張冉
摘 ? 要:《無(wú)人機(jī)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)創(chuàng)業(yè)實(shí)踐》課程是在國(guó)家提倡大眾創(chuàng)業(yè)萬(wàn)眾創(chuàng)新的背景下,我校開(kāi)設(shè)的一門(mén)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐課程,有力的推動(dòng)了我校航空內(nèi)涵建設(shè)。隨著5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和成熟,開(kāi)展基于5G網(wǎng)絡(luò)的《無(wú)人機(jī)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐》教學(xué)研究具有十分重要的意義。本文介紹了5G網(wǎng)絡(luò)下無(wú)人機(jī)的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用范圍,并嘗試與企業(yè)聯(lián)合開(kāi)展5G無(wú)人機(jī)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐,并建立了5G無(wú)人機(jī)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室,為學(xué)生搭建良好的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐平臺(tái)。
關(guān)鍵詞:5G網(wǎng)絡(luò) ?無(wú)人機(jī) ?創(chuàng)新創(chuàng)業(yè) ?教學(xué)研究
中圖分類(lèi)號(hào):G71 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào):1674-098X(2019)09(b)-0213-02
《無(wú)人機(jī)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐》是我校為了建設(shè)以航空為主要特色的高水平應(yīng)用型大學(xué)而開(kāi)設(shè)的一門(mén)特色課程,該課程是在介紹無(wú)人機(jī)相關(guān)基本知識(shí)的基礎(chǔ)上,鼓勵(lì)學(xué)生開(kāi)展與無(wú)人機(jī)相關(guān)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐活動(dòng)。目前國(guó)內(nèi)開(kāi)展無(wú)人機(jī)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程的高等院校并不多,因此該課程可借鑒的相關(guān)教學(xué)理論和實(shí)踐案例并不多見(jiàn)。而且目前的無(wú)人機(jī)的控制多是基于wifi和4G網(wǎng)絡(luò)信號(hào),受時(shí)延和控制距離的影響,其應(yīng)用領(lǐng)域受到一定的限制。隨著5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來(lái),有必要開(kāi)展基于5G網(wǎng)絡(luò)的《無(wú)人機(jī)創(chuàng)新創(chuàng)新實(shí)踐》的教學(xué)研究。
1 ?應(yīng)用于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教學(xué)的基于5G網(wǎng)絡(luò)的無(wú)人機(jī)
5G網(wǎng)絡(luò)是智能社會(huì)、萬(wàn)物互聯(lián)的基礎(chǔ)。五代移動(dòng)通信技術(shù)(5th-Generation,簡(jiǎn)稱(chēng)5G)是最新一代蜂窩移動(dòng)通信技術(shù),5G網(wǎng)絡(luò)的主要優(yōu)勢(shì)在于數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達(dá)10Gbit/s,相比于4G網(wǎng)絡(luò)快100倍,另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是較低的網(wǎng)絡(luò)延遲,低于10毫秒,而4G為30~70ms。目前4G網(wǎng)絡(luò)和Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)下的無(wú)人機(jī),由于在定位精度和覆蓋空域等限制較多,制約它的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展和價(jià)值發(fā)揮。因此基于5G網(wǎng)絡(luò)的無(wú)人機(jī)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)案例,具有以下顯著優(yōu)勢(shì):
(1)在高傳輸速率的支持下,支持4K超高清視頻,實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)高緯度的超高清廣角俯視效果。
(2)毫秒級(jí)的傳輸時(shí)延將使無(wú)人機(jī)響應(yīng)地面命令更快,地面飛手對(duì)無(wú)人機(jī)的操控更加精確;厘米級(jí)定位精度可滿(mǎn)足城區(qū)復(fù)雜地形環(huán)境的飛行需求。
(3)在無(wú)人機(jī)的飛行數(shù)據(jù)安全保障方面,5G的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程更加安全可靠,無(wú)線(xiàn)信道不容易被干擾或入侵。
(4)憑借5G的海量連接特性,5G網(wǎng)絡(luò)可以接入的無(wú)人機(jī)數(shù)量,理論上每平方公里可以接入100萬(wàn)個(gè)終端。
2 ?5G無(wú)人機(jī)的教學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域
5G無(wú)人機(jī)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的教學(xué)應(yīng)用。(1)業(yè)務(wù)場(chǎng)景:農(nóng)田藥物噴灑和農(nóng)田信息測(cè)繪。(2)價(jià)值主張:藥物噴灑提升效率20倍,成本降低30%。工作效率由10~20畝/天/人提高到300~400/畝/天/機(jī)。實(shí)現(xiàn)勘察作業(yè)實(shí)時(shí)高清,飛行狀態(tài)監(jiān)控,網(wǎng)絡(luò)定位,智能化計(jì)算。(3)技術(shù)指標(biāo):噴灑應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸速率10mbps,測(cè)繪應(yīng)用(8k)數(shù)據(jù)傳輸速率120mbps;時(shí)延為20ms;覆蓋高度:噴灑作業(yè)10m,測(cè)繪作業(yè)200~300m;定位精度小于0.1m。
5G無(wú)人機(jī)在巡檢領(lǐng)域的教學(xué)應(yīng)用。(1)業(yè)務(wù)場(chǎng)景:電力巡檢、基站塔臺(tái)、輸油管道。(2)價(jià)值主張:電力巡檢人工作業(yè)2h,無(wú)人機(jī)10min,效率提升12倍。作業(yè)人員人身安全保障;安全智能遙控,高效數(shù)據(jù)采集。(3)技術(shù)指標(biāo):4k高清圖傳場(chǎng)景速率為50mbps以上;時(shí)延為30ms;覆蓋高度:電力、基站巡檢作業(yè)為50~100m,輸油管道巡檢為3km。
5G無(wú)人機(jī)在物流領(lǐng)域的教學(xué)應(yīng)用。(1)業(yè)務(wù)場(chǎng)景:物流快遞。(2)價(jià)值主張:提升配送效率,更好用戶(hù)體驗(yàn)。配送效率至分鐘級(jí),成本降低70%。飛行狀態(tài)監(jiān)控及網(wǎng)絡(luò)定位。(3)技術(shù)指標(biāo):傳輸速率為30mbps;時(shí)延為5ms;覆蓋高度:末端物流為100m,支線(xiàn)物流為3km;定位精度小于1m。
5G無(wú)人機(jī)在安保領(lǐng)域的教學(xué)應(yīng)用。(1)業(yè)務(wù)場(chǎng)景:消防監(jiān)控、治安巡邏、反恐監(jiān)控、邊防巡檢。(2)價(jià)值主張:警用安防巡查效率提升50%;高清實(shí)時(shí)視頻,網(wǎng)絡(luò)定位,智能化大數(shù)據(jù)分析。(3)技術(shù)指標(biāo):傳輸速率為50mbps;時(shí)延為20ms;覆蓋高度100m;定位精度小于1m。
5G無(wú)人機(jī)在水務(wù)領(lǐng)域的教學(xué)應(yīng)用。(1)業(yè)務(wù)場(chǎng)景:水質(zhì)監(jiān)測(cè)、日常巡查、水文數(shù)據(jù)獲取、防汛抗洪、 水土保持監(jiān)測(cè)。(2)價(jià)值主張:無(wú)人機(jī)荷載多光譜相機(jī)進(jìn)行水體地物光譜采集,利用采集的多光譜影像,通過(guò)自主研發(fā)的 聚類(lèi)分析算法,對(duì)多光譜遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行針對(duì)水質(zhì)特征的影像聚類(lèi)分析,得出水質(zhì)狀況定性結(jié)論。結(jié)合抽樣水樣檢測(cè)數(shù)據(jù)獲得定量數(shù)據(jù),綜合分析,可總體掌握監(jiān)測(cè)水域的水質(zhì)狀況。(3)技術(shù)指標(biāo):傳輸速率為30mbps;時(shí)延為5ms;覆蓋高度為50m;定位精度小于5m。
3 ?與企業(yè)聯(lián)合開(kāi)展5G無(wú)人機(jī)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐
為了給學(xué)生提供良好的5G無(wú)人機(jī)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐平臺(tái),我校與中國(guó)聯(lián)通濱州分公司簽署了關(guān)于5G無(wú)人機(jī)的合作協(xié)議。合作內(nèi)容包括:(1)雙方相互明確對(duì)方為戰(zhàn)略合作伙伴。(2)聯(lián)通公司將致力于5G網(wǎng)絡(luò)部署戰(zhàn)略規(guī)劃、5G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)研究,在不違反其商業(yè)原則的前提下為我校提供5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。(3)聯(lián)合開(kāi)展科學(xué)研究。聯(lián)合在工業(yè)能源、教育、人工智能與機(jī)器人、無(wú)人機(jī)等5G應(yīng)用的重點(diǎn)領(lǐng)域進(jìn)行業(yè)務(wù)探索,聯(lián)合開(kāi)展行業(yè)需求洞察與研究,共同孵化5G應(yīng)用,探索5G新商業(yè)模式。(4)合作舉辦學(xué)術(shù)活動(dòng)。雙方協(xié)商確定學(xué)術(shù)活動(dòng)主題、舉辦方式、舉辦地點(diǎn)、舉辦時(shí)間,聯(lián)合舉辦研討會(huì)或高層學(xué)術(shù)論壇,促進(jìn)學(xué)術(shù)交流。(5)合作培養(yǎng)人才。我校發(fā)揮學(xué)校的優(yōu)勢(shì),根據(jù)需求,為企業(yè)定向培養(yǎng)、輸送相關(guān)專(zhuān)業(yè)人才,優(yōu)先向企業(yè)推薦優(yōu)秀畢業(yè)生;企業(yè)為我校學(xué)生提供5G無(wú)人機(jī)相關(guān)的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)提供便利。
此外,為了《無(wú)人機(jī)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)驗(yàn)》課程的實(shí)踐,我校與相關(guān)企業(yè)簽訂了聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室的共建方案。(1)搭建測(cè)試展示平臺(tái)。搭建網(wǎng)絡(luò)測(cè)試環(huán)境,實(shí)現(xiàn)5G等網(wǎng)絡(luò)的完善覆蓋。提供5G無(wú)人機(jī)相關(guān)設(shè)備和應(yīng)用平臺(tái)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)展示。邀請(qǐng)相關(guān)專(zhuān)家,組建實(shí)驗(yàn)室運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì),制定準(zhǔn)入孵化規(guī)則和孵化規(guī)范,定期發(fā)布孵化結(jié)果和行業(yè)孵化成果等白皮書(shū)。結(jié)合5G無(wú)人機(jī),開(kāi)展行業(yè)孵化試驗(yàn)驗(yàn)證,支撐產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)、企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)合作,共建孵化驗(yàn)證平臺(tái)。(2)提供孵化環(huán)境。提供5G連接、業(yè)務(wù)使能、應(yīng)用等平臺(tái),為無(wú)人機(jī)行業(yè)和創(chuàng)客提供應(yīng)用開(kāi)發(fā)、孵化和推廣環(huán)境。針對(duì)無(wú)人機(jī)行業(yè)提出的5G孵化需求,成立虛擬團(tuán)隊(duì)進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)和孵化。
4 ?結(jié)語(yǔ)
通過(guò)開(kāi)展基于5G網(wǎng)絡(luò)的《無(wú)人機(jī)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐》教學(xué)研究,使學(xué)生掌握在5G網(wǎng)絡(luò)下無(wú)人機(jī)的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用范圍。同時(shí),通過(guò)與企業(yè)聯(lián)合開(kāi)展創(chuàng)業(yè)創(chuàng)業(yè)實(shí)踐,為學(xué)生提供了良好的實(shí)踐平臺(tái)。
參考文獻(xiàn)
[1] 朱珂,王瑋,楊露彬.“5G+無(wú)人機(jī)”技術(shù)的教與學(xué):場(chǎng)景、路徑與未來(lái)應(yīng)用展望[J].遠(yuǎn)程教育雜志,2019,37(4):33-41.
[2] 無(wú)人車(chē)、無(wú)人機(jī)5G助推物流智能化時(shí)代加速到來(lái)[J].物流科技,2019,42(7):2-3.
[3] 童偉.5G新空口技術(shù)在網(wǎng)聯(lián)無(wú)人機(jī)的應(yīng)用研究[J].通信電源技術(shù),2019,36(4):212-213.
[4] 宣潤(rùn)通,楊浩,劉成,等.基于5G技術(shù)的無(wú)人機(jī)偵查系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].價(jià)值工程,2019,38(16):158-160.
[5] 5G網(wǎng)聯(lián)無(wú)人機(jī)行業(yè)峰會(huì)暨成果發(fā)布會(huì)在蓉舉行全球首次發(fā)布5G網(wǎng)聯(lián)無(wú)人機(jī)[J].產(chǎn)城,2019(5):40-41.
[6] 閻貴成.5G應(yīng)用前瞻深度報(bào)告——無(wú)人機(jī)、智能制造[J].杭州金融研修學(xué)院學(xué)報(bào),2019(6):30-37.