無人機在應急通信中的應用前景

　　近年來，無人機在應急通信領域的應用日漸頻繁，為應急保障提供了技術支撐，但仍存在諸多受限因素，無人機的應用在技術、管理和人才等方面還需要進一步提升。

　　2022 年 1 月 21 日， 河 南 鄭 州“7·20”特大暴雨災害調查報告公布。經(jīng)國務院調查組調查認定，這是一場因極端暴雨導致嚴重城市內澇、河流洪水、山洪滑坡等多災并發(fā)，造成重大人員傷亡和財產(chǎn)損失的特別重大自然災害。在抗擊這場特大暴雨災害中，“翼龍”應急救災型無人機連續(xù)兩天在當?shù)丶芷?ldquo;高空基站”，完成了應急通信保障任務。

　　在剛剛發(fā)布的《“十四五”國家應急體系規(guī)劃》中，無人機在應急通信中應用列入其中。應急通信保障作為應急救援重要的組成部分，無人機的應用還需要在技術、管理和人才等方面加大推進力度。無人機在應急通信保障中的重要作用近年來無人機頻繁被應用于應急通信保障隨著無人機技術的成熟和普及，無人機基站應急通信正在各類突發(fā)事件應急保障中逐漸得到應用，旋翼無人機(包括系留無人機)和固定翼無人機各顯神通。

　　首先，旋翼無人機空中應急基站是最早應用于搶險救災的高空基站。旋翼無人機作為應急通信基站，具有快速部署、輕便靈活、起降環(huán)境要求低等特點，能實現(xiàn)幾十千米范圍內快速、可靠、廉價的寬帶通信。系留無人機作為旋翼無人機在應急通信應用的一類，無人機下方有一根線纜與地面相連，進行數(shù)據(jù)回傳或者提供電力，可實現(xiàn) 24 小時提供應急通信保障。2017 年九寨溝地震后，中國移動緊急調運了旋翼無人機的高空基站，到達地震災區(qū)后，及時恢復了周邊 30 多平方千米受災區(qū)域的手機信號。

　　其次，翼龍 -2H 應急救災型無人機填補了我國固定翼無人機在應急通信中的空白。相比旋翼無人機，固定翼無人機飛行高度高，飛行距離遠，覆蓋范圍大，優(yōu)勢明顯，覆蓋范圍可達 50 平方千米以上 ;利用機載動中通設備與衛(wèi)星相連承載基站的傳輸鏈路，并與地面蜂窩核心網(wǎng)相連，可提供面向受災區(qū)域應急廣播、災區(qū)用戶對外通信等服務。2021 年 7 月的河南特大暴雨災害中，中國移動聯(lián)合中航工業(yè)利用“翼龍”固定翼無人機，為受災區(qū)域提供了5 小時的通信保障，累計接通用戶超過 2 500 個，有效支撐了災區(qū)應急救援行動。

　　無人機為 5G 在應急通信領域應用插上“翅膀”利用無人機基站靈活性高、覆蓋面廣、隨時遷移、建設成本低、資源配置優(yōu)等特點，將 5G 技術部署在基于高空的無人機平臺應急通信系統(tǒng)上，可發(fā)揮續(xù)航時間長、運輸便利、部署快捷、滯空穩(wěn)定、載荷量大等應急通信保障優(yōu)勢。面對應急救援中通信基礎設施損壞、一線人員通信困難、重點區(qū)域可視化實時監(jiān)控手段缺乏、應急救援指揮通信協(xié)調能力不足等問題，5G 技術加空中基站可以發(fā)揮更大的作用。首先，無人機配合 5G 網(wǎng)絡高帶寬特性，可以將應急現(xiàn)場的高清視頻實時傳輸?shù)街笓]中心，也可以通過 5G 網(wǎng)絡實現(xiàn)多方高清視頻傳送。

　　當應急現(xiàn)場因各種原因無法提供 5G公網(wǎng)覆蓋時，可以臨時建立現(xiàn)場 5G應急通信系統(tǒng)，為現(xiàn)場臨時指揮系統(tǒng)各應用終端之間提供高帶寬服務。

　　其次，利用 5G 網(wǎng)絡切片的特性，配以無人機空中基站，可以實現(xiàn)在應急現(xiàn)場臨時組建 5G 應急覆蓋，并在現(xiàn)場指揮直接下載業(yè)務流，現(xiàn)場應急視頻交互無需通過遠程的核心網(wǎng)絡進行交互，使現(xiàn)場指揮更高效。無人機在應急通信保障中存在的問題各類無人機在應急通信中都存在受限因素目前，國內外在應急通信領域使用較多的系留無人機、旋翼無人機和固定翼無人機都受自身條件所限，在應用中存在不足。一是系留無人機的高度和載重問題。系留無人機有線交直流供電，盡管可實現(xiàn) 24 小時應急通信保障需求，但其飛行高度僅在 100 米左右，載荷約 10 千克，無法實現(xiàn)大范圍、多功能應急通信保障的需要。

　　二是旋翼無人機的滯空時間和載重問題。旋翼無人機飛行高度可達 3 000 米，飛行高度過高時就受供電能力限制，滯空時間一般在2 ～ 3 小時，載重量 50 ～ 100 千克，難以保障長時間應急通信需要，多功能通信也受到影響。

　　三是固定翼無人機對基礎設施要求較高。固定翼無人機滯空時間雖然可達 20 小時，載荷超過 100 千克，飛行高度可超過 5 000 米，但由于需要跑道起飛，對機場、通用航空管制、經(jīng)費等條件要求都比較高，影響了應用的廣泛性。此外，無人機受天氣等因素影響較大。無人機存在體積小、重量輕的劣勢，在火山、地震、臺風等自然災害時事故率高，在惡劣天氣下，無人機的工作能力幾乎為零。無人機的穩(wěn)定性也存在不足，無線電和 GPS 導航信號對無人機操控存在較大的干擾。配套設施和政策不足制約應用首先，無人機相關配套設施不足。

　　固定翼無人機需要跑道起飛，雖然有些固定翼無人機只用 20 ～ 30米跑道就可以離地，但加上所留出凈空，機場密度大的話，對場地資源的消耗也大，如果密度小，無法充分發(fā)揮飛機的快速、便捷的優(yōu)勢 ;我國通用機場數(shù)量本身就與國外差距較大。截至 2019 年底，我國民用航空運輸機場共有 183 個，其中通航機場僅有 70 個左右，臨時起降點也僅有200 多個，而美國國家統(tǒng)一規(guī)劃的通用機場就超過了 3 000 個，還有眾多的私人機場 ;通用機場不足對固定翼無人機發(fā)展也產(chǎn)生很大影響，如2021 年 7 月的河南特大暴雨災害中，赴鄭州保障應急通信的無人機需要從貴州起飛，重返路程消耗 8 小時，而應急通信保障時間只有 5 小時。

　　其次，配套政策也需要健全完善。最新版《國家通信保障應急預案》修訂于 2011 年 12 月，距今已有 10年，在這段時間里，互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、衛(wèi)星通信、5G 和無人機等新技術不斷在通信領域中得到應用，需要對《國家通信保障應急預案》進行必要的修訂工作。如 2020 年 12 月，工信部在《國家應急通信專業(yè)保障隊伍監(jiān)督管理辦法(征求意見稿)》中，已經(jīng)提出了“鼓勵專業(yè)隊伍運用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息化手段，實現(xiàn)定位、智能輔助決策能力，鼓勵專業(yè)隊伍向專職化發(fā)展”等內容，修訂現(xiàn)有應急通信保障政策十分迫切。

　　專業(yè)人才缺乏亟待解決應急通信作為無人機工業(yè)應用的重要方向，對專業(yè)人才的要求較消費級更高。所有擁有無人機的單位都需要對操作人員進行全面培訓，每個人都需要考取無人機駕駛員的合格證書，并且在無人機飛行體系內部建立一套集日常保養(yǎng)、訓練考核和管理使用于一體的重要機制，以便更好地保障無人機服務的實際作用，確保無人機都可以在運作時較為完好。在無人機這個近年來快速發(fā)展的領域，專業(yè)人員的需求也高速增長，培養(yǎng)出一批既能夠排除無人機故障、熟練操作無人機，又能夠掌握通信技術、了解應急保障需求的人才，是亟待解決的問題。

　　推進無人機在應急通信領域應用的建議加強頂層規(guī)劃設計第一，將無人機在應急通信保障中的應用納入國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展和應急保障的整體戰(zhàn)略體系。加強 5G 在應急通信中技術研究，建立國家主導、地方支持、企業(yè)運營的空天地一體應急通信保障體系。第二，進一步梳理無人機在應急通信中的應用特點和發(fā)展需求。重點研究系留無人機、旋翼無人機和固定翼無人機在不同場景、不同用途、不同特點的應急保障需求，形成高中低檔配置的無人機應急通信保障體系。

　　加快新技術應用和基礎設施建設

　　第一，加快大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等技術的應用，使應用通信系統(tǒng)逐漸數(shù)字化及多媒體化、智能化，讓無人機、5G 等新技術在應急通信保障中扮演更加重要的角色。第 二， 適 應 我 國 應 急 通 信 方式，逐漸實現(xiàn)衛(wèi)星化、專用網(wǎng)寬帶化的趨勢，重點研究 5G、衛(wèi)星通信、5G+ 無人機空中基站、無人機 + 光纜布放等新技術和新模式，使這些成為應急通信保障的有效手段。第三，緊跟我國通信技術的發(fā)展，支持預先研究，讓暢通高效、安全可靠的應急通信保障系統(tǒng)在中國特色的應急體系建設中發(fā)揮應有的作用。第四，選擇天氣狀況和地形區(qū)位適宜的節(jié)點城市，建設跑道、機場等無人機用基礎設施，建成一批無人機應急通信保障基地，布局完備的無人機國家應急保障通信網(wǎng)絡。

　　完善相關支持政策

　　第一，在《國家通信保障應急預案》修訂工作中，將無人機等新技術的應用納入到預案中。第二，在管理上，也需要完善無人機產(chǎn)品標準和行業(yè)規(guī)范，加強應用監(jiān)管，避免黑飛、擾航、隱私竊取、墜機傷人等事件發(fā)生。第三，旋翼無人機和固定翼無人機對操作人員要求高，需要加大專業(yè)化優(yōu)質人才培養(yǎng)，讓人才在數(shù)量和質量上都有所提升。第四，加大財政支持力度，支持試點示范應用，逐步擴大應用規(guī)模，不斷降低無人機應急通信維護和使用成本。

　　作者：高宏 于萍

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