无人机应急通信产品背后的系统化科技创新

        警用装备网讯： 7月底以来，台风“杜苏芮”在我国多地引发严重洪涝灾害。中国联通迅速出动网联无人机应急通信系统开展应急通信救援行动，无人机、4G/5G空中基站、卫星回传链路等科技创新成果切实保障了防汛工作顺利进行。

　　在救援过程中，中国联通自主研发的无人机应急通信系统提供稳定通信保障的“亮眼”表现，引起了业界、媒体的广泛关注。中国联通网联无人机以及基于无人机的应急通信系统之所以能够得到长足发展，背后是其网联无人机体系化科研创新的结果。

　　早在2017年，中国联通就开始布局推进网联无人机产业的体系化创新工作，依托长期在网络、终端及平台的研发积累，率先在行业内提出“端、网、业、管”四位一体网联无人机发展思路及解决方案。目前，中国联通网联无人机除应用于应急通信保障之外，还在河道巡检、空中喊话、物资抛投、视频回传以及三维建模等场景中得到了常态化应用。

　　自中国联通新战略实施以来，为更好地迎接泛在低空经济产业发展，为行业提供极限场景下的通信保障，中国联通研究院与河南联通、北京联通等紧密合作，瞄准数字技术融合创新，在集团公司创新体系和核心技术攻关体系双重保障下，基于“端、网、业、管”四位一体体系整体布局，目前已经形成业界领先的八大创新突破，并持续推进无人机产业向网联化、智能化方向发展。

　　端侧两大突破

　　确定性连接5G网联模组。中国联通自主研发了业内首个适用于无人机网联的确定性连接5G模组，该模组提供5G双卡双链路保障，可对双链路的应用性能指标（时延、丢包率）及网络性能指标（信号强度、信噪比）进行秒级持续监控，可根据双阈值完成不同运营商网络的毫秒级链路智能切换。与通用模组相比，确定性连接专用5G模组可将有效连接时长提高9.7％，为行业用户提供持续、稳定的网络连接服务，能有效解决网络覆盖不连续、断网后重连速度慢的痛点问题，对于连接可靠性、稳定性高需求的场景具有极强的适应性。

　　通用型轻量化机载终端。中国联通自主研发极致轻小、超低功耗、接口精简的通用型机载终端，该终端重量仅120克，运行时功耗低至5W，可通过手机APP快速配置，使用便捷；支持包括大疆全部行业级无人机在内的行业主流无人机，全面拓展网联无人机应用范围，将极大促进无人机产业快速向网联化发展。

　　网侧两大突破

　　形成基于现网的低空网络最佳参考配置方案。依托中国联通5G精品网，通过现网基站天线俯仰角的调整，实现了现网对地面与300米低空的同时覆盖；优化空地频率分配策略，有效降低地面网络与低空网络的干扰；在网络侧为无人机业务配置不同的QoS策略保障数据传输的优先级。通过上述多种技术手段组合，有效解决低空网络优化难题，取得了传输干扰少、切换快、业务持续的效果。优化后，低空5G网络覆盖比例达到99％，减少小区切换次数30％以上，无人机全航程传输速率满足1080P视频传输需求，依托地基网络覆盖能力，以参数工程化优化形成最佳参考配置方案，为泛低空可靠网络连接提供了业界网络配置参考标准。

　　无人机5G低空专网。依托5G泛在低空测试基地，中国联通建成全国覆盖面积最大（1200平方公里）的立体无缝覆盖网络，并通过上百次调试优化，形成可支撑水利巡检、石油管线及天然气管线巡察、支线物流、森林防火等典型无人机应用场景的5G低空专网。依托优质的测试验证环境，网联无人机产业形成了良好的孵化效应。通过同步建成的无人机产业孵化器，吸引20多家国内外无人机企业入驻，涉及飞控研发、整机制造、飞行服务、人员培训等产业链各个环节，产业集聚态势初步形成。有了上述基础，该基地于2020年正式申请并成为首批13个国家级民用无人驾驶航空试验区之一，支撑商飞、水利局、管网公司等合作伙伴面向巡检、巡察、物流等场景开展网联无人机业务验证及示范。

　　业侧三大突破

　　网联无人机应急保障系统。网联无人机应急保障系统由垂起固定翼无人机、空中4G/5G通信基站、卫星回传链路组成。整体系统兼容全构型行业无人机的小型化通信基站及卫通设备，通过运动传感及惯导反馈技术解决了卫通天线稳定性问题，同时应用波束赋形及位置随动组合策略消除飞行气动特性对移动信号传输的影响，实现基站回传信号在100平方公里范围内稳定传输，保障1000名用户同时在线通信。在卫星回传方面，采用高轨地球同步卫星，支持低通量通信业务，解决灾情中断路、断网、断电的应急通信难题。

　　无人机行业应用通用能力突破。视频业务是无人机行业应用的主要内容，可分为两类情况：一是视频实时回传及云侧常态处理，二是端侧实时处理。针对上述情况，根据端云算力分布和网络质量，进行端云协同式技术攻关。在第一类情况中，构建“端-云”间轻量化、低时延通信机制（以定制化LWM2M和MQTT协议为基础），融合视频实时优化的多种策略（CBR/VBR/CVBR动态切换、码率与GOP动态协同调整等），实现视频回传时延低于500ms，保障视频回传质量损耗低于10％。同时，云侧对实时视频进行图像拼接、同步对比和清晰度调优，使其具备行业应用价值。在第二类情况中，凭借自研算力终端的16路视频并发识别和15TOPS算力，在端侧实时进行图像处理，仅将关键数据结果转发云侧进行呈现，满足网络质量较差时行业应用对数据结果的时效性需求。

　　灵活的二次集成与融合能力。基于微服务架构，通过开放平台级API接口，快速实现与第三方平台的系统融合，形成包含网联无人机的综合业务平台（如智慧城市、数字政府等）。在系统融合的基础上，推进大数据一点式集中，实现低空产业数据与千行百业数据融合，满足多元行业场景和不同类型客户对差异化数据的刚性需求，充分发挥数据融合的应用价值。

　　管侧一大突破

　　全流程泛在低空管控能力。以通用联通云具备的灵活部署和开放服务为基础，将低空行业应用功能组件化、模块化，重构无人机整体系统架构，支持轻量化SaaS/PaaS等多种方式进行落地服务，具备远程、实时的端到端全流程泛在低空管控能力，符合国家最新发布的《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》监管要求。目前已完成20余款行业主流无人机产品的适配对接，累计用户数量超过500人，存储数据超过50TB。

　　上述创新成果，离不开中国联通6年多来的无人机网联科研努力。目前，中国联通已形成以地理测绘、电力巡检、应急通信、环境保护、管线巡检、区域安防等典型场景的行业应用创新。作为无人机网联化的“开局者”，中国联通将持续推进无人机网联化、智能化发展，不断扩大产业规模，打造稳定可靠、经济高效、技术领先、场景丰富的网联无人机产品体系和常态化应用场景，把科技创新“关键变量”转化为高质量发展的“最大增量”，切实践行“数字信息基础设施运营服务国家队、网络强国数字中国智慧社会建设主力军、数字技术融合创新排头兵”的使命担当。

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