無人機(jī)應(yīng)急通信產(chǎn)品背后的系統(tǒng)化科技創(chuàng)新

　　7月底以來，臺(tái)風(fēng)“杜蘇芮”在我國多地引發(fā)嚴(yán)重洪澇災(zāi)害。中國聯(lián)通迅速出動(dòng)網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)應(yīng)急通信系統(tǒng)開展應(yīng)急通信救援行動(dòng)，無人機(jī)、4G/5G空中基站、衛(wèi)星回傳鏈路等科技創(chuàng)新成果切實(shí)保障了防汛工作順利進(jìn)行。

　　在救援過程中，中國聯(lián)通自主研發(fā)的無人機(jī)應(yīng)急通信系統(tǒng)提供穩(wěn)定通信保障的“亮眼”表現(xiàn)，引起了業(yè)界、媒體的廣泛關(guān)注。中國聯(lián)通網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)以及基于無人機(jī)的應(yīng)急通信系統(tǒng)之所以能夠得到長足發(fā)展，背后是其網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)體系化科研創(chuàng)新的結(jié)果。

　　早在2017年，中國聯(lián)通就開始布局推進(jìn)網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)產(chǎn)業(yè)的體系化創(chuàng)新工作，依托長期在網(wǎng)絡(luò)、終端及平臺(tái)的研發(fā)積累，率先在行業(yè)內(nèi)提出“端、網(wǎng)、業(yè)、管”四位一體網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)發(fā)展思路及解決方案。目前，中國聯(lián)通網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)除應(yīng)用于應(yīng)急通信保障之外，還在河道巡檢、空中喊話、物資拋投、視頻回傳以及三維建模等場景中得到了常態(tài)化應(yīng)用。

　　自中國聯(lián)通新戰(zhàn)略實(shí)施以來，為更好地迎接泛在低空經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，為行業(yè)提供極限場景下的通信保障，中國聯(lián)通研究院與河南聯(lián)通、北京聯(lián)通等緊密合作，瞄準(zhǔn)數(shù)字技術(shù)融合創(chuàng)新，在集團(tuán)公司創(chuàng)新體系和核心技術(shù)攻關(guān)體系雙重保障下，基于“端、網(wǎng)、業(yè)、管”四位一體體系整體布局，目前已經(jīng)形成業(yè)界領(lǐng)先的八大創(chuàng)新突破，并持續(xù)推進(jìn)無人機(jī)產(chǎn)業(yè)向網(wǎng)聯(lián)化、智能化方向發(fā)展。

　　端側(cè)兩大突破

　　確定性連接5G網(wǎng)聯(lián)模組。中國聯(lián)通自主研發(fā)了業(yè)內(nèi)首個(gè)適用于無人機(jī)網(wǎng)聯(lián)的確定性連接5G模組，該模組提供5G雙卡雙鏈路保障，可對雙鏈路的應(yīng)用性能指標(biāo)（時(shí)延、丟包率）及網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)（信號(hào)強(qiáng)度、信噪比）進(jìn)行秒級持續(xù)監(jiān)控，可根據(jù)雙閾值完成不同運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的毫秒級鏈路智能切換。與通用模組相比，確定性連接專用5G模組可將有效連接時(shí)長提高9.7％，為行業(yè)用戶提供持續(xù)、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)，能有效解決網(wǎng)絡(luò)覆蓋不連續(xù)、斷網(wǎng)后重連速度慢的痛點(diǎn)問題，對于連接可靠性、穩(wěn)定性高需求的場景具有極強(qiáng)的適應(yīng)性。

　　通用型輕量化機(jī)載終端。中國聯(lián)通自主研發(fā)極致輕小、超低功耗、接口精簡的通用型機(jī)載終端，該終端重量僅120克，運(yùn)行時(shí)功耗低至5W，可通過手機(jī)APP快速配置，使用便捷；支持包括大疆全部行業(yè)級無人機(jī)在內(nèi)的行業(yè)主流無人機(jī)，全面拓展網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)應(yīng)用范圍，將極大促進(jìn)無人機(jī)產(chǎn)業(yè)快速向網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展。

　　網(wǎng)側(cè)兩大突破

　　形成基于現(xiàn)網(wǎng)的低空網(wǎng)絡(luò)最佳參考配置方案。依托中國聯(lián)通5G精品網(wǎng)，通過現(xiàn)網(wǎng)基站天線俯仰角的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)網(wǎng)對地面與300米低空的同時(shí)覆蓋；優(yōu)化空地頻率分配策略，有效降低地面網(wǎng)絡(luò)與低空網(wǎng)絡(luò)的干擾；在網(wǎng)絡(luò)側(cè)為無人機(jī)業(yè)務(wù)配置不同的QoS策略保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)先級。通過上述多種技術(shù)手段組合，有效解決低空網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化難題，取得了傳輸干擾少、切換快、業(yè)務(wù)持續(xù)的效果。優(yōu)化后，低空5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋比例達(dá)到99％，減少小區(qū)切換次數(shù)30％以上，無人機(jī)全航程傳輸速率滿足1080P視頻傳輸需求，依托地基網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力，以參數(shù)工程化優(yōu)化形成最佳參考配置方案，為泛低空可靠網(wǎng)絡(luò)連接提供了業(yè)界網(wǎng)絡(luò)配置參考標(biāo)準(zhǔn)。

　　無人機(jī)5G低空專網(wǎng)。依托5G泛在低空測試基地，中國聯(lián)通建成全國覆蓋面積最大（1200平方公里）的立體無縫覆蓋網(wǎng)絡(luò)，并通過上百次調(diào)試優(yōu)化，形成可支撐水利巡檢、石油管線及天然氣管線巡察、支線物流、森林防火等典型無人機(jī)應(yīng)用場景的5G低空專網(wǎng)。依托優(yōu)質(zhì)的測試驗(yàn)證環(huán)境，網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)產(chǎn)業(yè)形成了良好的孵化效應(yīng)。通過同步建成的無人機(jī)產(chǎn)業(yè)孵化器，吸引20多家國內(nèi)外無人機(jī)企業(yè)入駐，涉及飛控研發(fā)、整機(jī)制造、飛行服務(wù)、人員培訓(xùn)等產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)，產(chǎn)業(yè)集聚態(tài)勢初步形成。有了上述基礎(chǔ)，該基地于2020年正式申請并成為首批13個(gè)國家級民用無人駕駛航空試驗(yàn)區(qū)之一，支撐商飛、水利局、管網(wǎng)公司等合作伙伴面向巡檢、巡察、物流等場景開展網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)業(yè)務(wù)驗(yàn)證及示范。

　　業(yè)側(cè)三大突破

　　網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)應(yīng)急保障系統(tǒng)。網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)應(yīng)急保障系統(tǒng)由垂起固定翼無人機(jī)、空中4G/5G通信基站、衛(wèi)星回傳鏈路組成。整體系統(tǒng)兼容全構(gòu)型行業(yè)無人機(jī)的小型化通信基站及衛(wèi)通設(shè)備，通過運(yùn)動(dòng)傳感及慣導(dǎo)反饋技術(shù)解決了衛(wèi)通天線穩(wěn)定性問題，同時(shí)應(yīng)用波束賦形及位置隨動(dòng)組合策略消除飛行氣動(dòng)特性對移動(dòng)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懀瑢?shí)現(xiàn)基站回傳信號(hào)在100平方公里范圍內(nèi)穩(wěn)定傳輸，保障1000名用戶同時(shí)在線通信。在衛(wèi)星回傳方面，采用高軌地球同步衛(wèi)星，支持低通量通信業(yè)務(wù)，解決災(zāi)情中斷路、斷網(wǎng)、斷電的應(yīng)急通信難題。

　　無人機(jī)行業(yè)應(yīng)用通用能力突破。視頻業(yè)務(wù)是無人機(jī)行業(yè)應(yīng)用的主要內(nèi)容，可分為兩類情況：一是視頻實(shí)時(shí)回傳及云側(cè)常態(tài)處理，二是端側(cè)實(shí)時(shí)處理。針對上述情況，根據(jù)端云算力分布和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，進(jìn)行端云協(xié)同式技術(shù)攻關(guān)。在第一類情況中，構(gòu)建“端-云”間輕量化、低時(shí)延通信機(jī)制（以定制化LWM2M和MQTT協(xié)議為基礎(chǔ)），融合視頻實(shí)時(shí)優(yōu)化的多種策略（CBR/VBR/CVBR動(dòng)態(tài)切換、碼率與GOP動(dòng)態(tài)協(xié)同調(diào)整等），實(shí)現(xiàn)視頻回傳時(shí)延低于500ms，保障視頻回傳質(zhì)量損耗低于10％。同時(shí)，云側(cè)對實(shí)時(shí)視頻進(jìn)行圖像拼接、同步對比和清晰度調(diào)優(yōu)，使其具備行業(yè)應(yīng)用價(jià)值。在第二類情況中，憑借自研算力終端的16路視頻并發(fā)識(shí)別和15TOPS算力，在端側(cè)實(shí)時(shí)進(jìn)行圖像處理，僅將關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)云側(cè)進(jìn)行呈現(xiàn)，滿足網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量較差時(shí)行業(yè)應(yīng)用對數(shù)據(jù)結(jié)果的時(shí)效性需求。

　　靈活的二次集成與融合能力?；谖⒎?wù)架構(gòu)，通過開放平臺(tái)級API接口，快速實(shí)現(xiàn)與第三方平臺(tái)的系統(tǒng)融合，形成包含網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)的綜合業(yè)務(wù)平臺(tái)（如智慧城市、數(shù)字政府等）。在系統(tǒng)融合的基礎(chǔ)上，推進(jìn)大數(shù)據(jù)一點(diǎn)式集中，實(shí)現(xiàn)低空產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)與千行百業(yè)數(shù)據(jù)融合，滿足多元行業(yè)場景和不同類型客戶對差異化數(shù)據(jù)的剛性需求，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)融合的應(yīng)用價(jià)值。

　　管側(cè)一大突破

　　全流程泛在低空管控能力。以通用聯(lián)通云具備的靈活部署和開放服務(wù)為基礎(chǔ)，將低空行業(yè)應(yīng)用功能組件化、模塊化，重構(gòu)無人機(jī)整體系統(tǒng)架構(gòu)，支持輕量化SaaS/PaaS等多種方式進(jìn)行落地服務(wù)，具備遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)的端到端全流程泛在低空管控能力，符合國家最新發(fā)布的《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例》監(jiān)管要求。目前已完成20余款行業(yè)主流無人機(jī)產(chǎn)品的適配對接，累計(jì)用戶數(shù)量超過500人，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)超過50TB。

　　上述創(chuàng)新成果，離不開中國聯(lián)通6年多來的無人機(jī)網(wǎng)聯(lián)科研努力。目前，中國聯(lián)通已形成以地理測繪、電力巡檢、應(yīng)急通信、環(huán)境保護(hù)、管線巡檢、區(qū)域安防等典型場景的行業(yè)應(yīng)用創(chuàng)新。作為無人機(jī)網(wǎng)聯(lián)化的“開局者”，中國聯(lián)通將持續(xù)推進(jìn)無人機(jī)網(wǎng)聯(lián)化、智能化發(fā)展，不斷擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)規(guī)模，打造穩(wěn)定可靠、經(jīng)濟(jì)高效、技術(shù)領(lǐng)先、場景豐富的網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)產(chǎn)品體系和常態(tài)化應(yīng)用場景，把科技創(chuàng)新“關(guān)鍵變量”轉(zhuǎn)化為高質(zhì)量發(fā)展的“最大增量”，切實(shí)踐行“數(shù)字信息基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營服務(wù)國家隊(duì)、網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國數(shù)字中國智慧社會(huì)建設(shè)主力軍、數(shù)字技術(shù)融合創(chuàng)新排頭兵”的使命擔(dān)當(dāng)。（升維）

　　轉(zhuǎn)自：人民郵電報(bào)

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