科普 | 翼龍通信無人機救災的？

昨天，關于翼龍無人機救災的新聞，刷屏了整個網(wǎng)絡。

由國家應急管理部緊急調(diào)派的翼龍-2H應急救災型無人機，搭載中國移動的****設備，從貴州安順出發(fā)，連續(xù)出動兩次，分別趕赴河南省鞏義市米河鎮(zhèn)以及鄭州市中牟縣阜外華中心血管病醫(yī)院，執(zhí)行應急通信網(wǎng)絡保障任務。

昨天因為南京突發(fā)疫情的原因，小棗君忙著排隊做全員核酸檢測，所以沒能第一時間進行撰文分析。

今天趕個晚集，剛好寫點更有深度的內(nèi)容，分析一下這個事件的前前后后。

▉ 無人機通信的技術利弊

贊美的話我就不說了，直接看技術。

無人機通信，嚴格來說分為兩種。一種是為了實現(xiàn)無人機飛行控制而進行的通信（例如無人機表演），另一種是指利用無人機提供區(qū)域內(nèi)的通信保障服務。我們今天講的，主要是后者，姑且稱為無人機通信保障。

其實，無人機通信保障，并不是什么新鮮事物。

2008年汶川地震發(fā)生的時候，地面****微波線纜等通信設備幾乎全毀，導致災區(qū)徹底失聯(lián)。當時，空軍派出了15名空降兵勇士，攜帶2部海事衛(wèi)星電話，冒險跳傘進入災區(qū)，才算恢復了聯(lián)系。

災后，通信及應急管理等有關部門汲取經(jīng)驗教訓，重點加強了應急通信保障能力的建設。隨著無人機技術的成熟和普及，無人機****應急通信也成為了一個熱門的研究方向，吸引了不少學者進行研究，也有了一些成果。

2017年九寨溝發(fā)生地震后，中國移動緊急調(diào)運了一套無人機高空****，連夜送達地震災區(qū)，用于恢復周邊30多平方公里受災區(qū)域的手機信號。這是國內(nèi)無人機高空****在地震救災中的首次應用，當時也引起了不小的轟動。

需要注意的是，在這次翼龍-2H應急救災型無人機出現(xiàn)之前，我們看到的幾乎所有無人機高空****，都屬于旋翼無人機。

它們的特點是運輸方便，起降和操控（相對）容易，可以空中懸停。缺點也很明顯：飛行高度和移動范圍有限，且受限于電池續(xù)航能力，留空時間較短。

有些旋翼無人機的下方，會有一根線纜與地面相連，進行數(shù)據(jù)回傳或者提供電力。這種無人機，也稱為系留式無人機。

這次出現(xiàn)的翼龍-2H應急救災型無人機，之所以引起轟動，其中一個主要的原因，就是它是首次將固定翼無人機應用于應急通信保障任務。

相比旋翼無人機，這種固定翼無人機飛行高度高，飛行距離遠，覆蓋范圍大，優(yōu)勢明顯。

不過，因為和地面之間沒有有線連接，所以它只能通過無線回傳的方式，建立與核心網(wǎng)設備之間的聯(lián)系。

這種無線回傳，基本上只能通過衛(wèi)星通信系統(tǒng)實現(xiàn)。所以，翼龍-2H通信應急保障任務的難點，除了飛行平臺本身之外（翼龍算是航空工業(yè)集團的成熟平臺），就是空天鏈路的建立和調(diào)測。

空天一體化，這幾年是通信領域的重點研究方向，也是6G的主要方向。埃隆馬斯克的星鏈計劃，更是大大刺激了人們對衛(wèi)星通信的關注。

這次翼龍-2H刷屏網(wǎng)絡，大家表面上看到的是無人機大放光彩，實際上背后真正發(fā)揮作用的，是衛(wèi)星。

我們再來看看這次任務的具體執(zhí)行情況：

7月21日下午14:22，翼龍-2H應急救災型從安順機場起飛，歷時4.5個小時抵達鞏義市，18時21分進入米河鎮(zhèn)通信中斷區(qū)，為50平方公里范圍提供長時穩(wěn)定連續(xù)信號覆蓋。

截止20時，空中****累計接通用戶2572個，產(chǎn)生流量1089.89M，單次最大接入用戶648個。

此次任務，無人機在任務區(qū)內(nèi)作業(yè)時間共計8小時8分。無人機除了搭載通信設備，為受災人員提供移動網(wǎng)絡信號之外，還應用CCD航測相機、EO光電設備和SAR合成孔徑雷達，對受災區(qū)域進行拍照和監(jiān)測，實時將有關信息回傳至指揮中心，有效支持了災區(qū)的應急救援行動。

7月22日6時15分，翼龍-2H應急救災型無人機返場降落，飛行近16小時。

從上面的文字，我們可以看出幾點細節(jié)。

首先，作業(yè)時間問題。

因為機場距離較遠，無人機飛行在途時間較長（單程4小時以上），所以，在災區(qū)的實際作業(yè)時間，并不是太久（大約8個小時，其中5小時用于覆蓋信號）。

相信隨著這次翼龍-2H的成功實踐，應急管理部會在全國各個片區(qū)部署多個無人機基地，實現(xiàn)就近支援。

其次，載荷量問題。

翼龍2無人機最大起飛重量4200公斤，外掛載荷超過500公斤。按理來說，這個載荷量不算低。

但是，我們要知道，無人機需要執(zhí)行多項任務（航拍等），掛載多種吊艙，所以，留給通信設備和配套電源的空間和重量配額有限，這限制了無人機通信保障服務的能力。

第三，多運營商支持問題。

本次任務，無人機只攜帶了中國移動的****設備，聯(lián)通和電信用戶無法獲取信號。后續(xù)的話，希望能夠有支持三家運營商基本通信頻段的全網(wǎng)通通信設備吊艙，作用會更大。

或者，希望各家運營商都有自己的無人機，幫到更多的災民。

第四，價格成本問題。

應急保障，人命大于天，所以，成本問題可以稍微往后靠。

這次翼龍出動，尚不清楚具體的成本是多少，但估計費用不低（硬件成本、油費、人力成本、衛(wèi)星鏈路租用等）。如果能大幅降低成本，將有利于這項技術的進一步普及，包括前面所說的全國各區(qū)域布點。

第五，帶寬容量問題。

“累計接通用戶2572個，產(chǎn)生流量1089.89M，單次最大接入用戶648個”。說實話，就50平方公里的覆蓋范圍而言，這個數(shù)據(jù)并不算多（即便是農(nóng)村地區(qū)），遠不如一個普通的宏站。

一方面，可能說明還有大量的用戶因為身處室內(nèi)的原因，未能搜索到高空無人機****的信號，另一方面，也可能是無人機****本身的能力瓶頸。

無人機****最大的弱點，就在于通信容量。衛(wèi)星鏈路回傳帶寬的限制，決定了災區(qū)人民看視頻玩游戲是不太現(xiàn)實的，能保證通話、****和微信，就已經(jīng)很不錯了。

以上問題，相信隨著時間的推移、技術的發(fā)展，會逐漸得到解決。

▉ 應急通信的更多思考

接下來，我們延伸一下話題，再簡單說說應急通信。

應急通信是一個重要的通信細分領域。根據(jù)災害級別和范圍的不同，手段也不太一樣。

例如演唱會或體育賽事這樣的區(qū)域性應急通信，往往出動應急通信車，就足以應付了。

而地震、洪水、海嘯甚至恐怖襲擊的話，應急通信車肯定沒用，基本上都要靠衛(wèi)星終端。

說實話，目前我國在商用（民用）衛(wèi)星的市場化方面還是存在很大不足的。

全球主流的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，都是國外的服務提供商（海事衛(wèi)星inmarsat、銥星iridium、歐星THURAYA等）。國內(nèi)不少黨政單位，包括抗災應急，也在用國外商用衛(wèi)星電話。這顯然是不太合適的。

對于應急通信保障來說，保密性要求不是特別高，更關鍵的是普及。普及的話，又取決于成本。

如果國內(nèi)民用衛(wèi)星電話能夠做大做強，那么可以進一步降低衛(wèi)星使用成本，讓衛(wèi)星接收終端可以下沉普及到村鎮(zhèn)一級，將有效應對重大自然災害。

另外，我還想提一點：我們在應急通信保障技術方面，其實還有很大的想象空間。

突發(fā)奇想一下，我們有通信無人機，通信保障車，為什么不考慮研發(fā)一個通信無人船呢？基于MESH自組網(wǎng)技術的無人通信船，攜帶****，穿梭在淹沒的城市或農(nóng)村區(qū)域，為災民提供應急通信保障服務，也會非常有用

此外，高空熱氣球、****等，也都可以用于應急通信保障。這些此前都有先例，只不過尚未成熟，我們應該鼓勵研究和嘗試。

最后的最后，我再提醒大家一下：通信技術在重大自然災害面前，并不是只有應急通信保障這一個作用。它更大的作用，其實是災害預防和預警。

如果數(shù)字物聯(lián)技術能夠充分落地，我們將大幅減少災害帶來的損失。

例如這次河南洪災。我們在視頻上看到的危急場面，很多都是居民未能及時防范造成的。

如果關鍵河流、庫區(qū)、涵洞、隧道都有水位數(shù)字傳感器，實時匯報水位變化，通過洪災預警系統(tǒng)對居民進行****提醒，肯定有助于減少損失，挽救生命。

四川建成的地震預警系統(tǒng)，就是一個很好的例子。

此外，今年發(fā)生的多次重大傷亡事故，包括5·26廣州江門井下中毒事故、6·13湖北十堰燃氣爆炸事故、7·12蘇州酒店倒塌事故，其實借助城市物聯(lián)傳感網(wǎng)絡，都可以有效預防或者預警。

面對各種各樣的自然災害，數(shù)字技術還有很大的潛力可以挖掘，我們廣大通信人和IT人，還有很多地方可以努力。

終有一天，當我們真正建成數(shù)字城市、數(shù)字世界的時候，面對自然災害，我們將進行更為有力的反擊。

好了，以上就是今天文章的全部內(nèi)容。最后，再次為河南災區(qū)加油，希望早日度過難關，生活恢復正常。順便提醒一下，臺風煙花即將登陸，希望大家多多注意安全！