charles1986

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[转载]5G基站可否运用无人机进行组网

2020-9-22 08:53:19 显示全部楼层

Loon 可以说是一个非常简单粗暴的项目,起初,项目开发人员将路由器(信号中继设备)挂在气象气球上,让它飞到 10 公里高,然后再看看有没有信号。

经过不断的演进,氦气球有了可充封结构,和模块化的铝制负载,以及太阳能电池、燃料电池和一些电子元件,使其能够在温差变化、高强紫外辐射的条件下保持长时间飞行,并利用算法指挥动力、热力系统,改变气球位置进而调节气球群的布居。据悉,Loon 项目已经在新西兰、斯里兰卡、澳大利亚、印尼等地进行飞行试验。

脸书 Aquila:波音 737 那么大的展翼

2014 年,脸书收购英国航空公司 Ascenta,为无人机制造以及激光通信做足准备工作。随后,扎克伯格宣布天鹰计划,即以无人机为载体,利用激光通信,实现全球三分之二的无线覆盖率。

据悉,Aquila 计划由氦气球提升至气候环境稳定的平流层,白天飞行于 9 万英尺,规避商业飞机航线,吸收和贮存太阳能,晚上则飞行于 6 万英尺,目标续航时间为一次 90 天。Aquila 将沿着半径约为 3 公里的圆形空中区域飞行,Facebook 加州实验室工程师希望它的激光信号能覆盖半径约 50 公里的地面区域。

根据最近媒体披露的 Aquila 第二次试飞:高度从第一次的 655 米上升到了约 914 米,时间上延长了 10 分钟,达 1 小时 46 分钟。

低轨道卫星群方面,去年 11 月,SpaceX 向 FCC 请求,利用可重复使用的猎鹰 9 号火箭发射 4425 颗卫星为全球提供高速互联网,但由于计划的卫星数过多 FCC 便是方案仍需审查。相反,初创公司 OneWeb 获得了高通、维珍、软银的支持,计划到 2019 年发射 720 颗低轨道卫星,并被 FCC 允许进入美国市场。



以上通信平台在实际推广中往往有些困难,主要因为:

1、载荷能力较强,飞行高度高、距离远,滞空工作时间相对较长。

2、体积大、地面保障系统复杂、维护保养复杂、维护成本高、训练保障要求高 ;

3、发射回收条件要求高,需要专门的起降场地;

4、灵活性不足从而导致整体滞空时间短;

5、需协调飞行空域 。

系留式无人机:全天候超灵活



从需求来看,国内基站建设相对比较完善,但由于幅员辽阔,地理、气候条件复杂,是全球遭受自然灾害最严重的国家之一。自然灾害导致的光纤、基站受损可使通讯中断,影响救灾组织、指挥调度、人员搜救、次生灾害预防等进程。

应急卫星通信系统(国际海事卫星)因抢险现场的抢险单位和人员通信过多而负荷过重不能保证实时通信;北斗卫星系统现阶段还只能提供通信简 i 吾服务。许多抢险队伍因无抢险应急通信系统支持 , 使得抢险现场的信息不能实时送至抢险现场指挥部和后方应急中心。抢险队伍在进入灾区核心区域和进入后的工作过程中, 与抢险现场指挥部和后方应急中心基本处于通信失联状态。

常见的应急通信系统是应急通信车,但当遭遇道路损毁、塌方使其局限了其使用。再加上近两三年 ,随着直流无刷电机 、高能锂聚合物 、多旋翼协同控制等关键技术的突破 ,微小型多旋翼无人机日渐成熟。于是,便携式通讯基站,也即是基于系留式无人机实现的空中应急基站成为一种重要的解决方案。

一般的多旋翼无人机仅能飞行 30 分钟至 1 个小时 ,系留多旋翼无人机可以实现连续不间断飞行 。与此同时,由于天线高度可随无人机飞行高度升高,覆盖角度可随无人机旋转方向调整,能更加有效地实现大面积信号覆盖。

2009 年,德国研究人员们初步测试了可提供 Wi-Fi 网络信号的无人机。美国运营商 AT&T(Flying COW)、Verizon 和高通均已测试过基于无人机的机载 LTE 网络基站,此外还有日本电信运营商 KDDI 的雄蜂基站、英国 EE 的 LIVE。

最近,北德克萨斯大学的无人机基站也进行了野外实地测试,据称将系统传输功率上调到 10W 时,覆盖范围可以拓展到整个丹顿市。

系留式无人机应急通信高空基站具备三大特点:

1、续航时间长:采用光电复合缆,为无人机和 RRU 供电,续航时间可达 8 小时,较传统无人机基站续航时间提升 31 倍。

2、灵活性强:由小型越野车搭载无人机通信系统,可快速到达通信中断现场,满足保障需求。

3、可扩展性强:根据应急通信的不同场景,可灵活配置全向或定向天线,选择分组化微波或无线环网传输设备,安装模块化、飞控半自动化,普通人员短期培训即可上岗。

除了应自然灾害下的应急通讯通道需求,系留式无人机还被应用于监视和侦察,如 CTTSO 出资支持的美国航空环境公司(AeroVironment)的无人机系统 Tether Eye,以色列用于边界监视、新闻采访的小型无人机产品 HoverLite,CyPhy 公司与美军合作的全景摄像袖珍系留无人机 Pocket Flyer……

国内方案:华为+移动+创企

国内系留式无人机的发展主力目前是中国移动,相关应用已经出现在洪涝、台风、塌方、地震等灾害中,并在边界巡视、基地安全、景区监测、地质勘测、野外作业、森林防火、应急通信、公安反恐、交通监管、新闻采访、工程监控、环境监测、影视拍摄、科学研究、国防军工等领域有一些前景。

中国移动的系留式无人机背后还有华为(提供 4G 基站)和一家创企(卓翼智能科技有限公司)的影子。与两位大佬合作的这家创企,团队来自北航、清华、浙大等高校,有多名北航的教授、副教授担任公司技术顾问,据称已经获投数千万元。

有报道显示,借助该高空基站迅速建立的应急通信系统,无人机可为方圆 5 平方公里区域持续提供 8 小时的稳定信号(一说驻空高度 800 米时,覆盖可达 20 公里),站点部署可在 2 小时内完成(但本次地震中基站团队 10 日下午到达九寨沟,11 日上午完成站点开通。实际运用中还有很多具体问题需要解决),平均下载速率为 36.4Mbps,上传速率为 5.47Mbps,平均语音 MOS 值为 3.4,可同时为近千个手机用户提供即时通信服务,保障救援工作顺利进行。


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