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Dec 07, 2023

Was ist das Besondere an 5G-Drohnen?

Wenn es um Drohnen geht, wissen die meisten Menschen bereits, was es ist. Aufgrund ihres coolen Aussehens und ihrer praktischen Funktionen haben sich Drohnen in den letzten Jahren rasant weiterentwickelt und sind bei den Menschen beliebt geworden. Tatsächlich,

Wenn es um Drohnen geht, wissen die meisten Menschen bereits, was es ist. Aufgrund ihres coolen Aussehens und ihrer praktischen Funktionen haben sich Drohnen in den letzten Jahren rasant weiterentwickelt und sind bei den Menschen beliebt geworden. Tatsächlich wird die Drohnentechnologie nach dem Eintritt in die 5G-Ära eine weitere sprunghafte Entwicklung erleben. Mit der Unterstützung von 5G werden auch die Leistungs- und Einsatzszenarien von Drohnen deutlich verbessert. Heute sprechen wir über die Veränderungen, die 5G für Drohnen mit sich bringt, und darüber, was sie so besonders macht.

Bevor wir einen Blick auf die 5G-Drohnen werfen, beginnen wir zunächst mit den regulären bzw. herkömmlichen Drohnen. Ein unbemanntes Luftfahrzeug (UAV) ist ein Luftfahrzeug, das mithilfe einer drahtlosen Fernbedienung oder Programmsteuerung bestimmte Flugaufgaben ausführt. Der größte Unterschied zu einem Flugzeug besteht natürlich darin, ob sich Menschen an Bord des Flugzeugs befinden. UAVs gibt es in verschiedenen Typen und können in Starrflügel-UAVs, Drehflügel-UAVs, Schlagflügel-UAVs, Schirmflügel-UAVs und unbemannte Luftschiffe unterteilt werden. Das beliebteste davon ist das Drehflügel-UAV, das die meisten von uns einfach als Drohne kennen. Diese Art von Drohne wird derzeit häufig in verschiedenen gesellschaftlichen Bereichen eingesetzt, beispielsweise bei der Verbreitung von Pestiziden durch Drohnen, in der Drohnenlogistik, bei Filmaufnahmen mit Drohnen, bei Drohnen-Lichtshows und so weiter.

Bei diesen Drohnen erfolgt die Datenübertragung zwischen der Fernbedienung und der Drohne über WLAN oder Bluetooth. Wie wir alle wissen, ist die Kommunikationsreichweite von WLAN oder Bluetooth sehr begrenzt. Am Beispiel von WLAN kann es normalerweise nur innerhalb der Sichtweite von 300 bis 500 Metern gesteuert werden. Unter bestimmten Bedingungen kann sie jedoch mehr als 1 Kilometer erreichen. Bluetooth ist normalerweise weniger. Dadurch wird die Flugreichweite von UAVs erheblich eingeschränkt.

Als Drohnenpilot darf man die Drohne nicht zu weit fliegen, da es sonst zu einer Unterbrechung der Kommunikation kommen kann. Dies kann dazu führen, dass die Drohne verloren geht. Infolgedessen entwickelten Ingenieure eine völlig neue Kommunikationsmethode für Drohnen, nämlich die vernetzten Drohnen.

Vernetzte Drohnen nutzen tatsächlich Mobilfunkkommunikationsnetze, um Drohnen zu verbinden und zu steuern. Vereinfacht ausgedrückt geht es darum, Basisstationen zur Vernetzung von Drohnen zu nutzen. Im Vergleich zu WLAN verfügen Mobilfunk-Basisstationen über einen größeren Abdeckungsbereich. Dadurch wird die Kommunikation von Drohnen flexibler und zuverlässiger.

Die Kommunikation zwischen dem UAV und dem Boden dient jedoch hauptsächlich drei Zwecken: Bildübertragung, Datenübertragung und Fernsteuerung. Die Bildübertragung stellt höchste Anforderungen an die Kommunikationsfähigkeit von UAVs.

Wenn wir Wi-Fi-Punkt-zu-Punkt-Kommunikation verwenden, beträgt die Kommunikationsentfernung im Allgemeinen nicht mehr als 500 Meter. Aus diesem Grund kann die Bildübertragungsfähigkeit 1080p (Auflösung 1920×1080, was zu Ultra-Clear gehört) erreichen, etwa 30 Bilder pro Sekunde. Wenn Sie jedoch vernetzte Drohnen mit 4G-LTE-Mobilfunktechnologie verwenden und eine Basisstation vorhanden ist, ist die Bildübertragung nicht durch die Entfernung begrenzt. Die Fähigkeit liegt jedoch hauptsächlich bei etwa 720p (Auflösung 1280×720). Wenn Sie ein Luftbild (große Entfernung) mit einer Auflösung von 720p oder 1080p aufnehmen, ist die Ausgabe aufgrund der großen Entfernung nicht klar.

In Bezug auf die Positionierung beträgt die Positionierungsgenauigkeit des bestehenden 4G-Netzes (4G bezieht sich auf das Mobilfunknetz der 4. Generation) im Luftraum etwa mehrere zehn Meter. Hinsichtlich der Luftraumabdeckung können 4G-Netze nur Anwendungen innerhalb eines Luftraumbereichs von 120 Metern abdecken. Oberhalb von 120 Metern besteht die Gefahr, dass Drohnen den Kontakt verlieren. Alles in allem haben die aktuellen 4G-Netzwerk- und Wi-Fi-Netzwerkdrohnen zu viele Anwendungsszenarien und das Benutzerpublikum ist zu klein. Dies erschwert die Popularisierung auf dem Benutzermarkt und schränkt seine langfristige Entwicklung und Wertschöpfung ein.

Aufgrund der Unzulänglichkeit von 4G und Wi-Fi benötigen wir eine leistungsfähigere Mobilfunkkommunikationstechnologie, nämlich 5G. Was genau wird 5G für Drohnen bringen? Schauen wir sie uns einzeln an.

Schauen wir uns zunächst einmal die Bildqualität an, die wir von Drohnen einfangen können. Die theoretische Bandbreite von 5G kann mehr als 20 Gbit/s erreichen. Theoretisch ist die Netzwerkgeschwindigkeit von 5G mehr als zehnmal so hoch wie die von 4G. Mit der Unterstützung dieser Rate, 720p und 1080p, können sogar 4K- oder sogar 8K-Ultra-High-Definition-Videos perfekt unterstützt werden.

Im Vergleich zur statischen Perspektive von Kameras am Boden mit niedrigem Breitengrad erzielen Drohnen in Kombination mit 5G einen dynamischen, ultrahochauflösenden Weitwinkel-Übersichtseffekt mit hohem Breitengrad. Mit der Unterstützung von 5G können Drohnen außerdem eine 360°-Panoramakamera für mehrdimensionale Aufnahmen hochfahren. Drohnenpiloten am Boden können durch eine VR-Brille frei in alle Richtungen und aus mehreren Winkeln schauen. Mit anderen Worten, das UAV ist wirklich zu einem „Auge am Himmel“ geworden, das sehr klar und frei ist.

Das 5G-Netzwerk verfügt außerdem über die Kapazität für extrem niedrige Latenzzeiten. Dies kann zu einer Übertragungslatenz im Millisekundenbereich führen (weniger als 20 ms oder sogar 1 ms und 4G beträgt mehr als 50 ms). Dadurch kann die Drohne schneller auf Befehle vom Boden reagieren. Außerdem können Drohnenpiloten am Boden die Drohne präziser steuern.

5G kann auch eine Positionierungsgenauigkeit im Zentimeterbereich bieten, die weit über dem Zehn-Meter-Bereich von 4G und dem Meter-Bereich von GPS liegt. Auf diese Weise kann es die Fluganforderungen komplexer Geländeumgebungen wie städtischer Gebiete vollständig erfüllen. 5G nutzt ein Massive-MIMO-Massive-Antennen-Array und Beamforming-Technologie. Dadurch kann die Phase des Sendesignals jeder Antenne flexibel und automatisch angepasst werden. Dies ist nicht nur in horizontaler, sondern auch in vertikaler Richtung möglich.

Auch im Hinblick auf die Flugdatensicherheit von Drohnen hat 5G im Vergleich zu 4G oder WLAN offensichtliche Vorteile. Der Datenübertragungsprozess von 5G ist sicherer und zuverlässiger. Außerdem ist es nicht leicht, den drahtlosen Kanal zu stören oder zu überfallen.

Neben der Lösung des Problems der Kommunikationsfähigkeiten zwischen UAVs und Basisstationen hat 5G auch große Verbesserungen an der UAV-Systemunterstützungsplattform vorgenommen. Bei der regulären Wi-Fi-Punkt-zu-Punkt-Kommunikation verfügt der Bodenteil nur über eine Fernbedienung und ein Mobiltelefon. Daher ist das Nutzungsszenario sehr begrenzt. Allerdings ist mit 5G die Zahl der Drohnen, die an das 5G-Netz angeschlossen werden können, nahezu unbegrenzt.

Nach Prognosen von Berufsverbänden wird die Zahl der Verbraucherdrohnen weltweit im Jahr 2020 16 Millionen Einheiten erreichen und der Produktionswert der gesamten Drohnenindustrie wird 127,3 Milliarden US-Dollar erreichen. Wenn 5G einen guten Start hat, werden diese Zahlen zweifellos noch weiter steigen. Die grenzüberschreitende Integration zwischen 5G und Drohnen ist tatsächlich eine Innovation in der digitalen Transformation der gesamten Branche. Es könnte uns mehr Inspiration für den Einsatz von 5G in anderen Bereichen wie dem industriellen Internet der Dinge geben.