春節(jié)臨近移動電信高空基站啟動系留無人機應對通信高峰

如何來應對每年春節(jié)移動通信高峰的擁堵情況？隨著無人機行業(yè)這幾年的蓬勃發(fā)展，利用智能無人機搭建高空基站的方法，成為解決通信高峰的一個最佳的解決方案。那什么樣的無人機才適合搭建基站？

其實最早嘗試過利用系留氣球作為通信基站的平臺。系留氣球以充氣氣球作為基本浮空平臺，結合纜繩，絞車及一些控制單元，然而，系留氣球體積龐大升降困難，機動性適應性都是短板，尤其是有點風力的時候穩(wěn)定性很差。

用專業(yè)級無人機搭建高空基站可從固定翼無人機、旋轉翼無人機和系留無人機三個方面來說。

固定翼無人機尺寸較大，操控距離較遠，飛行高度較高（幾千米到上萬米），負載相對較大（幾百公斤）；固定翼無人機速度快（一般在150km/h 以上），航程遠，航時長，但起降受場地限制比較多；加之巡航速度快，對于無線通信的傳輸和基站設備要求較高；需要培訓專業(yè)的人員操控；所以并不適合用來搭建高空基站。

旋轉翼無人機雖然可以垂直起降，起飛后可在空中懸停，但其損壞率和維修成本高，滯空時間過短，高空工作區(qū)域不穩(wěn)定，應用不方便（無人機黑飛管控），操作和滯空穩(wěn)定性等諸多問題也不適合。

隨著多旋翼無人機的快速發(fā)展，為實現系留旋翼升空平臺系統(tǒng)提供了技術上的支持，許多無人機廠家近幾年開展了系留旋翼系統(tǒng)的研發(fā)。系留式無人機系統(tǒng)是以多旋翼無人機為平臺，通過多種供電方式、定制電纜供電及傳輸，可實現在一定載荷下長時間懸停（超過24h）在高度100m-300m的空中，搭配不同的載荷，實現遠距離通信覆蓋。

系留無人機具有攜帶方便、任務開設布置迅速、操作簡單、定點高度懸停滯空時間長等特點，可實現大范圍執(zhí)行任務覆蓋。根據絞車的固定位置不同可分為地面固定式、車載移動式和便攜移動式三種工作方式以適應各種工作環(huán)境的需求。

系留多旋翼無人機幾個技術特點：

1、驅動電機的功重比。

功重比是指電機輸出功率與電機自身重量之比，單位是千瓦/千克。根據旋翼類航空器升力/功率比的經驗數值，每千瓦功率大約產生5～10千克的升力，電機的功重比低于1千瓦/千克將比較難設計系統(tǒng)了。

在此強調的是，電機功率指的是額定功率，而不是最大功率；電機重量包括電機和電調以及為其正常工作的冷卻設備。系留旋翼必須是長期持續(xù)工作的，不象多旋翼無人機可短期間歇工作，驅動電機是動力的核心部件，一定要工作在額定的功率范圍內。

2、高壓供電系統(tǒng)。

系留旋翼和多旋翼無人機最大的區(qū)別在于供電方式不同。從地面向空中的系留旋翼平臺供電必須經過一定的輸電距離，采用高壓供電方式可減小輸送電流，從而減少電源損耗，同時可減小傳輸導線的截面積，減輕電源電纜的重量。

高壓供電并不是電壓越高越好，而要根據實際的系統(tǒng)要求綜合考慮。一種方式是，輸電電壓可直接匹配高壓電機，電壓不需轉換直接驅動電機，結構較為簡單。但這種方式要進行高壓電機的設計，受到電機電調大功率高壓控制器件的限制，尤其在成本上難以接受。另一種方式，要在平臺上設計降壓用的開關電源，用多旋翼現有低壓電機驅動；但開關電源同樣存在功重比的要求和大功率高壓控制器件的制約，也是要付出一定代價的。

3、系留系纜。

系纜除了傳輸動力電源之外，還設計有光纖以傳輸平臺載電子設備的光電信號，因此系纜是一種動力/信號復合纜線。

平臺載電子設備為減少升空設備的重量，普遍將天線、發(fā)射機之外的設備放在地面，而通過系纜光纖保障平臺與地面設備之間電子信號的連接。這樣可節(jié)省出平臺升力，增加升空高度，提高升空增益。

系纜自身也需要減少重量，目前可采用合金鋁材料作為動力導線，比銅線要輕不少重量。

4、飛行控制功能。

系留旋翼平臺主要是在定點周圍懸停，不會有過多復雜的飛行動作。這看上去比多旋翼的飛控簡單，其實并非如此。系留旋翼的飛控需要充分考慮系纜對其飛行的影響，尤其是在各種風場條件下，系纜隨風產生的擺動會使平臺失去控制。

民用系留旋翼無人機至少要達到恒風6級陣風8級的要求，才能有實際使用意義。在6～8級的風場中，系纜并沒有固定的運動規(guī)律可言，要靠飛控對旋翼平臺控制的魯棒性來調整，難度是很大的。

5、旋翼平臺氣動力設計。

考慮到系統(tǒng)旋翼平臺要在強風場中運行，平臺的氣動力設計就尤其顯得重要。系統(tǒng)旋翼平臺在風場中懸停，實際上相當于平臺在沿來風方向做平面飛行。6～8級風速為10.8～20.7米/秒，相當于旋翼平臺要有最高時速不小于75千米的能力。

垂直起降固定翼的氣動力設計應用于系統(tǒng)旋翼具有較大的優(yōu)勢，系留旋翼由地面供電，能源比較充足；兩套動力系統(tǒng)在強風場中各有用途，垂直動力系統(tǒng)保持平臺懸停姿態(tài)；水平動力系統(tǒng)使平臺逆風飛行；固定翼外形可為平臺產生升力，減輕垂直動力系統(tǒng)的負擔。

目前行業(yè)資料顯示真正能投入運營的是一家北航（北京卓翼智能）團隊研發(fā)的系留無人機。目前還進行了高空300米的首飛，不僅實現了關鍵性技術的突破還彌補了國內的一項技術空白，技術水平已經達到或超過國際標準。

值得一提的是，300m高空懸停對移動電信運營商有著里程碑式的意義。它的重要性在于隨著民用無線電領域的發(fā)展，諸如衛(wèi)星通信、無線遙控、Wi-Fi、RFID等，給無線通信技術服務廣泛應用與發(fā)展提高了一個新的階梯。我國低空電磁環(huán)境日益復雜，不同的無線電設備之間或多或少存在互相的干擾，在這種環(huán)境下，通訊設備的通訊距離受到了很大的影響，低空電磁環(huán)境底噪越高電磁干擾對基站性能越是有影響。而該公司（北京卓翼智能）系留無人機可飛升高度至300米高空，電磁環(huán)境底噪明顯降低，基站的通訊距離也可大大的提升。

而且在通訊領域，城市的樓宇或丘陵等地形，也會對通訊信號有明顯的遮擋造成通訊中斷。我國城市樓宇的高度基本在100米以下；平原或丘陵地帶地形的相對高度均小于200米。所以說300米高度的系留無人機可以將樓宇或地形的遮擋對通訊的影響降到最低。系留300米懸停，信號將會覆蓋到方圓100km，對通信運營商的實際應用成效非常顯著。

據行業(yè)資料顯示作為工業(yè)級無人機的領軍企業(yè)，該公司（北京卓翼智能）在過去的2017年不僅僅在移動、電信和國防軍工取得了驕人業(yè)績，同時在救災搶險、邊界巡視、基地安全、景區(qū)監(jiān)測、地質勘測、野外作業(yè)、森林防火、應急通信、公安反恐、交通監(jiān)管、新聞直播、工程監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測、影視拍攝、科學研究等多個廣闊領域獲得了一致好評，與這家公司合作的是華為和移動兩個大佬。據說已經獲得上千萬的資本融資。相信，隨著電信運營商對用戶體驗的高度關注，系留無人機必將會被廣泛應用推廣。