韓將星

（吉林省延邊朝鮮族自治州工信局無線電監(jiān)測站，吉林 延吉 133000）

0 引言

近年來，隨著科技的迅猛發(fā)展，無人機(jī)系統(tǒng)技術(shù)從軍用廣泛地?cái)U(kuò)展到民用，發(fā)展和應(yīng)用日新月異，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)植保、電力巡檢、警用執(zhí)法、地質(zhì)勘探、環(huán)境監(jiān)測、森林防火以及影視航拍等民用領(lǐng)域[1]。5G 通信[2]、天基互聯(lián)網(wǎng)[3]、導(dǎo)航衛(wèi)星等先端技術(shù)的逐步成熟與推進(jìn)，U-Cloud、U-Care、飛云等諸多無人機(jī)云運(yùn)營商的投入與發(fā)展，無人機(jī)由視距內(nèi)人工遙控器操作發(fā)展為超視距內(nèi)遠(yuǎn)程無人機(jī)云平臺網(wǎng)絡(luò)操作[4]。然而，隨著無人機(jī)應(yīng)用場景越來越廣泛復(fù)雜，對無人機(jī)應(yīng)用場景提出了更多更高的要求和挑戰(zhàn)。單架無人機(jī)因自身燃料、有效載荷、數(shù)據(jù)信息整合能力等條件的限制，多架無人機(jī)集群化、協(xié)同化、智能化成為無人機(jī)技術(shù)發(fā)展的一種必然趨勢[5]。面對民用無人機(jī)應(yīng)用廣泛、超視距遠(yuǎn)程超控、集群化、智能化發(fā)展形勢，給無線電監(jiān)測站的偵察、反制、監(jiān)測等相關(guān)無人機(jī)應(yīng)用帶來美好的發(fā)展前景。但是，我國當(dāng)前存在如下諸多問題。

（1）無人機(jī)遙感系統(tǒng)尚沒有形成統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系，存在機(jī)型多、各自發(fā)展、裝備分散、缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃和有效管理、整體運(yùn)行效能低、信息資源缺乏有效的共享技術(shù)手段和機(jī)制等問題，形成“信息孤島”[6]。

（2）非法無人機(jī)“黑飛”現(xiàn)象嚴(yán)重、影響正常航班飛行等事件時(shí)有發(fā)生，對民航、軍事基地、政府部門、居民區(qū)的人員和設(shè)施安全構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅，已經(jīng)成為監(jiān)管難題。

（3）針對低空無人機(jī)數(shù)目多、體積小，現(xiàn)行民航空中交通管理的通信、導(dǎo)航和監(jiān)視技術(shù)手段都很難適用于未來數(shù)以百萬架的低空無人機(jī)目標(biāo)。

（4）我國當(dāng)前在無人機(jī)監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、技術(shù)手段、監(jiān)管體系等方面都取得了一定進(jìn)展，但總體上來看，仍缺乏常態(tài)化機(jī)制和統(tǒng)一的監(jiān)管平臺的集中化管理，難以應(yīng)對未來日益頻繁和大范圍的監(jiān)管需求。

針對上述問題點(diǎn)，國內(nèi)學(xué)者已經(jīng)進(jìn)行了相關(guān)研究，并提出了一系列學(xué)術(shù)方案。全權(quán)等人，根據(jù)國內(nèi)外低空無人機(jī)管理技術(shù)現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢，提出了中國低空無人機(jī)交通管理系統(tǒng)框架，并對關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)介紹[7]。蔣豐亦等人，結(jié)合無人機(jī)監(jiān)管領(lǐng)域國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，基于民用無人機(jī)自身飛行特點(diǎn)，采用 DODAF 的復(fù)雜系統(tǒng)架構(gòu)建模方法對無人機(jī)監(jiān)管平臺開展總體架構(gòu)研究，完成了具有先進(jìn)開放式體系架構(gòu)的無人機(jī)監(jiān)管平臺系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)[8]。金偉等人綜合研究了中國現(xiàn)有無人機(jī)相關(guān)的監(jiān)管法規(guī)制度情況，提出中國無人機(jī)安全監(jiān)管應(yīng)圍繞“人、機(jī)、環(huán)”關(guān)鍵環(huán)節(jié)，從國家層面建立統(tǒng)一管控平臺，加快相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)制定，規(guī)范反制設(shè)備使用，通過安全檢測、試點(diǎn)宣傳等手段，推動(dòng)建立健全安全監(jiān)管體系[9]。

關(guān)于無線電監(jiān)測站無人機(jī)云平臺，為了快速反制非法無人機(jī)黑飛，查除隱蔽性與移動(dòng)性強(qiáng)的“黑廣播”以及微功率干擾信號等，韓將星結(jié)合上述學(xué)者的研究，以5G 智能互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代為技術(shù)背景，針對我國無線電監(jiān)測站無人機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀及各種問題點(diǎn)，根據(jù)現(xiàn)階段我國低空無人機(jī)管理狀況及未來發(fā)展趨勢，提出了現(xiàn)階段及未來我國無線電監(jiān)測站無人機(jī)云平臺建設(shè)方案，并闡述了相關(guān)技術(shù)應(yīng)用[10]。本文根據(jù)上述未來國家無人機(jī)統(tǒng)一綜合監(jiān)管平臺下的我國無線電監(jiān)測站無人機(jī)云平臺方案，進(jìn)一步剖析了無線電監(jiān)測站無人機(jī)云平臺與國家無人機(jī)統(tǒng)一綜合監(jiān)管平臺、企業(yè)無人機(jī)云以及其他部門之間的協(xié)作關(guān)系，并提出了無線電監(jiān)測站無人機(jī)云平臺技術(shù)架構(gòu)與構(gòu)建無線電監(jiān)測站無人機(jī)云PaaS（Platform as a Service）平臺方案，實(shí)現(xiàn)我國無線電監(jiān)測站統(tǒng)一化、智能化、彈性化的無人機(jī)一體化管控。

1 無線電監(jiān)測站無人機(jī)云平臺協(xié)作與技術(shù)架構(gòu)

1.1 無線電監(jiān)測站無人機(jī)云平臺協(xié)作

無線電監(jiān)測站無人機(jī)云平臺協(xié)作大體上分為兩種。一種是無線電監(jiān)測站無人機(jī)云平臺與國家無人機(jī)統(tǒng)一綜合監(jiān)管平臺之間的協(xié)作，另一種是與企業(yè)、公安、氣象、空管等他部門之間的協(xié)作。無線電監(jiān)測站無人機(jī)云平臺整體協(xié)作關(guān)系，如圖1 所示。

圖1 中可以看到，包括無線電監(jiān)測站無人機(jī)云在內(nèi)的所有企業(yè)、公安、空管、氣象、重點(diǎn)區(qū)域防控中心等無人機(jī)關(guān)聯(lián)的部門、企業(yè)都與國家無人機(jī)綜合監(jiān)管平臺融合成一體，共享相關(guān)數(shù)據(jù)信息。國家無人機(jī)綜合監(jiān)管平臺無人機(jī)云系統(tǒng)通過無人機(jī)云交換系統(tǒng)進(jìn)行信息交互。無人機(jī)云交換系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)分發(fā)，實(shí)現(xiàn)各部門、企業(yè)無人機(jī)云系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換，并記錄、存儲與共享，并在國家無人機(jī)綜合監(jiān)管平臺下實(shí)行統(tǒng)一集中化管理。國家無人機(jī)綜合監(jiān)管平臺重點(diǎn)負(fù)責(zé)無人機(jī)的飛行監(jiān)視、交通管制、信息服務(wù)和飛行計(jì)劃等。無人機(jī)云系統(tǒng)（交通服務(wù)系統(tǒng)）提供無人機(jī)空域管理、容量管理、流量管理、飛行監(jiān)視、飛行情報(bào)服務(wù)、電子圍欄、空中交通管制以及告警與通知等功能。無人機(jī)云交換系統(tǒng)提供飛行信息服務(wù)、飛行計(jì)劃申請、審批以及放飛授權(quán)等信息交換功能。無人機(jī)云交換系統(tǒng)與交通服務(wù)系統(tǒng)均屬于國家無人機(jī)綜合監(jiān)管平臺的子系統(tǒng)。

圖1 無線電監(jiān)測站無人機(jī)云平臺整體協(xié)作關(guān)系示意

無線電監(jiān)測站無人機(jī)云可以利用大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)手段，與固定站監(jiān)測網(wǎng)，便攜式無線電監(jiān)測、壓制設(shè)備，地面接收端、遙控器、便攜式衛(wèi)星終端等便攜式無人機(jī)操控終端，攜帶各種無人機(jī)操控與反制、無線電監(jiān)測功能的移動(dòng)車輛等等進(jìn)行深度數(shù)據(jù)融合，協(xié)同作戰(zhàn)，達(dá)到一體化協(xié)作目標(biāo)。根據(jù)不同業(yè)務(wù)場景，通過國家無人機(jī)綜合監(jiān)管平臺的協(xié)作下，可以與重點(diǎn)區(qū)域防控中心、公安、空管等部門一起協(xié)同作戰(zhàn)，快速查除與反制非法無人機(jī)等。關(guān)于無線電監(jiān)測站無人機(jī)云平臺數(shù)據(jù)傳輸鏈路示意圖，如圖2 所示。圖2 中可以看到，無線電監(jiān)測站無人機(jī)系統(tǒng)終端通過天基互聯(lián)網(wǎng)、導(dǎo)航衛(wèi)星、衛(wèi)星地面站、4G、5G 通信網(wǎng)絡(luò)等手段與無線電監(jiān)測站無人機(jī)云平臺及國家無人機(jī)綜合監(jiān)管平臺進(jìn)行對接，形成一體化數(shù)據(jù)信息互聯(lián)。

圖2 無線電監(jiān)測站無人機(jī)云平臺數(shù)據(jù)傳輸鏈路示意

1.2 無線電監(jiān)測站無人機(jī)云平臺技術(shù)架構(gòu)

基于無線電監(jiān)測站無人機(jī)云平臺業(yè)務(wù)需求，針對國家無人機(jī)監(jiān)管平臺及協(xié)作關(guān)系研究，梳理構(gòu)建無線電監(jiān)測站無人機(jī)云平臺技術(shù)架構(gòu)，如圖3 所示。架構(gòu)從下至上包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層和應(yīng)用層。

圖3 無線電監(jiān)測站無人機(jī)云平臺技術(shù)架構(gòu)

（1）感知層

隨著無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，無人機(jī)終端根據(jù)種類與作用，可以集成各類功能模塊。比如,雷達(dá)探測、光電探測、聲波識別、無線電探測等探測類無人機(jī)，柔性網(wǎng)攔截、捕網(wǎng)搶、熱武器、激光炮、信號欺騙、聲波干擾、無線電干擾等反制類無人機(jī)，攜帶高清攝像頭、智能飛控終端、AI 功能、通信模塊等進(jìn)行周圍地形環(huán)境偵查、工作內(nèi)容拍攝等偵查類無人機(jī)，攜帶地面綜合纜繩系統(tǒng)、無線電監(jiān)測設(shè)備實(shí)現(xiàn)長時(shí)間滯空工作的系留多旋翼無人機(jī)等等。此外，還可以集成與攜帶環(huán)境監(jiān)測、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、衛(wèi)星導(dǎo)航等功能模塊協(xié)助飛行。

（2）網(wǎng)絡(luò)層

5G、物聯(lián)網(wǎng)、天基互聯(lián)網(wǎng)、導(dǎo)航衛(wèi)星等通信技術(shù)的發(fā)展，助力民用無人機(jī)的迅猛發(fā)展。比如，網(wǎng)絡(luò)切片、蜂窩通信、Massive MIMO、智能邊緣計(jì)算、D2D 通信等5G 通信技術(shù)，可以很好地改善無人機(jī)的精準(zhǔn)空中定位、多種業(yè)務(wù)的差異化應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)遲延、資源利用率、成本等問題[11-14]；天基互聯(lián)網(wǎng)使無人機(jī)在沙漠、海上、山區(qū)等人員稀少地區(qū)可以自由飛行與通信；低功耗廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使無人機(jī)可以連接各種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，形成“萬物互聯(lián)”效果，提升網(wǎng)聯(lián)化。關(guān)于5G 網(wǎng)絡(luò)下無人機(jī)通信模式示意圖，如圖4 所示。

（3）平臺層與應(yīng)用層

平臺層大體上分為國家無人機(jī)綜合監(jiān)管平臺與無線電監(jiān)測站無人機(jī)云平臺。無線電監(jiān)測站無人機(jī)云平臺主要包括無人機(jī)云端遠(yuǎn)程操控、飛行監(jiān)視、監(jiān)視信息管理、航空情報(bào)管理、移動(dòng)監(jiān)測指揮車、AI 服務(wù)、大數(shù)據(jù)服務(wù)、運(yùn)營商服務(wù)管理、設(shè)備管理、數(shù)據(jù)管理等等技術(shù)服務(wù)管理功能。在網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行維護(hù)管理平臺下，平臺層功能之間可實(shí)現(xiàn)深度數(shù)據(jù)融合與共享，協(xié)同作戰(zhàn)。目前，U-Cloud、U-Care、飛云等，包括2019 年新增的“拓攻云”與“中科天網(wǎng)”在內(nèi)的無人機(jī)云服務(wù)商已達(dá)11 家。從無人機(jī)云行業(yè)服務(wù)商的技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域來看，每家服務(wù)商都有自己的技術(shù)領(lǐng)域特點(diǎn)。因此，無線電監(jiān)測站無人機(jī)云平臺可以與多家無人機(jī)云服務(wù)商進(jìn)行技術(shù)協(xié)作與數(shù)據(jù)共享，可以靈活應(yīng)用帶有各類不同功能的無人機(jī)云系統(tǒng)。無人機(jī)云服務(wù)商通過網(wǎng)絡(luò)方式與無線電監(jiān)測站無人機(jī)云平臺進(jìn)行相關(guān)技術(shù)服務(wù)交互與數(shù)據(jù)共享。應(yīng)用層主要利用地面接收終端、移動(dòng)手機(jī)、車載顯示、可視化監(jiān)控大屏幕等智能終端設(shè)備與相關(guān)應(yīng)用軟件，進(jìn)行監(jiān)視、管理與操作各類無人機(jī)系統(tǒng)，并通過網(wǎng)頁、APP 等方式，隨時(shí)查看各類相關(guān)數(shù)據(jù)、運(yùn)行狀態(tài)等。

圖4 5G 網(wǎng)絡(luò)下的無人機(jī)通信模式示意圖

2 構(gòu)建無線電監(jiān)測站無人機(jī)云PaaS 平臺方案

2.1 PaaS 平臺技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及設(shè)計(jì)理念

近年來，規(guī)模較大的企業(yè)或者國家機(jī)關(guān)都有復(fù)雜的大型數(shù)據(jù)中心IT 系統(tǒng)，所有業(yè)務(wù)自始至終都在一個(gè)或多個(gè)專業(yè)化、精細(xì)化的系統(tǒng)中高效運(yùn)轉(zhuǎn)。隨著PaaS 技術(shù)的蓬勃發(fā)展，IT 領(lǐng)域逐步發(fā)展成“物理分布、邏輯統(tǒng)一”的新一代網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)。5G時(shí)代，軟件定義網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)化架構(gòu)、邊緣計(jì)算、無線網(wǎng)絡(luò)虛擬化等趨勢使網(wǎng)絡(luò)正在向云原生架構(gòu)方向發(fā)展，PaaS 平臺作為云原生架構(gòu)中的關(guān)鍵技術(shù)層將無處不在，必將得到充分應(yīng)用和發(fā)展。關(guān)于PaaS平臺，電力、廣電、媒體、企業(yè)、電信、移動(dòng)通信、高校、無人機(jī)云系統(tǒng)等等相關(guān)行業(yè)及學(xué)者已經(jīng)研究出各種解決方案[15-27]。薛浩等通過探索對云邊協(xié)同的5G PaaS 平臺關(guān)鍵技術(shù)的研究，以技術(shù)的角度詳細(xì)說明了5G PaaS 平臺下，邊緣計(jì)算平臺與云計(jì)算平臺的協(xié)同關(guān)系，并通過智能電網(wǎng)場景案例進(jìn)一步證實(shí)了云邊協(xié)同的可行性[15]。楊清波等利用Docker容器技術(shù)設(shè)計(jì)了調(diào)控云PaaS 平臺，并分析與驗(yàn)證了資源的合理調(diào)度、快速響應(yīng)、彈性伸縮等方面具有良好的效果[16]。李樂云介紹了專屬云與公有云相結(jié)合的“中華云”，并提出了媒體行業(yè)PaaS 平臺的核心架構(gòu)，利用大數(shù)據(jù)、容器Docker 等技術(shù)，給上層應(yīng)用提供高效率的運(yùn)維智能化、容器化彈性服務(wù)[18]。王夏洋設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于微服務(wù)架構(gòu)的中海油稅務(wù)管理系統(tǒng)，并將系統(tǒng)部署于PaaS 平臺，提升了系統(tǒng)的開發(fā)演化的穩(wěn)定性，縮短了應(yīng)用發(fā)布更新時(shí)間[20]。徐海勇等提出一種把 PaaS 技術(shù)應(yīng)用到中國移動(dòng)大數(shù)據(jù)平臺的方案，通過實(shí)踐證明了該平臺具有良好彈性伸縮能力，并且顯著提高系統(tǒng)資源的使用效率[24]。張琦等闡述了一種基于 Kubernetes架構(gòu)的云原生邊緣計(jì)算系統(tǒng) KubeEdge，將云原生應(yīng)用無縫延伸到靠近數(shù)據(jù)產(chǎn)生位置的邊緣側(cè)，實(shí)現(xiàn)了邊云、邊邊之間的應(yīng)用協(xié)同和統(tǒng)一微服務(wù)治理[25]。萬黎升等在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)PaaS 平臺下，提出基于調(diào)控云平臺上部署線路狀態(tài)感知監(jiān)測應(yīng)用及實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的工程方案[26]。史殿習(xí)等提出了一種面向多無人機(jī)協(xié)同飛行控制的云系統(tǒng)架構(gòu) UAV3CA，通過云端 PaaS 抽象封裝無人機(jī)及其上資源，可實(shí)現(xiàn)多無人機(jī)間信息數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)共享，并基于云端強(qiáng)大的存儲和計(jì)算能力完成多無人機(jī)的統(tǒng)一規(guī)劃及協(xié)同飛行控制[27]。

綜上所述，PaaS 平臺技術(shù)已經(jīng)得到IT 領(lǐng)域的普遍認(rèn)可，并且該平臺下，可以靈活部署多云融合、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算、微服務(wù)、容器、無人機(jī)云系統(tǒng)等等多種平臺，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的彈性高效化部署。同時(shí)應(yīng)用的開發(fā)迭代周期變得越來越短暫，給開發(fā)人員和管理人員提供了很好的支撐服務(wù)。

本文結(jié)合上述學(xué)者們的研究與應(yīng)用成果，設(shè)計(jì)了無線電監(jiān)測站無人機(jī)云PaaS 平臺技術(shù)架構(gòu)。無線電監(jiān)測站無人機(jī)云PaaS 平臺設(shè)計(jì)理念是結(jié)合5G時(shí)代的智能互聯(lián)網(wǎng)、無人機(jī)等技術(shù)對無線電監(jiān)測站基礎(chǔ)設(shè)施變革的發(fā)展趨勢及影響，充分應(yīng)用“大云物移智鏈”等現(xiàn)代信息技術(shù)，建立快速迭代、自動(dòng)部署、獨(dú)立高效的云原生一體化生態(tài)體系，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)萬物互聯(lián)、人機(jī)交互，打造狀態(tài)全面感知、信息高效處理、應(yīng)用便捷靈活的泛在無線電監(jiān)測站無人機(jī)云一體化管理平臺。

2.2 PaaS 平臺云節(jié)點(diǎn)體系架構(gòu)

無線電監(jiān)測站無人機(jī)云PaaS 平臺云節(jié)點(diǎn)體系架構(gòu)如圖5 所示，采用集中和分布相結(jié)合的分級部署模式，構(gòu)建跨調(diào)度機(jī)構(gòu)的“1 個(gè)國(分)主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)+N 個(gè)省(地)協(xié)同節(jié)點(diǎn)”的二級部署云節(jié)點(diǎn)體系。具體來講，全國各地區(qū)的國家無線電監(jiān)測中心劃分成若干個(gè)國（分）主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)，主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)之間用資源高速同步網(wǎng)互聯(lián)，實(shí)時(shí)同步相關(guān)數(shù)據(jù)。再把各省地中心監(jiān)測站作為協(xié)同節(jié)點(diǎn)，一個(gè)主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)集中管理若干（N）個(gè)省地協(xié)同節(jié)點(diǎn)，1 個(gè)省地協(xié)同節(jié)點(diǎn)管理所屬省內(nèi)所有各地市中心監(jiān)測站節(jié)點(diǎn)。1 個(gè)主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)與所屬若干（N）個(gè)協(xié)同節(jié)點(diǎn)之間也用資源高速同步網(wǎng)互聯(lián)，實(shí)時(shí)同步相關(guān)數(shù)據(jù)。全網(wǎng)特性上來看，采用無線電監(jiān)測站系統(tǒng)專網(wǎng)（基礎(chǔ)通信網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)）互聯(lián)，分層部署，地理分散，具有數(shù)據(jù)安全性高，完全可控等特點(diǎn)。數(shù)據(jù)層面，主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)所有所屬省地協(xié)同節(jié)點(diǎn)，協(xié)同節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)本省內(nèi)所有地市節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的匯集并向主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)同步/轉(zhuǎn)發(fā)相關(guān)數(shù)據(jù)。業(yè)務(wù)層面，主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)提供所管轄內(nèi)完整的全網(wǎng)模型服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)及業(yè)務(wù)應(yīng)用，協(xié)同節(jié)點(diǎn)基于本省業(yè)務(wù)在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型下開發(fā)運(yùn)行各自的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。硬件層面，各節(jié)點(diǎn)相互獨(dú)立運(yùn)行，自主管理。根據(jù)各省地市業(yè)務(wù)類型異構(gòu)情況，硬件架構(gòu)可以按需求配置，可以不統(tǒng)一，但是，軟件架構(gòu)上形成邏輯統(tǒng)一的整體。

圖5 無線電監(jiān)測站無人機(jī)云PaaS 平臺云節(jié)點(diǎn)體系架構(gòu)

2.3 無人機(jī)云PaaS 平臺整體技術(shù)架構(gòu)

無線電監(jiān)測站無人機(jī)云PaaS 平臺技術(shù)架構(gòu)，如圖6 所示。架構(gòu)從自下而上分為IaaS（Infrastructure as a Service）層基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)、PaaS層平臺即服務(wù)、SaaS（Software as a Service）層軟件即服務(wù)。

（1）IaaS 層

IaaS 層主要以各種基礎(chǔ)軟硬件設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施及移動(dòng)設(shè)備來實(shí)現(xiàn)整體資源的虛擬化與容器化。5G時(shí)代，隨著車聯(lián)網(wǎng)[28]、物聯(lián)網(wǎng)[29]以及各種網(wǎng)格化、智能化的監(jiān)測網(wǎng)[30]技術(shù)的迅猛發(fā)展與推廣，無線電監(jiān)測站無人機(jī)云平臺可以與監(jiān)測站的移動(dòng)指揮車聯(lián)網(wǎng)平臺，物聯(lián)網(wǎng)平臺（包括各種便攜式監(jiān)測、壓制、無人機(jī)操控移動(dòng)終端，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)、安全報(bào)警系統(tǒng)等），監(jiān)測網(wǎng)平臺等進(jìn)行深度融合，數(shù)據(jù)共享，協(xié)同高效化作戰(zhàn)。

圖6 無線電監(jiān)測站無人機(jī)云PaaS 平臺整體技術(shù)架構(gòu)圖

IaaS 層基礎(chǔ)平臺支持私有云、公有云、專屬云、邊緣云等多云協(xié)同的對接，通過能力建設(shè)、開放接口、流程再造等方式，融合多種業(yè)務(wù)的敏捷性生產(chǎn)和彈性化部署。在滿足傳統(tǒng)業(yè)務(wù)流程的同時(shí)，能夠?yàn)樾聵I(yè)務(wù)提供統(tǒng)一的內(nèi)容支撐、技術(shù)服務(wù)、數(shù)據(jù)分析等服務(wù)一體化的技術(shù)業(yè)務(wù)平臺，有效支撐無線電融合創(chuàng)新業(yè)務(wù)的快速發(fā)展。針對外部公有云與專屬云平臺，可以借助公有云CDN（Content Delivery Network）、計(jì)算、存儲、網(wǎng)絡(luò)等資源進(jìn)行管理調(diào)配，通過監(jiān)測站私有云IaaS 層的資源調(diào)度，向PaaS 層提供基礎(chǔ)資源。比如，監(jiān)測站私有云平臺與第三方公有云、專屬云、邊緣云提供商服務(wù)平臺之間，公安、民航、鐵路等第三方相關(guān)外部機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)交互等等。針對私有云平臺，利用大數(shù)據(jù)、虛擬化、容器、微服務(wù)等相關(guān)協(xié)同技術(shù)平臺服務(wù)來建立自己的私有云業(yè)務(wù)支撐，并通過管理、監(jiān)控、分配、調(diào)度等方式，使得私有云的IaaS 層基礎(chǔ)資源得到最大化的高效利用。

容器平臺包含運(yùn)行環(huán)境、資源調(diào)度和服務(wù)管理等功能，以開源的 Kubernetes、Docker 為基礎(chǔ)，支持多云協(xié)同的對接。容器平臺通過實(shí)時(shí)監(jiān)視，評估集群資源使用狀況，以冗余互備、負(fù)載均衡等技術(shù)，使整個(gè)系統(tǒng)中應(yīng)用容器性能維持均衡狀態(tài)，提高系統(tǒng)整體的運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)支撐平臺基礎(chǔ)資源快速彈性伸縮。統(tǒng)一的容器運(yùn)行環(huán)境，為快速的積木式應(yīng)用服務(wù)搭建提供了有力的平臺支撐，使各類應(yīng)用獨(dú)立運(yùn)行，資源高效共享。

（2）PaaS 層

PaaS 層利用相關(guān)技術(shù)平臺服務(wù)來實(shí)現(xiàn)整體平臺異構(gòu)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化以及開發(fā)、運(yùn)維、管理等，給SaaS 層提供高效化服務(wù)支撐。比如，大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺為無人機(jī)數(shù)據(jù)全流程一鍵式處理提供大數(shù)據(jù)存儲、管理、處理、服務(wù)于一體的工作平臺。資源管理平臺把各類視頻文件、圖片文件、工程文件等資源進(jìn)行統(tǒng)一科學(xué)分類管理，為上層應(yīng)用提供高效化數(shù)據(jù)共享文件服務(wù)。針對海量的監(jiān)測數(shù)據(jù)，利用GIS(Geographic Information System)[31]平臺建立完善的數(shù)據(jù)對比、分析、評估體系，實(shí)現(xiàn)無線電監(jiān)測數(shù)據(jù)的可視化。中間件服務(wù)為傳統(tǒng)應(yīng)用和微應(yīng)用提 供應(yīng)用運(yùn)行服務(wù)支撐，有效解決分布異構(gòu)問題。微服務(wù)平臺為傳統(tǒng)云計(jì)算業(yè)務(wù)服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供能力開放和引入、服務(wù)治理、輕量級服務(wù)網(wǎng)關(guān)，管理邊緣計(jì)算智能網(wǎng)關(guān)。開發(fā)平臺主要利用開發(fā)框架、公共組件庫、發(fā)布監(jiān)控、持續(xù)交付等開發(fā)部署平臺來實(shí)現(xiàn)各種移動(dòng)應(yīng)用、Web 應(yīng)用、大數(shù)據(jù)應(yīng)用的開發(fā)與交付。應(yīng)用開發(fā)平臺提供統(tǒng)一的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、管理標(biāo)準(zhǔn)、移動(dòng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、安全規(guī)范等，并且兼容無人機(jī)、智能手機(jī)、辦公系統(tǒng)等多種平臺，全面支撐業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，降低人力成本，大幅度提高研發(fā)效率。此外，公共業(yè)務(wù)、云安全、云管理等平臺來支撐業(yè)務(wù)應(yīng)用。SaaS 層用各種智能終端、移動(dòng)終端、辦公手段來實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層人機(jī)交互以及提供各種應(yīng)用服務(wù)化軟件。

3 結(jié)語

面對5G 時(shí)代無人機(jī)云平臺應(yīng)用發(fā)展態(tài)勢，結(jié)合我國當(dāng)前無人機(jī)監(jiān)管與應(yīng)用領(lǐng)域存在的問題點(diǎn)，闡述了無線電監(jiān)測站無人機(jī)云平臺協(xié)作關(guān)系，分析相關(guān)學(xué)術(shù)領(lǐng)域研究，提出無線電監(jiān)測站無人機(jī)云平臺技術(shù)架構(gòu)與構(gòu)建無人機(jī)云PaaS 平臺方案，為實(shí)現(xiàn)未來無線電監(jiān)測站無人機(jī)一體化管控與監(jiān)管，技術(shù)融合與協(xié)作，提供了一定的理論依據(jù)。面向未來，建立完善的無人機(jī)云平臺及各項(xiàng)技術(shù)的融合與發(fā)展是一個(gè)長遠(yuǎn)且充滿不確定性的過程，實(shí)現(xiàn)從潛力到現(xiàn)實(shí)的轉(zhuǎn)變，充滿了各種挑戰(zhàn)。下一步將繼續(xù)深入研究無線電監(jiān)測站無人機(jī)云平臺系統(tǒng)各項(xiàng)潛在性功能模塊與應(yīng)用，進(jìn)一步推動(dòng)和豐富云端系統(tǒng)的應(yīng)變能力，努力構(gòu)建復(fù)雜環(huán)境下的多無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)一體化云平臺建設(shè)目標(biāo)。