基于无人机的海上宽带5G通信技术研究及专利分析

来源:用户上传      作者:加玉

　　摘 要：通过基于无人机的海上宽带5G通信技术，分析无人机平台搭载5G智能宽带设备进行海上通信和中继的可行性，探讨相应的通信方案、技术体系及实际应用。通过实验法和数据分析法对无人机海上宽带5G通信技术进行研究。海上5G通信技术利用无人机搭载5G通信设备，可以对海上图像进行采集和实时分析，用于海上搜救、海上巡检等工作，提高海上搜救、海上巡检等工作效率。基于无人机的海上宽带5G通信技术，可以保证海上作业通信的高效、稳定，为各种海上项目提供通信技术支持，并增强应对灾害和突发事故的能力。
　　关键词：无人机;5G网络;智能宽带;通信技术;专利分析
　　中图分类号：TN929.5 文献标识码：A文章编号：2096-4706（2022）02-0025-05
　　Abstract： Through the maritime broadband 5G communication technology based on UAV， the feasibility of carrying 5G intelligent broadband equipment on UAV platform for maritime communication and relay is analyzed， and the corresponding communication scheme， technical system and practical application are discussed. The UAV maritime broadband 5G communication technology is studied by experimental method and data analysis method. Maritime 5G communication technology uses UAV to carry 5G communication equipment to collect and analyze maritime images in real time， which can be used for maritime search and rescue， maritime patrol inspection and other work， so as to improve the efficiency of maritime search and rescue， maritime patrol inspection and other work. The maritime broadband 5G communication technology based on UAV can ensure the efficiency and stability of maritime operation communication， provide communication technology support for various maritime projects， and enhance the ability to deal with disasters and emergencies.
　　Keywords： UAV; 5G network; intelligent broadband; communication technology; analysis on patent
　　0 引 言
　　在十三五期间，我国的无人机产业得到迅猛发展，截至2020年底实名登记的无人机超过52万架，2021年无人机市场将达到120亿美元。海上作业面临复杂困难的外部环境，能够依靠的技术支持相对有限，传统的通信方式依赖于船只、岛屿为基站，缺乏地面基站的支持，覆盖范围有限，难以满足海上搜救等工作的要求。智能机械代替人工是海上作业转型升级的必要途径，可以降低成本，提高工作效率和应急处理能力。无人机作为数据采集、应急救援工具，成本低、效率高，可以大大扩大覆盖范围。以无人机为平台搭载5G通信设备，可以弥补海上通信环境的劣势，缓解海上搜救等工作通信不畅的窘境，对各种海上作业具有积极的推动作用。同时通过专利分析，国内机构还需及时掌握5G相关技术和产业发展趋势，将其利用于无人机中，提高核心竞争力。
　　1 无人机海上宽带5G通信技术的可行性分析
　　无人机集智能控制技术、传感器技术、航空动力技术、通信技术等先进技术于一体，是空中作业的重要平台，“无人机+”可以满足不同领域的应用需求，在遥感测绘、能源巡检、基建工程、应急救援等领域有着十分广泛的应用。我国是全球无人机产业大国，大疆无人机已经成为中国制造的名片之一。
　　无人机主要采用“点对点”模式的信号传输，在地面基站和无人机上均安装信号收发装置，在通信网络支持下传输遥控信号和视频图像等数据信息。传统的4G网络可以满足遥控信号的传输要求，并提供百万高清的图像数据传输，但无法满足4K等高清图像的传输需求。4G网络的定位精度为几十米范围，对于需要高精度定位的应用需要增加基站辅助，且只能满足5 km短距离信号传输，在高空作业、远程作业中难以满足场景需求。因此，4G通信技术已经无法满足无人机应用的需求，需要使用超宽带、超高速、低延时的5G通信技术来实现超远距离通信。5G通信技术可以使无人机具备实时超高清图像传输的能力，并实现远程低时延控制，使“无人机+”应用具有更好的适用性。基于无人机的海上宽带5G通信技术，即是利用5G通信技术和无人机各自的优势，以无人机为终端平台搭载5G智能宽带设备，不仅可以实现无人机自身的超远程控制，还可以构建无人机通信网络。
　　我国拥有幅员辽阔的海域，470万平方公里的海域面积使得很多海上作业项目都存在大面积的信号弱覆盖区和盲区。海上通信最大的难题在于覆盖范围有限，虽然有覆盖广的卫星通信来辅助，但卫星通信成本高、延时大，且带宽低，制约了图像传输和实时监测等工作的开展。传统岸基通信手段主要是窄带数据通信，难以满足当前的应用需求，基于无人机的海上宽带5G通信技术是解决这一问题的有效手段，具有低成本、高效率的优势，和其他方式相比更加可靠、实用。具体可以使用相控阵天线技术，研制适用于无人机的小型智能天线，使用5G频段进行数据传输。海上通信可以采用卫星通信+船载基站+无人机无线组网的方式，无人机搭载5G通信设备接入5G网络，再通过船载基站和卫星通信系统实现网络互连，确保通信传输不中断，使海上通信不受时间、距离等限制，大大提高船载基站的网络通信覆盖范围，可以楹Ｓ蛩鸭、图像数据采集等工作提供必要的技术支持。

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