文/高宏 于萍

近年來，無人機在應(yīng)急通信領(lǐng)域的應(yīng)用日漸頻繁，為應(yīng)急保障提供了技術(shù)支撐，但仍存在諸多受限因素，無人機的應(yīng)用在技術(shù)、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(zāi)害調(diào)查報告公布。經(jīng)國務(wù)院調(diào)查組調(diào)查認定，這是一場因極端暴雨導(dǎo)致嚴重城市內(nèi)澇、河流洪水、山洪滑坡等多災(zāi)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(zāi)害。在抗擊這場特大暴雨災(zāi)害中，“翼龍”應(yīng)急救災(zāi)型無人機連續(xù)兩天在當(dāng)?shù)丶芷稹案呖栈尽保瓿闪藨?yīng)急通信保障任務(wù)。

在剛剛發(fā)布的《“十四五”國家應(yīng)急體系規(guī)劃》中，無人機在應(yīng)急通信中應(yīng)用列入其中。應(yīng)急通信保障作為應(yīng)急救援重要的組成部分，無人機的應(yīng)用還需要在技術(shù)、管理和人才等方面加大推進力度。

無人機在應(yīng)急通信保障中的重要作用

近年來無人機頻繁被應(yīng)用于應(yīng)急通信保障

隨著無人機技術(shù)的成熟和普及，無人機基站應(yīng)急通信正在各類突發(fā)事件應(yīng)急保障中逐漸得到應(yīng)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(yīng)急基站是最早應(yīng)用于搶險救災(zāi)的高空基站。旋翼無人機作為應(yīng)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(nèi)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(yīng)急通信應(yīng)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(yīng)急通信保障。2017 年九寨溝地震后，中國移動緊急調(diào)運了旋翼無人機的高空基站，到達地震災(zāi)區(qū)后，及時恢復(fù)了周邊30 多平方千米受災(zāi)區(qū)域的手機信號。

其次，翼龍-2H 應(yīng)急救災(zāi)型無人機填補了我國固定翼無人機在應(yīng)急通信中的空白。相比旋翼無人機，固定翼無人機（見圖1）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(shè)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(zāi)區(qū)域應(yīng)急廣播、災(zāi)區(qū)用戶對外通信等服務(wù)。2021 年7 月的河南特大暴雨災(zāi)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(zāi)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(zāi)區(qū)應(yīng)急救援行動。

圖1 固定翼無人機

無人機為5G 在應(yīng)急通信領(lǐng)域應(yīng)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(shè)成本低、資源配置優(yōu)等特點，將5G 技術(shù)部署在基于高空的無人機平臺應(yīng)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(yīng)急通信保障優(yōu)勢。面對應(yīng)急救援中通信基礎(chǔ)設(shè)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(yīng)急救援指揮通信協(xié)調(diào)能力不足等問題，5G 技術(shù)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(luò)高帶寬特性，可以將應(yīng)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(luò)實現(xiàn)多方高清視頻傳送。當(dāng)應(yīng)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(yīng)急通信系統(tǒng)，為現(xiàn)場臨時指揮系統(tǒng)各應(yīng)用終端之間提供高帶寬服務(wù)。

其次，利用5G 網(wǎng)絡(luò)切片的特性，配以無人機空中基站，可以實現(xiàn)在應(yīng)急現(xiàn)場臨時組建5G 應(yīng)急覆蓋，并在現(xiàn)場指揮直接下載業(yè)務(wù)流，現(xiàn)場應(yīng)急視頻交互無需通過遠程的核心網(wǎng)絡(luò)進行交互，使現(xiàn)場指揮更高效。

無人機在應(yīng)急通信保障中存在的問題

各類無人機在應(yīng)急通信中都存在受限因素

目前，國內(nèi)外在應(yīng)急通信領(lǐng)域使用較多的系留無人機（見圖2）、旋翼無人機和固定翼無人機都受自身條件所限，在應(yīng)用中存在不足。

圖2 系留無人機中繼通信系統(tǒng)

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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(chǔ)設(shè)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(yīng)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(fēng)等自然災(zāi)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(dǎo)航信號對無人機操控存在較大的干擾。

配套設(shè)施和政策不足制約應(yīng)用

首先，無人機相關(guān)配套設(shè)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(zāi)害中，赴鄭州保障應(yīng)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(yīng)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(yīng)急預(yù)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(shù)不斷在通信領(lǐng)域中得到應(yīng)用，需要對《國家通信保障應(yīng)急預(yù)案》進行必要的修訂工作。

如2020 年12 月，工信部在《國家應(yīng)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?qū)Ｂ毣l(fā)展”等內(nèi)容，修訂現(xiàn)有應(yīng)急通信保障政策十分迫切。

專業(yè)人才缺乏亟待解決

應(yīng)急通信作為無人機工業(yè)應(yīng)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(xùn)，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(nèi)部建立一套集日常保養(yǎng)、訓(xùn)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(wù)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(lǐng)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(shù)、了解應(yīng)急保障需求的人才，是亟待解決的問題。

推進無人機在應(yīng)急通信領(lǐng)域應(yīng)用的建議

加強頂層規(guī)劃設(shè)計

第一，將無人機在應(yīng)急通信保障中的應(yīng)用納入國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展和應(yīng)急保障的整體戰(zhàn)略體系。加強5G 在應(yīng)急通信中技術(shù)研究，建立國家主導(dǎo)、地方支持、企業(yè)運營的空天地一體應(yīng)急通信保障體系。

第二，進一步梳理無人機在應(yīng)急通信中的應(yīng)用特點和發(fā)展需求。重點研究系留無人機（見圖3）、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(yīng)急保障需求，形成高中低檔配置的無人機應(yīng)急通信保障體系。

圖3 系留無人機應(yīng)用于應(yīng)急通信

加快新技術(shù)應(yīng)用和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

第一，加快大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等技術(shù)的應(yīng)用，使應(yīng)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(shù)在應(yīng)急通信保障中扮演更加重要的角色。

第二，適應(yīng)我國應(yīng)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(shù)和新模式，使這些成為應(yīng)急通信保障的有效手段。

第三，緊跟我國通信技術(shù)的發(fā)展，支持預(yù)先研究，讓暢通高效、安全可靠的應(yīng)急通信保障系統(tǒng)在中國特色的應(yīng)急體系建設(shè)中發(fā)揮應(yīng)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(shè)跑道、機場等無人機用基礎(chǔ)設(shè)施，建成一批無人機應(yīng)急通信保障基地，布局完備的無人機國家應(yīng)急保障通信網(wǎng)絡(luò)。

完善相關(guān)支持政策

第一，在《國家通信保障應(yīng)急預(yù)案》修訂工作中，將無人機等新技術(shù)的應(yīng)用納入到預(yù)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(yīng)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(zhì)人才培養(yǎng)，讓人才在數(shù)量和質(zhì)量上都有所提升。第四，加大財政支持力度，支持試點示范應(yīng)用，逐步擴大應(yīng)用規(guī)模，不斷降低無人機應(yīng)急通信維護和使用成本。