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表2 5G網絡對無人機應用通信需求滿足度(4) 時延。無人機的指揮與控制數據業務需要較低時延，同時高清視頻的回傳也需要盡可能的減少傳輸時延。對于無人機傳輸時延，可以通過高效的時、頻、空、碼域等維度的資源調度來提高傳輸鏈路的質量，減少重傳次數；5G新空口可以根據不同的業務時延需求調度不同子載波間隔和時隙符號數目的BWP，結合前置導頻、迷你時隙、靈活幀結構、上行免調度設計實現低時延傳輸。針對C&C數據業務，可以使用自包含子幀結構，傳輸和反饋可以在一個時隙內完成，大大減少反饋和重傳時間。(5) 可靠性。無人機高可靠通信需求可通過幾個途徑實現：1)通過時、頻、碼、空域等多維度資源的協調調度，減少鏈路干擾，提高鏈路可靠性；2)通過分集的方式，如時域、頻域重復多次傳輸；3)通過多小區協作，多個小區或者發射節點聯合傳輸；4)控制信道高聚合等級、時隙聚合、Polor碼提升控制信道可靠性。(6) 小區連接數。隨著未來5G網絡的逐漸普及，地面終端和無人機終端的接入需求都將日益增大，可以通過多用戶調度，如多用戶多天線來實現資源的高效利用，提高小區連接數，也可以通過多種正交和非正交多址接入方式提高小區容量。(7) 地面與低空定位。5G基站具有大規模的天線陣列，尤其是在垂直方向的天線數目增多，垂直方向的定位能力大大增強。無人機與基站之間主要以LOS信道為主，可以采用單站或者多站協同的方式來進行定位，因此蜂窩網絡的3D定位精度將大大提高。相較于4G網絡，5G網絡能力滿足了絕大部分無人機的應用場景的通信需求，無人機的聯網，已經先在4G網絡中實現的部分應用，用5G能夠做得更好、更完善，網聯無人機將驅動多類場景應用升級。
圖3 網聯無人機終端通信能力
表3 三類機載終端主要功能規格
圖4 5G無人機在安防和應急領域的應用場景
未來網聯無人機終端通信能力及應用潛力
未來網聯無人機包括六大部分：飛控系統、通信系統、導航系統、機載計算機系統、任務載荷系統以及安全飛行管理系統。如圖3所示。未來的機載終端歸納為ABC三類，以滿足不同行業應用場景下需求：A類：保障安全飛行；B類：無人機遠程超視距實時控制+保障安全飛行；C類：超大帶寬，智能化分析。無人機在5G加持的情況下，具備上述能力后，在以下領域必將發揮更大價值：(1)直播(1)(2)城市、園區安防(3)電力巡檢(4) 基站巡檢(5)無人機水務(6)無人機物流配送(7)無人機應急通信(8)無人機應急救援(9)野外科學考察采用5G加持后，網聯無人機對比傳統無人機將在應用中具有明顯優勢：(1) 網聯無人機可以采用自主駕駛和遠程人員操控相結合的控制方式，及實現“人在環”的控制回路，可穿越叢林、樓宇、房屋等復雜的環境，可以在無法事先了解的環境下精準作業。目前市面上的基于“自動駕駛儀”的自動飛行無人機需要提前獲取地理信息，全手動控制的無人機又無法“盲飛”或遠程操控。(2) 可以裝備更多功能的傳感器，且對多傳感器信息進行數據融合并實時傳輸，依賴5G通信網絡的低延時和高帶寬特性，及時傳輸至地面。(3) 實時進行圖像處理及路徑規劃，快速提取目標重要特征、自動識別關鍵特征并采取自主決策機制，實現智能化精細化作業。
(4) 可以采用多機協同作業的模式工作，例如采用通信中繼無人機攜帶5G通信模塊，解決復雜的實時通信問題。
未來展望
當前，無人機與無線通信跨界融合的需求與趨勢已經有目共睹，無人機5G應用的產業生態，在無人機應用場景和通信需求、終端通信能力、無線技術等方面也初步成熟。通過將5G與無人機相結合，通過應用創新，構成一個全新的、豐富多彩的“網聯天空”，將大幅度提升無人機在各行業的應用體驗，創造更大的價值。未來，無人機應用必將向網聯化、實時化、智能化等方向快速發展。
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