UAV AI 人工智慧 邊緣運算 5G技術 公共安全 影像識別 遠距監控

巡檢/保全/救援面面俱到 5G無人機迎來公共安全商機

2020-04-13
隨著無人機的發明,現今已協助改善人們許多生活不便之處;而5G世代的屆臨更成為其技術躍升的關鍵之一。有了智慧平台以及蜂巢式網路的導入,使得無人機如虎添翼,得以突破既有限制,不但深入改變危機處理模式,更使人們的安全更有保障。

 

無人駕駛航空器(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)簡稱為無人機,其全球市場在過去十年中大幅成長,現在已經成為商業、政府和消費應用的重要工具。無人機能夠支援諸多領域的解決方案,可以廣泛應用於建築、石油、天然氣、能源、公用事業和農業等領域。在通訊技術飛速發展的加持下,無人機應用正在以蓬勃的發展之勢在各個領域內發光發熱。

在通訊產業發展的20年中,從以語音為主的2G時代,發展到以資料為主的3G和4G時代,目前正在步入萬物互聯的5G時代。行動網路在繼續豐富人們的溝通和生活的同時,也向全產業數位化轉型提供能力,提高各產業的運作效率和服務品質。5G以全新的網路架構,提供10Gbps以上的頻寬、毫秒級延遲、較高密度連接,實現網路性能新的躍升。根據2018年世界無人機大會的預測,未來5年全球產業無人機產業將持續蓬勃發展,到2022年市場總值將達到150億美元。

無人機結合5G突破人力限制

有業者如芯訊通(SIMCom)和中國移動(成都)產業研究日前共同推出哈勃一號5G通訊模組的無人機,為疫情期間在巡檢、保全、救援中的應用之一。無人機在本次防疫過程中代替人力在第一時間到達現場,迅速展開作業,最大程度保護監督人員,有效阻隔病毒的傳染,並且利用高解析度影片傳輸設備和技術,快速將現場的視/音訊資訊傳回傳給地面設備指揮中心,供指揮者進行評估和決策;同時追蹤事件的發展態勢,幫助指揮中心實施不間斷指揮處理。無人機5G通訊模組結合中國移動中移淩雲(Link-cloud)無人機管理平台的遠距調度和影片接入,可清晰快速傳回畫面,讓指揮者清楚看到地面的即時情況,進而進行戰略部署。在公共安全作業中,無人機典型網路需求包括即時影片傳輸(多路徑)、飛行狀態監控、遠距操控以及網路定位。無人機以成本低、靈活性強、安全性高、受自然環境及地形影響較小、視角更佳等特點,越來越廣泛地應用於巡檢、保全、救援等領域(圖1)。

圖1  5G無人機保全系統示意圖

無人機是利用無線遙控和程式控制的不載人飛機,它涉及感測器技術、通訊技術、資訊處理技術、智慧控制技術以及航空動力推進等技術,是資訊時代高技術含量的產物。無人機價值在於形成空中平台,結合其他部件擴展應用,代替人類完成空中作業。而5G網路則賦予無人機更加強大的功能,即時高解析度影像傳遞、遠距低延遲控制、常時聯網等重要能力,全球將形成一個數以千萬計的無人機智慧型網路,7×24小時不間斷提供空拍、送貨、探勘等各種各樣的個人及產業服務,進而構成一個全新的、豐富多彩的「網聯天空」。

無人機串聯多方共促公共安全

無人機在公共安全監控市場需求巨大。根據預測,美國公共安全領域的無人機約占商業無人機總量的10%,預計到2020年市場規模約為51億元;按照中美未來公共安全支出比例估算,保守預計2020年中國國內公共安全市場空間約70億元。而無人機因為零人員傷亡、惡劣環境作業、強機動性、易操作等突出優點,使其成為公共安全監控領域的新星,市場潛力巨大。透過智慧無人機飛行平台以及5G蜂巢式網路能力的有效引入,促進了傳統保全產業轉型,以及多場景保全能力的智慧升級,將作為一種新型的保全解決方案模式,進而得到更加廣泛的應用、促進傳統保全服務商的智慧升級,以帶動整個產業的發展。

結合5G智慧應用無人機推進巡線效率

未來隨著無人機續航能力的增強,以及5G通訊模組的成熟,結合邊緣運算和人工智慧(AI)的應用,5G統整承載無人機飛控、影像、影片等資訊將成為可能。無人機與控制台皆與鄰近的5G基地台連接,在5G基地台側部署邊緣運算服務,實現影片、圖片、控制資訊的本地卸載,直接回傳至控制台,保障通訊延遲在毫秒等級,通訊頻寬在10Mbps以上。同時還可利用5G高速行動切換的特性,使無人機在相鄰基地台快速切換時保障任務的連續性,進而擴大巡線範圍到數公里範圍外,大幅提升巡線效率。

在巡檢、保全及救援場景中,無人機需要具有優良的飛行穩定性、較快的反應能力、不間斷進行現場即時追蹤,同時可以即時回傳高解析度影片,用於人眼或電腦AI的識別分析。具體來說,無人機此類任務的典型網路需求包括即時影片傳輸(多路徑)、飛行狀態監控、遠距操控以及網路定位。

在傳輸速率方面,以往保全任務通常使用1080P影片即時傳輸,隨著保全任務對影片解析度要求的逐漸提升,需要實現4K、8K高解析度影片的即時傳輸,對5G網路提出上行30~120Mbps的傳輸速率需求及延遲方面,在未來遠距操控延遲要求100ms以下,對應的無線網路側延遲要求約為20ms,對未來網路建設能力提出更高要求。

5G網路的大頻寬、低延遲即時影片流回傳至控制中心,融合AI深度學習能力快速分析影片,實現多手段的目標鎖定及即時追蹤監控,控制中心能透過5G網路向無人機飛行控制系統發送控制指令,大幅提升傳統無人機用於保全場景的效率,可達到全方位無死角的保全布控。

(本文由芯訊通提供,部分資料引用於《IMT-2020(5G)推進組5G無人機應用白皮書》)

 

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