无人机技术和5G –两者如何互相帮助

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随着无人机技术的不断进步,其潜在应用越来越多,5G技术的引入只会有助于这一进步。无人机将在哪些应用中找到自己的市场,5G的引入又有怎样的帮助?


什么是无人机?


无人机是可用于军事、科学和商业应用的无人驾驶飞行器。虽然大多数人认为无人机是四旋翼机,但无人机可以是任何无人驾驶车辆,包括自动驾驶汽车、船只或滑翔机。虽然私人拥有的无人机是最近才发明的,但无人机的概念可以追溯到第一次世界大战时期,当时无人飞机将以空中鱼雷的形式携带炸弹。如今,无人机已成为一种重要的军事工具,但由于技术的进步,它们很快发现自己在其他应用中是实用的。

无人机技术和5G –两者如何互相帮助

无人机依赖什么技术?


无人机技术依赖于广泛的技术,包括能量存储、无线通信、传感系统,甚至人工智能。储能技术对飞行器的影响是不成比例的,因为飞行器必须携带能源,同时又需要尽可能轻。无线通信是另一项关键技术,因为大多数无人机预计将远程操作。假设无人机预计将超出操作员的可视范围。在这种情况下,通信系统应该能够在很长的距离内工作,而这对于低功率发射机来说可能很棘手。使用大功率发射机有它的问题,因为许多无线电波段都是许可的,使用未加密的无线电通信可能会导致干扰或黑客攻击。长距离无线电通信通常依赖更长的波长,而这些需要更大的天线才能正常工作。


感官系统是实用无人机的关键组成部分,因为操作员需要能够观察周围环境。无人驾驶飞机上最早的感觉设备通常是摄像头,而在过去20年的半导体改进中,高质量的摄像头传感器价格极具竞争力。其他有助于显著提高性能的感官系统包括加速度计和陀螺仪,后者对于保持无人机的适当平衡至关重要(同样,相对于轮式车辆,这对飞行车辆更为重要)。


人工智能越来越成为无人机系统中的一项重要技术,因为人工智能可用于执行一系列自主任务。例如,人工智能驱动的无人机可以绘制周围环境的地图并导航到某个点,而无需干预。人工智能可以用来从摄像机和激光雷达系统读取数据,以避开被检测到的物体,甚至能够识别特定的物体。这使得无人机不仅可以知道物体在哪里,而且可以知道它们是什么,并确定这些物体是否会引起任何次要问题(例如不稳定的地面)。


5G对无人机意味着什么?


要理解5G对无人机意味着什么,我们首先需要了解无人机的使用是如何变化的。传统的无人机(如军方使用的无人机)通常使用专用无线电通信,要么利用卫星,要么使用大型移动天线系统。现代无人机,例如那些用于无人机运载系统中的无人机,可能需要进行远距离飞行,并在可能与数千架其他无人机的网络中运行。除此之外,这些5G连接的无人机将很可能依赖人工智能算法来避开物体、识别其他无人机、识别着陆区域。假设这种无人机将依赖云计算来执行人工智能计算任务,就需要一个可靠的互联网连接。虽然4G网络确实提供了不错的下载和上传速度,但4G网络不能同时处理数千台设备,同时支持高速下载和低延迟。


这正是5G走向正轨的地方,也可能是未来支持在商业应用中使用无人机的网络。与4G相比,5G提供更高的速度(高达10Gbps)、更低的延迟(与4G的50ms相比低至1ms),以及更宽的频率范围,允许支持更多设备,同时降低来自其他信道的干扰。然而,对于无人机而言,跨协议移动的最重要的技术是无人机的重连能力。这意味着,一架飞往远方的无人机不必每次穿越到一个由不同桅杆覆盖的新网络区域时都要停下来。这样的网络也将广泛应用,从而使5G无人机始终保持连接。这使得远程操作员能够轻松地实时监控无人机数据,同时不需要出现在特定的控制中心;任何互联网连接都允许访问无人机网络。

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