智慧城市無人機應用方案

目錄TOC\o"1-3"\h\u2642摘要 頁摘要智慧城市是我國新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的必然選擇，作為信息化和城市化融合的產物，正逐步實現(xiàn)利用智能化的手段開展對人、財、物、事的高效精細化管理。在此背景下研究無人機技術在智慧城市建設、運行管理中的應用，對于推動智慧城市的建設和發(fā)展進入縱深階段具有重要意義。首先，對智慧城市的定義及其發(fā)展現(xiàn)狀進行了梳理；然后，從城市建設規(guī)劃、5G應用、城市管理應用等方面闡述了無人機技術在智慧城市中起到的作用，說明了無人機給智慧城市帶來的高效和便捷。

一、前言1.1智慧城市的定義智慧城市是指利用信息通訊技術提升城市的管理、交通、物流、安全、能源、環(huán)境、住房和福利水平，進而增強經濟競爭力，提升民眾的生活品質，改善環(huán)境的可持續(xù)性。智慧城市是城市化與信息化高度融合的產物，利用先進的技術，實現(xiàn)城市的智能運行和管理，促進城市穩(wěn)定、和諧、可持續(xù)發(fā)展。對智慧城市的定義是一個不斷發(fā)展完善的過程，從最初的數(shù)字城市發(fā)展到現(xiàn)在基于大數(shù)據及移動互聯(lián)網的模式，未來朝著無人化、智能化的模式發(fā)展?？傮w來講，它具有廣泛覆蓋性、深度互聯(lián)性、協(xié)同共享性、智能處理性和開放應用性等特點。1.2智慧城市發(fā)展現(xiàn)狀智慧城市的熱潮起源于IBM于2008年提出的“智慧地球”的設想；隨后，IBM在2010年提出了“智慧城市”的概念。近年來國內外都確立了智慧城市戰(zhàn)略，智慧城市被視為重振經濟的重要領域，亦成為提升城市競爭力及解決“城市病”難題的重要手段。2006年，歐盟發(fā)起了歐洲LivingLab組織，利用先進的技術手段整合“集體的智慧”，提升人們的生活水平；同年，新加坡啟動“智慧國2015”計劃，旨在利用新一代信息技術建立一流國家化城市；2009年，美國在迪比克市建立了第一個智慧城市，利用先進的物聯(lián)網技術整合城市公共資源，為城市的穩(wěn)定發(fā)展做出智能響應；同年，日本推出“I-Japan智慧日本戰(zhàn)略”，將信息數(shù)字化服務于民眾生活；丹麥啟動智慧城市計劃，力爭在2025年前在保證城市可持續(xù)發(fā)展的基礎上，實現(xiàn)環(huán)保與經濟間的平衡，建立全球第一座碳中和城市；韓國的“U-City”計劃以全覆蓋的網絡形式構建新型智慧城市，實現(xiàn)民眾的便攜式生活。我國在2013年8月和2014年3月分別出臺了《關于促進信息消費擴大內需的若干意見》(國發(fā)[2013]32號)與《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃(2014—2020年)》2個文件，標志著我國已把智慧城市的建設作為城市發(fā)展的重要戰(zhàn)略部署。國家“十三五”規(guī)劃綱要明確提出了“加強現(xiàn)代信息基礎設施建設，推進大數(shù)據和物聯(lián)網的發(fā)展，建設智慧城市”。物聯(lián)網作為智慧城市框架的基本要素，可以為實現(xiàn)智慧城市的“自動感知、快速響應和科學決策”提供重要技術支撐；在智慧城市建設中，實現(xiàn)時空大數(shù)據和云平臺建設與城市經濟社會發(fā)展相吻合，通過對時空大數(shù)據的內容進行挖掘，形成有價值的信息，應用于服務。2017年4月1日，中共中央、國務院設立的國家級新區(qū)——雄安新區(qū)。《河北雄安新區(qū)規(guī)劃綱要》總體要求構建科學合理空間布局、塑造新時代城市風貌、打造優(yōu)美自然生態(tài)環(huán)境、發(fā)展高端高新產業(yè)、提供優(yōu)質共享公共服務、構建快捷高效交通網、建設綠色智慧新城、構筑現(xiàn)代化城市安全體系、保障規(guī)劃有序有效實施。未來必定是典型的智慧城市示范城市。智慧城市作為城市發(fā)展的新興模式，以信息技術的應用為主線實現(xiàn)城市的綠色、可持續(xù)發(fā)展。到目前為止，我國智慧城市的發(fā)展已進入了推廣應用階段，已由市場行為逐漸轉變?yōu)檎罅χС值某鞘邪l(fā)展模式。鳥瞰雄安新區(qū)安新縣城

二、無人機在智慧城市建設規(guī)劃中的應用2.1綜述在智慧城市建設規(guī)劃初期，需要采集大量的測繪地理信息，傳統(tǒng)的二維平面上的測繪方式已經不能滿足智慧城市的需求，無人機航空攝影測量技術能夠快速生成高清地圖和空間位置信息，之中無人機傾斜攝影技術作為國際上的一種新技術，能夠生成高精度真實三維模型，便于人們對城市地理信息進行查看和管理，越來越多應用在城市規(guī)劃方面。采用無人機航空攝影測量技術可獲取大量高精度的測量信息，制作數(shù)字地形模型，繪制大比例尺地形圖，能夠快速、精準地進行城市規(guī)劃測量，支持有關部門和人員做出科學的城市規(guī)劃決策，推動城市健康發(fā)展。除此之外，無人機遙感技術獲取的高清正射影像圖可作為現(xiàn)狀調查的基礎圖件，一方面可輔助城市總體規(guī)劃，減少現(xiàn)狀調查的盲目性；另一方面也是解決專題規(guī)劃研究與新技術應用的需要，為城市規(guī)劃提供專題信息。隨著各地城市化進程的快速推進，城市實景三維模型以直觀的地物形象、精確的地理位置及優(yōu)秀的三維空間分析能力等優(yōu)勢，為城市規(guī)劃提供了新的一體化服務和解決方案，并逐步成為城市空間數(shù)據框架的重要內容。無人機傾斜攝影測量技術可以從不同的角度進行數(shù)據采集，一方面，通過人機交互進行三維建模，能夠準確地復原建筑模型的真實細節(jié)構成，還能輸出高空間分辨率的帶有真實紋理的三角網格模型，降低城市三維建模的成本；另一方面，無人機傾斜攝影測量技術可以快速獲取城市的地物信息，包含城市房屋的外框信息和高程信息，以及屋頂?shù)氖噶啃畔ⅲ行Ы鉀Q常規(guī)航空攝影無法監(jiān)測建筑物高度變化的問題2.2無人機航測基礎數(shù)據經過無人機航空攝影和自動化航片處理可以得到DEM(數(shù)字高程模型)、DSM(數(shù)字表面模型)、DOM(數(shù)字正攝影像圖)、Mesh模型數(shù)據。在此基礎上經過人工的數(shù)據提取可進一步得到研究范圍的現(xiàn)勢DLG(數(shù)字線劃圖)，根據研究的內容和深度可以提取滿足不同需求的線劃圖，并對其附上研究所需要的屬性信息，以方便下一步的分析使用。在公共空間研究中，關注的信息和數(shù)據主要是各類公共空間，因此在人工提取數(shù)字線劃圖的過程中，主要提取各類公共空間的數(shù)據，包括其位置、面積等信息。無人機正射影像采集2.3無人機傾斜攝影通過在同一飛行平臺上搭載多臺傳感器（如圖所示，目前常用的是五鏡頭相機），同時從垂直、傾斜等不同角度采集影像，獲取地面物體更為完整準確的信息。垂直地面角度拍攝獲取的影像稱為正片（一組影像），鏡頭朝向與地面成一定夾角拍攝獲取的影像稱為斜片（四組影像）。并多角度采集信息，配合控制點或影像POS信息，影像上每個點都會有三維坐標，基于影像數(shù)據和建模軟件處理后，可對任意點線面進行量測，獲取厘米級的測量精度并自動生成三維地理信息模型，快速獲取地理信息，對建筑物等地物高度直接量算；2.4傾斜攝影模型應用在智慧城市建設過程中，實景真三維模型對智慧城管、智慧旅游、智慧公安等起著非常重要的作業(yè)?；跓o人機傾斜攝影測量這一新型技術能夠實現(xiàn)自動化實景三維建模，且模型更為精細化、真實化。單體化查詢和搜索 通過對單體化模型對象進行屬性編輯后，便可在模型數(shù)據上輕松查看對象屬性，比如建筑物歸屬、辦公人數(shù)、用電量，如果添加物聯(lián)網數(shù)據，數(shù)據還能實時動態(tài)變化。相比二維地圖，數(shù)據更豐富和直觀。日照分析日照分析功能是基于傾斜攝影模型數(shù)據的。基于傾斜攝影模型數(shù)據的日照分析可以對選定的傾斜攝影模型，進行特定日期、特定時間的光照情況分析，也可自動模擬選定日期的光照情況，對三維模型場景下的光照情況一目了然。日照分析在規(guī)劃管理、規(guī)劃設計、建筑設計、房地產開發(fā)等領域都具有重要地位。8點34分日照情況16點15分日照情況可視域分析 基于傾斜攝影的3D可視域分析功能通過繪制的分析視點及范圍，可以判斷出這片區(qū)域哪些地區(qū)可通視，哪些區(qū)域不可通視。綠色為可視域，紅色為不可視域?；趦A斜攝影的可視域分析在不同的領域有著廣泛的應用，如火災監(jiān)控點的設定，觀察哨所的設定等等。軍事領域是可視域分析技術應用最廣的領域。例如為了設計巡航導彈的航線，就必須對發(fā)射點到目標的地形進行分析，包括地形特征優(yōu)劣分析、對方雷達的通視分析。在圖書館、超市等地點安裝監(jiān)視器時也必須考慮監(jiān)視器的可視域范圍，務必使得安裝的監(jiān)視器可以監(jiān)視到最大的區(qū)域。方量分析 方量分析是基于傾斜攝影的方量計算，計算方法是在傾斜攝影數(shù)據上，設定分析參數(shù)，選擇采樣精度，輸入基準面高程，按照采樣間隔，構建出一個個的立方體柱，并依次與模型的表面以及設置的底面求交。采樣間隔越精細，精度就越準。最后累計計算出所有立方體的體積總量。主要的應用場景為礦廠的體積量算，滑坡后的土方量計算，填充一個坑的方量等等，在應急救援、工程施工、進度監(jiān)控、地形變化檢測、水土保持等方面應用廣泛。測量測量功能包括距離測量、面積測量、三角測量以及坐標測量。距離測量可以量算出兩個或多個點之間的空間距離；面積測量可以量算出三個或多個點之間的空間面積；獨有的三角測量可以測量空間上兩點間的水平距離、空間距離以及垂直距離。模型壓平壓平功能可以實現(xiàn)對不理想及有缺陷的實景三維模型進行壓平處理，還可以進行模型替換，保留標注等其他的操作信息，避免了新建工程重新添加標注等很多操作過程。壓平處理掉有缺陷的的地方，替換上完美的人工模型，用人工模型的優(yōu)點彌補實景模型的缺點，很好的結合了各自三維模型的特點，最終呈現(xiàn)出更完美的三維場景。主要應用于城市規(guī)劃、廠區(qū)設計模擬。壓平建筑效果替換建筑后效果2.5主要設備和軟件（1）無人機EWZ-S8EWZ-S8是易瓦特全新研制的新一代八旋翼無人機系統(tǒng)，具有載重量大、續(xù)航時間長、體積小、重量輕、目標特性小，使用快捷、機動靈活、操作使用及維修簡便等特點，自成體系獨立執(zhí)行任務。可搭載多種任務載荷，用于執(zhí)行資料收集、測量、監(jiān)測、偵查、拍攝等多種空中任務。產品特點1）動力系統(tǒng)采用獨特共軸雙槳的設計，該設計使無人機在靈活性和穩(wěn)定性上會有極大的提升，使機體能抵消大部分的震動，并提供更大的動力；2）八只旋翼獨特的動力特性在安全性方面有極大提高，在飛行中1-2只槳葉或電機因意外損壞的情況，飛控系統(tǒng)仍能控制無人機，保證無人機正常降落；3）快拆快裝式動力輸出軸，利于儲存、運輸；4）具備遙控、自主飛行能力，可以實時修改飛行航路和任務設置；5）對機體結構簡單，關鍵結構件選材精良，使整體更輕便靈活；6）測控與信息傳輸設備具有遙控、實時信息傳輸?shù)墓δ?，具有多機、多站兼容工作及一定的抗截獲、抗干擾能力；7）偵察任務設備能晝夜實時獲取目標圖像信息，具有手動、自動控制工作模式，可迅速發(fā)現(xiàn)、捕獲、識別、跟蹤目標；8）飛行控制與信息處理站控制飛行器的飛行、操控機載任務設備。具備顯示飛行參數(shù)和航跡、航路規(guī)劃和實時修改飛行計劃、重新設置任務樣式等功能；若配備視頻眼鏡，可實現(xiàn)第一視角控制飛行；具有接收標準視頻信號、實時處理/存儲圖像、數(shù)據疊加等能力，具有目標定位和引導打擊的能力，且能與上級指揮機關、情報處理中心和指揮系統(tǒng)相通連；9）全系統(tǒng)外場展開時間短，具備電力應急搶修機動和攜行能力。2、技術參數(shù)項目技術參數(shù)外觀機體材質鋁合金及碳纖維軸距1100mm展開尺寸（含槳）1232mm×1232mm×500mm展開尺寸（不含槳）783mm×786mm×500mm收藏尺寸454mm×317mm×136mm收藏形式機臂快拆、起落架快拆旋翼尺寸18*6.1inch空機重量9.8kg（含電池）外殼形式全包圍防水型外殼機身顏色白色/黑色/紅色/客戶定制動力旋翼數(shù)量8引擎類型高速盤式防水電機電機最大功率840W×8性能電池類型鋰聚合物電池電池容量16000mAh*2續(xù)航時間42min（空載）；34分鐘（負載2kg）最大飛行速度20m/s（72km/h）最大有效載荷5kg最大起飛重量14.8kg最大爬升速度15m/s最大飛行相對高度（限制）1000m最大起飛海拔高度4200m最大抗風等級10m/s（5級）工作溫度-40℃~+65℃防水等級IP54通信最大作業(yè)半徑（圖傳）≥5km導航精度≤2m（GPS）≤10cm（RTK選配）傳感器避障系統(tǒng)（選配）雙目視覺、激光、紅外（2）無人機EWZ-D6機體材質碳纖維復合材料對角槳軸距1200mm展開尺寸（不含槳）Φ1300mm×517mm收藏尺寸740mm×660mm×517mm收藏形式機臂快拆起落架高度360mm旋翼數(shù)量6引擎類型高速盤式電機電池容量22000mAh*2最大作業(yè)半徑(圖傳)4km空載續(xù)航時間50min最大飛行速度21m/s空機重量(含電池)11.2kg最大載荷3kg最大起飛重量14.2kg最大飛行相對高度（限制）1000m最大爬升速度15m/s抗風性能8m/s（5級）最大起飛海拔高度4200m工作溫度-40℃~65℃導航精度（選配）≤10cm（RTK）

≤2m（GPS）外殼形式全包圍防水型外殼防水等級IP45（3）小型四旋翼無人機Espect產品介紹：模塊化設計，隱藏式天線，機身一體成型，機臂、腳架折疊簡單，方便運輸；數(shù)圖一體數(shù)據鏈，有效減少天線數(shù)量以及自身重量；采用智能電池供電，可預防電池過充、過放等情況發(fā)生，并可通過上位機軟件對電池進行智能化管理；機身體積小、續(xù)航時間長，掛載采用金手指設計，可靈活更換4K、十倍可見光相機、紅外熱成像相機等不同載荷，提高巡檢效率；具備前向自主避障和地形跟隨功能，提高無人機飛行安全性；可適應-40°C~65℃的溫度環(huán)境，穩(wěn)定作業(yè)；抗雨水的機身設計在惡劣的工作環(huán)境下也能應對自如，游刃有余；安裝和準備工作輕松簡單，隨時起飛；機身和配件都可使用標配的包裝箱運輸和儲存，飛行前準備簡單，飛行后攜帶便捷。技術參數(shù)項目參數(shù)對角槳軸距665mm展開尺寸（不含槳）540mm*530mm*270mm收藏尺寸612mm*320mm*120mm收藏形式機臂、起落架折疊起落架高度185mm旋翼尺寸15.2inch空機重量（含電池）3250g空機重量（不含電池）1930g電池重量1320g最大有效載荷800g最大起飛重量4.00kg續(xù)航時間30min@350g抗風性能8m/s(5級)防水等級IP45系統(tǒng)展開時間＜5分鐘（4）電動垂直起降固定翼EWG-E2V（EWG-E2V輕型垂直起降固定翼無人機產品圖）產品介紹：EWG-E2V是我公司最新研發(fā)的垂直起降固定翼無人機，采用固定翼結合傾轉旋翼的復合翼布局形式，以靈活巧妙的方式解決了固定翼無人機垂直起降的難題,兼具了固定翼無人機航時長、速度快、距離遠的特點和旋翼無人機垂直起降的功能。不受跑道和起降空域的限制，能在高原，山區(qū)，丘陵，叢林等復雜地形開展作業(yè)，極大擴展了固定翼無人機的應用范圍，是電力通道巡檢的理想選擇。產品特點1）碳纖維及PVC復合材料，工業(yè)級規(guī)格結構強度；2）通過地面站可自由切換全自主、增穩(wěn)和遙控等飛行控制模式；3）高精度、高動態(tài)載體導航測量，實時測量無人機位置、速度和姿態(tài)等全部運動信息；4）集成數(shù)傳電臺、單點衛(wèi)星導航模塊、多傳感器組合導航系統(tǒng)的全自主飛行控制系統(tǒng)；5）飛行前組裝簡單，準備快速；2、EWG-E2V機體結構：EWG-E2V垂直起降固定翼無人機外殼采用碳纖維及PVC復合材料，該材質是一種性能優(yōu)異的無機非金屬材料，優(yōu)點是絕緣性好、耐熱性強、抗腐蝕性好，機械強度高。防水型外殼可以保障無人機在飛行中突遇雨霧天氣，能有效避免無人機電氣及機械部分受損壞。EWG-E2V垂直起降固定翼無人機機體特點：1）傾轉旋翼，垂直起降，采多旋翼與固定翼之所長，避二者之所短，操作更簡單，使用更廣泛。2）自主變換旋翼與固定翼狀態(tài)，兼顧速度與安全要求，作業(yè)中飛行速度可達到25m/s。3）垂直起降，從根本上解決了固定翼無人機起飛場地需求的難題，增強了無人機在地質災害或自然災害下的應急能力。4）組裝簡單，無需專業(yè)技能，飛行前準備時間短。5）機型輕便靈巧，方便運輸，且適合在復雜環(huán)境下完成飛行任務。6）使用PVC夾芯和碳纖維復合材料，工業(yè)級規(guī)格結構強度。7）無人機可按設定飛行航線自主飛行，在飛行過程中可拍照錄像；航線控制精度高，飛行姿態(tài)平穩(wěn)。8）翼載荷小，巡航時定高準確，橫向穩(wěn)定性高；在多云或復雜氣象條件下，可以進行云下航攝飛行，從而保證監(jiān)測工作及時、準確地完成；9）復合材料烤漆外殼，復合材料的材質大幅提高了機體強度與韌性。流線型外殼減少飛行時的空氣阻力，優(yōu)良的氣動穩(wěn)定性；序號機型EWG-E2V1翼展3000mm2長度1800mm3高度350mm4電機430W（560KV）5螺旋槳前：18×12inch后：18×6.1inch6機翼面積1.15㎡7最大有效載荷2kg8最大起飛重量13kg9電池(LiPo)2×16000mAh6s10巡航時間空載90min75min@1.2kg11巡航速度18m/s12最大飛行速度25m/s13最小飛行速度16m/s14轉彎角速度20°/s15最大爬升速度6.5m/s16飛行高度≤5000m17最大起飛海拔高度≤5000m18抗風性能≤5級19起降方式垂直起降20工作溫度-40℃~65℃21防護等級IP54（5）油動垂直起降固定翼EWG-G3V（EWG-G3V油動垂直起降固定翼無人機產品圖）產品簡介： EWG-G3V是由易瓦特自主研發(fā)設計的油動垂直起降固定翼系統(tǒng)，既有旋翼又有固定機翼。能夠以多旋翼模式起降，具有起降靈活、場地不受限的特點。還能夠以固定翼模式巡航飛行，飛行效率高、續(xù)航時間長、巡航速度快。G3V通過搭載專用的紅外/可見光高清吊艙和遠距離高清圖傳設備，能將起火點及周圍著火區(qū)域的實時畫面回傳至地面站，便于后方指揮中心根據實際火情作出決策部署和調整。產品特點：全機身采用進口復合材料，具有高強度高剛性重量輕特點機身各部件電聯(lián)接采用標準航空插頭，具有易拆裝，高可靠性特點機身所有部件采用模塊化設計，可實現(xiàn)快速拆裝，包裝尺寸小，易攜帶載荷倉模塊化設計，載荷多樣化，載荷最大可達5kg，并可以實現(xiàn)快速更換最大起飛重量可達25kg，經濟巡航油耗最低可到1.5L/100km采用雙垂尾聯(lián)動設計，舵效更大，轉向運動更為靈敏，在一個舵機失效情況下也可實現(xiàn)轉向運動機身為流線型設計，動力部件配備整流罩，整機型阻系數(shù)為0.022飛控自主控制多旋翼與固定翼模式切換，安全性高，可以實時監(jiān)控空速，高度，油量，發(fā)動機轉速等數(shù)據集成GPS/MINS組合導航系統(tǒng)產品，提供完整的三維位置、三軸姿態(tài)、三軸速度、三軸加速度等導航、控制信息支持一鍵全自主垂直起飛和垂直降落，異地全自主垂直起飛和垂直降落支持油機起飛后自動點火功能具備完善的飛行狀態(tài)監(jiān)控和飛行自動保護功能具備應急迫降點，數(shù)量達到100個，緊急保護情況下，自動就近降落內置數(shù)據存儲器，存儲9小時的詳細飛行數(shù)據，飛行信息和任務信息分開記錄、分開下載支持光電吊艙、開放式云臺控制支持擴展RTK、PPK和雙天線定向功能具備實時顯示多旋翼電壓、固定翼電壓、飛行姿態(tài)、位置等參數(shù)，實時顯示GPS定位狀態(tài)數(shù)據，實時顯示航攝影像的數(shù)量；實時顯示電流/油量；實時顯示遙測遙控狀態(tài)；實時顯示飛控硬件、航姿傳感器狀態(tài)性能指標：序號項目技術參數(shù)備注1翼展3300mm2長度2304mm3高度645mm4機翼面積0.8m25最大起飛重量25kg6最大任務載荷3kg7電池12S12000mAh8發(fā)動機排量60CC9空載續(xù)航時間＞4H10油箱6L11巡航速度28m/s12最大平飛速度40m/s13失速速度13m/s14最大爬升速度14m/s15作業(yè)高度小于4000m16抗風性能5級（6）五鏡頭傾斜相機EOP-5傳感器參數(shù)CCD（傳感器）數(shù)量5個CCD開關機5個CCD同時開關機電氣參數(shù)相機充電5個相機統(tǒng)一充電電池續(xù)航5個相機連續(xù)曝光可持續(xù)4小時照片讀取一個USB接口統(tǒng)一讀取5個相機數(shù)據，無需插拔TF卡相機模式USB接口配合上位機軟件進行配置丟片處理內置丟片處理功能，在處理POS數(shù)據時不需要繁雜的篩選照片，POS數(shù)據自帶各相機拍照狀態(tài)（曝光或未曝光）相機參數(shù)相機傾斜角度45度POS記錄內置GPS能夠記錄POS地理信息曝光方式觸發(fā)曝光、定時曝光最小曝光間隔2S默認焦距10.4mm像素2020萬存儲量64G×5工作環(huán)境工作溫度-10℃~60℃工作濕度95%防護等級IP45外觀尺寸尺寸250mm×250mm×135mm總重量≤1.8Kg（7）建模軟件ContextCapture軟件是美國Bentley軟件公司出品的三維建模軟件，能夠將二維的圖片生成三維模型。（8）三維場景云平臺

三、無人機智慧城市5G應用3.1綜述5G具備的超高帶寬、低時延高可靠、廣覆蓋大連接特性，與網絡切片、邊緣計算能力結合，將進一步拓展無人機的應用場景，使能低空數(shù)字化經濟。在國內，無人機結合5G的試點應用已經悄然起步，大量應用于航拍、直播、物流、巡檢和安防方面。3.2VR直播在過往五年中，VR業(yè)內公司一直在嘗試VR直播在綜藝娛樂和體育直播的落地應用可行方案，但因4G網絡環(huán)境的帶寬限制無法滿足高清VR視頻的傳輸，即使用于內容采集的VR攝像機擁有超清VR視頻采集和直播能力的情況下，用戶終端的觀看體驗仍然欠佳，導致VR直播應用發(fā)展緩慢。隨著5G時代的來臨，這一現(xiàn)狀將徹底改變，5G網絡可實現(xiàn)上行單用戶體驗速率100Mbps以上，空口時延10ms，將使得VR直播更加流暢、更加清晰、用戶體驗更優(yōu)。無人機通過掛載在無人機機體上的360度全景相機進行視頻拍攝，全景相機通過連入5G網絡的CPE將4K全景視頻通過上行鏈路傳輸?shù)搅髅襟w服務器中，用戶再通過VR眼鏡、PC從該服務器拉流觀看?；?G的無人機VR直播組網圖2018年5月，搭載5G通信技術模組的無人機在上海虹口北外灘，成功實現(xiàn)了一場基于5G網絡傳輸疊加無人機全景4K高清視頻的現(xiàn)場直播。同年5月，5G之城杭州也實現(xiàn)了基于5G的無人機全景直播，用戶在展廳戴上VR眼鏡后可以實時看到無人機在浙大玉泉校區(qū)拍攝到的4K全景視頻。上海與杭州的5G直播試驗都驗證了5G與4G網絡相比，5G圖像更為清晰，畫面播放也更加流暢。遠端VR觀看無暈眩感，能夠更好地實現(xiàn)身臨其境的效果。3.3城市、園區(qū)安防在安防場景中，需要無人機實現(xiàn)高清視頻實時傳輸、遠程控制等功能，這些功能都需要通過網絡連接來支撐。具體來說，無人機安防監(jiān)控的典型網絡需求包括：實時視頻傳輸（多路）、飛行狀態(tài)監(jiān)控、遠程操控以及網絡定位。在傳輸速率方面，當前安防業(yè)務通常使用1080P視頻實時傳輸，隨著安防業(yè)務對視頻清晰度要求的逐漸提升，需要實現(xiàn)4K、8K高清視頻的實時傳輸，對5G網絡提出上行30-120Mbps的傳輸速率需求，時延方面，在未來遠程操控時延要求100ms以下，對應的無線網絡側時延要求約為20ms，對未來網絡建設能力提出更高要求。5G網絡的大帶寬、低時延實時視頻流回傳至控制中心,融合AI深度學習能力，快速視頻分析實現(xiàn)多手段的目標鎖定及實時跟蹤監(jiān)控，控制中心能通過5G網絡向無人機飛行控制系統(tǒng)發(fā)送控制指令，極大地提升傳統(tǒng)無人機用于安防場景的效率。方案實現(xiàn)示意圖如下：基于5G的無人機城市安防系統(tǒng)無人機與５Ｇ結合實現(xiàn)多種功能，達到全方位無死角的安防布控：一是控制中心人員通過VR眼鏡的4K高清視頻呈現(xiàn)實時觀看和與地面安防設備的同步聯(lián)動，優(yōu)勢互補，最大化安防場景能力;二是控制中心人員通過VR眼鏡、PAD等地面控制終端經由5G網絡遠程控制無人機機載攝像頭的轉向、無人機的飛行狀態(tài)及路線，進一步追蹤鎖定目標;三是無人機對突發(fā)安防場景問題的預判以及自動識別的目標實現(xiàn)進行自動跟蹤。通過智能無人機飛行平臺以及5G蜂窩網絡能力的有效引入，促進了傳統(tǒng)安防產業(yè)像天地一體化協(xié)同作戰(zhàn)的方向轉型以及多場景安防能力的智慧升級，必將作為一種新型的安防解決方案模式得到更加廣泛的應用，從而促進傳統(tǒng)安防服務商的智慧升級，從而帶到整個產業(yè)的發(fā)展。3.4高清直播在我國雄安新區(qū)第一棟地標性建筑“市民中心”的建設過程中，無人機的高清視頻直播提供了從空中俯瞰的實時畫面，為近距離觀察市民中心建設情況提供了極大的便利。雄安新區(qū)的另外一個重要景觀-白洋淀，無人機的高清直播可以把白洋淀的風景實時傳到20km之外的市民中心臨時指揮部。視頻直播采用專業(yè)級航拍無人機，支持實時回傳1080P30幀高清視頻，通過與之相連的5GTUE，將高清視頻信號通過5G網絡傳輸，供遠在市民中心的參觀者觀賞。基于5G的無人機高清直播組網圖整套系統(tǒng)要求空對地通信帶寬不低于50Mbps，屏到屏業(yè)務延時不超過60ms，每路地對空通信帶寬不低于1Mbps，控制業(yè)務延時不超過20ms。借助于5G網絡的低延時大帶寬的eMBB業(yè)務，和超低延時超高可靠性的URLLC業(yè)務，可以實現(xiàn)更優(yōu)質的用戶體驗。基于5G的無人機高清直播示意圖3.5電力巡檢電力設備中輸電線路一般位于崇山峻嶺、無人區(qū)居多，人工巡視檢查設備缺陷的效率較低，因蛇、蟲、蟻等小動物咬傷員工的事件也屢見不鮮；另外，輸電鐵塔、導線、絕緣子等設備位處高空，應用無人機巡查，既能避免高空爬塔作業(yè)的安全風險，亦可以360°全視角查看設備細節(jié)情況，提高巡視質量。而當前的4G網絡只能支持1K的圖傳，對于某些細節(jié)檢查，視頻和圖片的清晰度明顯不足，而5G網絡可實現(xiàn)上行單用戶體驗速率100Mbps以上，空口時延10ms，將使得實時視頻更加流暢、更加清晰、巡查效果更優(yōu)。多旋翼無人機可分別或者組合搭載高清變焦相機、紅外相機、夜視相機、激光雷達等多種傳感器，傳感器通過連入5G網絡的CPE將視頻流通過上行鏈路傳輸?shù)搅髅襟w服務器中，用戶再通過PC從該服務器拉流觀看巡查，實現(xiàn)電力線巡查高清視頻的即拍即傳。無人機4K視頻實時回傳，上行實時30Mbps帶寬；多機協(xié)同360°全景拍攝，數(shù)據冗余采集，減少由于對巡檢目標對角、光線不一致、圖像漏拍等導致的GIS圖像3D建模失敗，節(jié)約成本30~90%；地面站與管理中心進行內外場協(xié)同作業(yè)，即時發(fā)現(xiàn)問題并進行圖像復采集，作業(yè)效率提升40~80%。無人機電力巡檢示意圖電力巡檢云管控平臺電力巡檢云管控平臺3.6基站巡檢在移動通信系統(tǒng)中，空間無線信號的發(fā)射和接受都是依靠移動基站天線來實現(xiàn)的。基站天線的工參主要有掛高、俯仰角、方位角和位置經緯度，這些參數(shù)對基站的電磁覆蓋有決定性的影響，無線網絡的運行質量也與天線參數(shù)的正確性密切相關。因此，基站天線工參定期檢測工作是移動通信系統(tǒng)維護工作最基本、最重要的工作之一。常規(guī)的人工攀爬基站巡檢受到多方面包括天氣、環(huán)境、儀表、人員操作等因素的影響，造成人工巡檢效率較低，無法按時完成任務。通過5G網聯(lián)無人機基站巡檢方式，在降低了人工勞動強度的同時也降低了人工登塔作業(yè)安全風險，提高了巡檢效率的同時也節(jié)省了時間成本。網聯(lián)無人機采集、拍攝基站數(shù)據并回傳數(shù)據至主服務器，人工對數(shù)據進行處理，并編輯生成報告。巡檢生成的數(shù)據量大，4G或傳統(tǒng)微波電臺無法進行實時數(shù)據傳輸，只能后期進行數(shù)據處理。由于測量誤差要求較高，故應配備高精度定位模塊，需利用5G高帶寬、低時延、高可靠性特點，對采集數(shù)據進行高精度定位。通過5G網絡可將網聯(lián)無人機連入無人機管理云平臺，可對多架基站巡檢無人機進行實時監(jiān)控。3.7無人機水務無人機在水務方面的應用越來越廣泛，如水質監(jiān)測、日常巡查、水文數(shù)據獲取、防汛抗洪、水土保持監(jiān)測等等。網聯(lián)無人機水質監(jiān)測是在水務方面的創(chuàng)新性應用。無人機荷載多光譜相機進行水體地物光譜采集，利用采集的多光譜影像，通過自主研發(fā)的聚類分析算法，對多光譜遙感影像數(shù)據進行針對水質特征的影像聚類分析，得出水質狀況定性結論。結合抽樣水樣檢測數(shù)據獲得定量數(shù)據，綜合分析，可總體掌握監(jiān)測水域的水質狀況。無人機水務業(yè)務示意圖該應用要求上行速率50Mbps，在150m飛行高度上，通過使用具備垂直波束調整能力的大規(guī)模天線，有能力達到50Mbps上行速率；在300m-500m飛行高度上，要達到50Mbps上行速率，對5G網絡覆蓋部署提出了較高要求，可以考慮引入低頻上行載波、增加上行時隙配比以及調整天線下傾角度等增強手段解決。相比監(jiān)測站點加人工排查的方案，利用網聯(lián)無人機獲取水文水質數(shù)據，覆蓋面積廣、成本更低、效率更高，能實現(xiàn)全流域的實時動態(tài)水質監(jiān)測和強大的水文水質數(shù)據獲取能力，擁有廣闊的市場發(fā)展前景。3.8無人機物流配送近年來，國內外的主要物流企業(yè)紛紛開始布局無人機配送業(yè)務，以實現(xiàn)節(jié)省人力、降低成本的目的。通過5G網絡，可以實現(xiàn)物流無人機狀態(tài)的實時監(jiān)控、遠程調度與控制。在無人機工作過程中，借助5G網絡大帶寬傳輸能力，實時回傳機載攝像頭拍攝的視頻，以便地面人員了解無人機的工作狀態(tài)。同時，地面人員可通過5G網絡低時延的特性，遠程控制無人機的飛行路線。此外，結合人工智能技術，無人機可以根據飛行任務計劃及實時感知的周邊環(huán)境情況，自動規(guī)劃飛行路線。應用場景：血液藥品配送、電商物流配送、無人機配送轉運中心無人機物流示意圖易瓦特EWZ-D6物流無人機3.9無人機應急通信及救援我國幅員遼闊，多樣的環(huán)境和氣候特征使得各種自然災害時有發(fā)生，因此，災后的救援工作尤其重要。利用無人機靈活性強的特點，當災害發(fā)生時，使用搭載通信基站的無人機，基于規(guī)劃的路線飛行，觸發(fā)受災被困人員手機接入機載基站網絡，實現(xiàn)對被困人員通信設備的主動定位，確認被困人員的位置及身份信息。同時利用5G網絡的大帶寬傳輸能力，通過機載攝像頭實時拍攝并回傳現(xiàn)場高清視頻畫面，結合邊緣計算能力與AI技術，實現(xiàn)快速的人員識別及周邊環(huán)境分析，便于救援人員針對性地開展營救工作。通過該產品與傳統(tǒng)搜救方式的結合，可有效降低搜尋時間，保證被困人員能夠在第一時間得到有效救助，最大程度地減少人員傷亡，具有顯著的社會效益。無人機應急通信與救援示意圖四、無人機智慧城市管理無人機作為一種新技術，在城市管理中提供了一種新方式，它作為空中移動平臺可以幫助人們在空中進行觀測和數(shù)據采集，然后傳輸?shù)皆破脚_進行大數(shù)據處理分析，給管理部門提供參考和指導。4.1交通治理無人機在交通治理方面應用已經非常成熟，主要包括安全巡查、違法抓拍、交通疏導、事故處理及緊急救援等方面。在5G網絡高速率大帶寬、高可靠低時延及海量連接等特性的支持下，通過掛載5GCPE終端、4K高清攝像機、喊話器、探照燈等設備，可實現(xiàn)對無人機的遠程低時延控制、實時超高清圖傳、精準定位、狀態(tài)監(jiān)控、安全可靠管控等操作。比如，可以將攝像機拍攝的高清畫面實時回傳到遠端業(yè)務管控平臺，完成交通路況實時監(jiān)控、交通違章抓拍以及交通基礎設施巡檢等輔助工作。再比如，業(yè)務管控平臺也可以通過5G網絡，遠程精準操控無人機及掛載設備，針對交通擁堵、交通事故等突發(fā)狀況，第一時間派出無人機抵達現(xiàn)場拍攝取證，利用喊話器進行交通疏導或發(fā)出警告，避免二次事故的發(fā)生，從而快速、高效、精準實現(xiàn)智慧交通協(xié)管。無人機巡查道路情況無人機拍攝事故現(xiàn)場并制作事故現(xiàn)場圖4.2城管執(zhí)法對于高層違章建筑，執(zhí)法人員往往會有無法舉證的窘境，城管單位通過無人機空地聯(lián)動執(zhí)法系統(tǒng)，可以通過航拍，執(zhí)法死角一覽無遺，高空無阻擋全方位多角度拍攝，在轄區(qū)內進行排查，可通過對各地區(qū)的高空違建進行取證，通過現(xiàn)場影像實時回傳到指揮中心，可即時發(fā)現(xiàn)違建并阻止新違建的建成。此外，執(zhí)法人員對于對圍擋工地揚塵污染和渣土車拋灑滴漏現(xiàn)象的取證，可利用根據渣土車的路線跟蹤拍攝，及時實時回傳反饋到指揮中心，同時在關鍵的重點綠化保護區(qū)域和河道保護區(qū)域，部署布控一體機，從而空中的無人機與地面的單兵、車載、布控一體機形成空地聯(lián)動執(zhí)法系統(tǒng)，實現(xiàn)對轄區(qū)違建、渣土車拋灑滴漏、河道隨意傾倒垃圾進行全方位的有效監(jiān)管。高層樓房頂部違建4.3環(huán)境監(jiān)測無人機監(jiān)測利用高分辨影像可以對土地覆蓋和利用情況、水環(huán)境以及空氣環(huán)境變化情況，提供定量和直觀的判斷依據，為環(huán)境信息一體化建設提供數(shù)據支撐，還能滿足環(huán)境應急響應的需求，無人機監(jiān)測可以彌補傳統(tǒng)監(jiān)