送動態信息。針對飛行計劃申報難、手續繁瑣的問題,隨著無人機綜合監管平臺的建立,相關問題有望得到解決。在企業經營方面,《民用無人駕駛航空器經營性飛行活動管理辦法(暫行)》對無人駕駛航空器經營許可的準入條件進行了大幅簡化,僅保留企業法人、經實名登記的無人駕駛航空器、經認證的培訓能力(培訓類)和地面第三人責任險等基本許可條件。 

深圳作為“無人機之都”,2018年11月上線了深圳地區無人機綜合監管平臺。這是中國首個空軍、民航、地方政府三方數據聯通的管理平臺,用戶操作申請及無人機飛行狀態數據可實現三方同步。平臺建立協同管理機制,打通空管、民航和地方政府(公安)三方,既方便了有關部門進行管理,更方便了用戶的飛行申請,用戶通過中國民用航空局無人駕駛航空器空中交通管理信息服務系統就可一站式完成飛行申請。 

隨著相關政策法規、管理平臺、監管方式不斷完善和無人機經營企業、消費者懂法守法意識不斷提升,無人機無序飛行的問題有望得到根本解決。業內人士認為,用好無人機不僅不會對人們的生產生活帶來隱患,而且能替代人從事高危、高空作業,讓生產作業更加安全。

本文素材來源:人民日報海外版、新華網、中國移動、移遠通信、智能制造網、環球網無人機等,由雨飛工作室整合編輯。

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