Page 32 - 网络电信2020年10月刊下

解 决 方 案

面向应急保障的5G网联无人机关键技术

周剑，贾金岩，张震，陈盛伟
中国移动(成都)产业研究院

摘要:针对现有的应急保障通信系统在自然灾害发生时，存在覆盖范围小、因道路受阻无法到达灾区、供电时间
短等问题。提出了5G+空天地一体化应急保障体系，采用5G网联无人机(unmanned aerial vehicle，UAV)覆盖优化技
术，可以有效提高连续覆盖性、增强移动性、减少时延;并在此体系框架内设计了一种网联无人机应急通信方案，利
用大型固定翼无人机搭载无线通讯基站，采用卫星传输，构建了应急空天基站，实现任何时间、地点，全天候提供大
面积覆盖的应急通信保障，具有更高效率、更长续航、更广覆盖、更大载荷等优势。从理论上分析了此方案中关键覆
盖技术的有效覆盖半径和飞行速度，并通过飞行测试验证其有效性。测试结果表明该方案可以满足用户的通话、视频
业务需求，为无人机在应急保障领域的应用实践提供参考。
关键词:应急保障;5G;网联无人机;覆盖技术

引言 图1 “5G+无人机+卫星”保障体系的架构
当自然灾害发生时，通讯中断，灾区与外界无法实现互
联互通，应急通信保障系统可以为人民群众生命财产提供有力
的安全保障。但现有传统应急通信手段往往受到一些制约因
素的影响。当突发灾害事件发生时，往往出现“断路”“断
电”“断网”的情况，造成人员、物资无法到达现场，设施设
备无法供电，应急通信车受交通和道路影响，短时间内无法到
达;卫星终端普及率低、信号差、时延大，很难承担大面积的通
信需求;系留式无人机高空站依赖于地面电力，也存在供电时
间短、覆盖范围小等问题。另一方面，传统的应急系统已无法
满足当前大带宽、低延迟的实时通信需求 [1-2] 。因此需要一种更
为有效的应急通信保障系统，建立具备通信面积大、覆盖范围
状况(如空域、线路、载荷、流量等)进行管理。另一方面可以
广、恢复能力强的应急通信保障体系。
对无人机采集的数据进行分析、识别、定位、计算等处理。云
平台是应急管理中的大脑。
一、5G+空天地一体化保障体系 无人机信息回传主要依靠5G蜂窝网络实现实时回传，5G网
中国移动基于在4G通信网络构建应急保障体系的经验，提
络理论通信带宽达到1Gbit/s，网络时延低至毫秒级，在应急场
出以5G基站替代无人机地面站的建设思路，应用5G蜂窝网替代
景下可以提供实时数据回传能力。另外，卫星通信作为补充，
无人机的自建通信链路，实现无人机的远程操控与数据处理。
提供随时随地的接入能力，在蜂窝及其他通信手段受限的情况
同时对低空网络分层覆盖，融合卫星通信，构建空天地一体
下仍能满足无人机和云平台之间的通信需求。
化网络，形成无人机云、网、端的体系架构。“5G+无人机+卫
终端主要包括5G多模通信模块、无人机及相关载荷，既可
星”保障体系的架构如图1。
实现前端信息及数据的采集，也可以搭载不同的载荷实现专业
图1中，云平台为架构的核心，一方面可以对无人机的飞行
的救援任务。
62 网络电信 二零二零年十月