5G通信技术促进军用无人机发展探究
时间：2021-01-23 14:05:14 来源：达达文档网 本文已影响 人 
孙海波
作为未来战争重要形式，战术级一体化联合作战对通信网络设计有极高要求，强调要通过对相关技术的合理运用，妥善解决组网以及快速接入等问题，以为作战提供可靠通信网络支持。鉴于此，5G通信技术开始在军用无人机中得到了运用。
无人机即无人驾驶飞机，英文简称UAV，是运用自备程序与无线电遥控设备实施控制的不载人飞机设备。有部分无人机会在车载计算机间歇性或完全性支持下，自主展开操作，整体操作较为智能。经过多年努力，无人机技术得到了飞跃性发展，已经被广泛运用到了军事、地质探勘等领域，应用价值极为突出。为更好地对军用无人机相关内容展开探讨，在此将先对无人机产业基本情况展开分析。
一、无人机产业基本情况
1917年，无人机首次试飞成功，并开始在军事领域得到应用。发展到上世纪90年代，设备开始在民用领域中得到运用，大量无人机民企公司开始出现，对无人机行业发展形成了有效推动。就产业类型而言，无人机产业链主要可以分为保障辅助、硬件制造以及应用服务三个部分，其中硬件制造是无人机研发生产关键环节，涵盖控制系统、技术方案以及机体制造等内容，产业发展较为成熟，在无人机市场中占有绝对份额。
我国无人机市场成长态势极为喜人，在全球市场中有着不可忽视的地位。预计在2025年，我国民用无人机市场产值将超过1800亿人民币，相关技术研发与发展也会更加成熟，会为无人机研发与应用提供可靠保障，这对于民用无人机、军用无人机发展而言，是极为有利的。而5G技术的应用，会进一步推动无人机发展，会为无人机应用创造出更加理想的通信网络条件。
二、5G无人机关键技术
（一）大宽带视频传输技术
多数类型无人机配备分辨率都需达到4K-8K，对摄像头清晰度要求较高，或按照需要，会从空中拍摄全景视频或高清视频。所拍摄内容需要实时传输到服务器端，以供操作人员获得数据信息，展开后续一系列操作。而这些需求均需要100M以上通信网络，才可满足实时传输要求。在运用5G技术之后，可通过对高阶调制、大宽带载波以及大规模天线阵列等技术的运用，达到控制信号干扰、提升频谱效率的目标，能够有效提高单个用户空口数据传输带宽，而以用户为基础展开的无边界网络架构，也会在核心网端为设备使用提供高效率数据传输服务，会为无人机应用与数据信息采集提供可靠技术保障。
（二）控制信号传输技术
无人机设备控制系统对端到端信号传输时延有着极为严格的要求，为保证无人机操作准确性，需要通过对控制系统的运用，保证无人机操作实时控制响应效果，应保证信号传输时延时间可以被控制在20ms以下。在5G新空口技术复制下，控制系统内设置了上下行免调度、前置导频以及迷你帧结构等机制，实现了对空口数据传输时延问题的有效控制，且数据传输与反馈也得到了高质量管控，可在一个时隙内完成，能够实现对重传、反馈时间的有效压缩。
（三）应用优化技术
为妥善改善无人机应用或控制数据传输时延问题，保证无人机应用智能化水平，可通过对5GMEC技术的运用，在网络边缘实施无人机应用服务器设置。确保在服务器支持下，可实现对无人机各项数据的智能化运用，进而达到有效降低业务延迟时间，保证无人机应用体验效果的目标。
三、无人机侦察系统
就军事角度而言，无人机设备可反复进行使用，能够为集群作战、扁平指挥提供可靠技术方面保证，为战场情况分析与判断提供精准信息支持。与有人驾驶飞机相比，无人机并不需要有人驾驶，可以在超低温、超高温等恶劣环境中驾驶，并没有过载方面的限制，可以承受较大震动以及冲击力，拥有良好的生命力以及隐蔽性，不惧伤亡，整体操作较为简单、灵活，可有效避免飞行员伤亡问题，会在现代战争中发挥出更大的作用。在军事领域，无人机主要用于敌情侦察、重型武器火力制导以及电子打击对坑等领域，作用较为突出，对提升我军军事实力有着极为积极的影响。
无人机侦察系统主要由搭载框架、视频采集模块以及视频编码器三部分所组成。其中搭载框架主要包括电池、机械部件以及飞控系统等几部分内容，会为设备提供平稳空中平台，保障无人机飞行灵活性。而视频采集模块包括红外成像、白光成像两种设备，通过对图像传感器的运用，可将设备所采集的景物转换为电信号，并会通过A/ D转换变成数字图像信号，数字信号会被传输到数字信号处理芯片之中实施加工。无人机使用镜头分辨率可以达到1200万像素，可满足运动拍摄以及高清拍摄实际需要。视频编码器会在数据链设备以及机载通信设备支持下，完成图像传输等任务，具有抗干扰能力强以及图像传输延时低等优势，是无线传输关键所在，在5G技术支持下，5G信号会与服务器有效联合在一起，能够按照一定比例打包视频图像，完成图像到云端的传输。
四、5G技术在军用无人机的应用优势
5G通信有着明显的低功耗、高速率、低时延特征，应用可靠程度较高。通过对技术的合理运用，可达到快速完成空中以及空地信息数据传输目标，能够在提升无人机自主性的同时，成功推动装备智能化发展，可实现对无人机应用場景的切实拓展，能够对未来战争技术发展形成有效推动。
达到多样化业务需求，保证无人机通信性能。无人机空中信息通信网络三维性质较为明显，网络节点会在三维空间中高速进行移动，会引发拓扑频繁发生改变。鉴于此，实施空中通信网络通信协议建设时，应保证移动性建模灵活度，并要做好三维空间内网络节点精准覆盖问题处理。5G网络大规模多入多出技术，可在基站多天线阵列的作用下，运用同一频率、时间资源，满足空间中分离多位用户的具体要求。在技术支持下信号覆盖垂直维度得到了有效延伸，空间自由度更加理想，可达到信号立体覆盖要求，与无人机通信网络三维性质保持一致，以便在3D波束赋形作用下，精准对空中通信网络节点展开定位。同时信号传输路径丰富度也得到了有效拓展，为无人机通信可靠性奠定了扎实基础。
军用无人机运用场景较为丰富，集群协作、战场救援搜索以及追踪监测等任务开展，均需要具备一定的传输效率与传输真实性、可靠性。传统数据传输技术应用效果并不理想，没有得到实时传输高频视频需求，但以5G技术依托展开的数据传导，可轻松满足各种任务要求。同时，5G网络切片技术的运用，可实现对现有网络资源的科学划分，能够按照业务需求以及特定功能等，对资源展开重组，形成不同逻辑网络切片。这些切片并不会相互干涉，会按照用户需要提供特定网络特性与能力。因为无人机在不同场景中实施应用时，时延以及带宽等要求并不相同，所以可借助网络切片优势，将其所具有的灵活应变能力充分发挥出来，确保网络切片可以更加符合具体业务要求，能够达到各种业务差异化应用需要，进而实现控制成本、优化网络的目标，确保资源利用率可以得到切实提升。
五、结束语
因为受到研发、发展方面限制，5G技术在军用无人机中的应用还存在着较大的进步空间，需要对其展开持续性研究与强化，应通过全面合作以及持续性投入等手段，突破各项技术瓶颈，进而将技术更好地运用到军用无人机之中，实现理想化无人机应用模式，从而为我国军事力量提升以及发展做出更多贡献，达到预期设备运用目标。由于5G技术应用所涉及内容较广，在此无法一一对其展开详细阐述，所以只希望本文所述可以为我国军用无人机发展提供一些理论方面支持。
作者单位：武警工程大学军事基础教育学院
