探索5G网络支持无人机传统导航方法的潜力

如果不想象空中盘旋的无人机和漫游在街道和人行道上的无人驾驶汽车，就几乎不可能想象出未来城市的形象。潜在的应用比比皆是，包括消费品和重要药品的空中运输、交通、基础设施以及污染监测和监视。在地面上，自主机器人可以运送食物和包裹，提供旅游信息、安全和医疗保健服务等公共服务。更不用说他们为娱乐、零售和广告带来的无数机会了。

这是一个令人兴奋的前景，每年都在接近现实，Coherent Market Insights 预测机器人即服务市场到 2028 年将达到 413 亿美元。但要让这些用例站稳脚跟，无人机和地面机器人将需要遵守政策制定者尚未起草的法规，以确保它们为所服务的城市居民增加价值，并且不会堵塞繁忙的人行道或以其他方式成为麻烦。

技术待办事项清单

从技术角度来看，仍然存在一些挑战。在它们完全自主之前，无人机和无人机将需要远程控制。虽然今天，远程操作的无人机需要保​​持在飞行员的视线范围内——通过飞行员和车辆之间的直接无线通信，介绍中列出的应用可能需要超出视线 （BVLOS） 的操作。

为了得到可靠的控制，他们从操作员到车辆的通信链路需要通过网络进行中继，延迟非常低。同时，例如部署用于监控应用的无人机将需要高带宽数据管道将高分辨率图像传输回云端进行分析。

挑战也延伸到定位。最有可能出现空中和地面机器人激增的环境将推动定位解决方案，特别是那些基于全球导航卫星系统 （GNSS） 的解决方案，达到极限。在高层建筑的环绕下，无人机将依靠其多星座 GNSS 接收器，持续“看到”足够多的 GNSS 卫星来确定其位置。

他们的惯性测量单元由陀螺仪和加速度计组成，将依赖于桥接 GNSS 接收中的中断。他们采用 RTK 技术的多频段接收器与不断增长的 GNSS 增强服务套件相结合，将使可靠的厘米级定位精度几乎始终成为现实。

无人机的 5G：低延迟、高带宽、混合定位

但是，由于城市地形复杂，并非一直如此。今天，地面机器人通常使用基于卫星的定位导航——仍然是绝对位置信息的唯一来源——辅以视觉传感器和数字地图。由于 GNSS 技术在某些情况下可能变得不可靠，因此它们将受益于绝对定位技术的补充性次要来源作为后备。理想情况下，该技术将能够在无人机上服务于多种用途，并利用现有的基础设施来简化部署和采用。

一旦完全部署，5G 将有可能在此技术待办事项列表中打勾。第五代蜂窝通信技术包括一套服务于多个用例的技术。其中两个与无人机特别相关：用于高速数据传输的增强型移动宽带 （eMBB），以及用于通过蜂窝网络可靠地远程控制无人机和地面车辆的超可靠低延迟通信 （uRLLC），远远超出视线范围。

同时，5G 将为基于蜂窝网络的高精度定位铺平道路。提供比 4G LTE 更大的带宽将使 5G 能够提高基于蜂窝的定位性能。更大的带宽可以更好地解决多径效应，这是城市环境中定位错误的常见原因。

在更高频率的 5G 部署中，旨在提供更大的带宽，信号传播的距离比今天的蜂窝信号更短，移动网络运营商将需要部署更多的基站来保证覆盖范围。结合引入具有波束成形功能的天线阵列，这些改进将提供高精度定位的补充来源，以支持基于 GNSS 的定位。

为了探索 5G 网络支持无人机传统导航方法的潜力，我们将与 CGI、ESA、苏塞克斯大学的高级通信、移动技术和物联网 （ACMI） 研究中心以及空中导航服务提供商共同参与一个联合项目NATS。该项目的目标将包括为现有 GNSS 接收器的基于 5G 的补充定义用例和系统要求。我们期待为这个激动人心的项目贡献我们在 GNSS 和高精度定位方面的经验。

审核编辑：郭婷