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超视距无人机巡检网络设计方法
来源:特斯联Smart | 作者:TERMINUS | 发布时间: 2022-04-27 | 407 次浏览 | 分享到:
特斯联坚持以AIoT(人工智能物联网)和碳中和为双轮引擎,聚焦城市智能化战略,通过智能物联网技术和端到端一体化服务……

 

特斯联Smart.

特斯联是光大集团新科技板块代表企业,是光大控股在新经济领域发展的核心战略平台。特斯联坚持以AIoT(人工智能物联网)和碳中和为双轮引擎,聚焦城市智能化战略,通过智能物联网技术和端到端一体化服务,赋能城市可持续发展,创造美好幸福生活。

近日,特斯联AI 研究院发表技术研究论文《一种基于4G/5G通信网络的超视距无人机巡检网络设计方法》。论文中阐述了特斯联AI研究院团队以高原地区管线巡检为场景,打破通常意义上无人机广范围、高空、长距离、长时间飞行作业等局限,通过搭建测控走廊、优化天线设计、调整扇区覆盖范围等方式,开展专网优化设计工作,最终完成了该区域的测控网络设计和测试工作。这让特斯联AI CITY打通全场景,并落地外部公共场景智能化管理更进一步。

在这套设计系统中,特斯联团队找寻到了新的空地通信模式,充分运用现有的4/5G通信资源,满足了更高效的数据传输和图传需求,并兼顾数据流通的实时性及稳定、可靠、可信。这套设计方法,使无人机有希望广泛应用在城市监测与管理环境中,但更具价值的是,其印证了我们对城市空天地大物联网络的无限遐想。

此次,针对具体场景需求,特斯联团队做了重要的系统设计和优化。

优化后的系统主要由空中和地面两大部分组成。空中的机载通信设备主要是对数据进行解析、加密、存储、分发的;地面端主要包括基站及配套设备、IDC机房、公网设施、管控平台和终端设备。公网传输使用已有的网络设施,减少了网络投入成本。系统着力于无人机高空作业的难点,进行一系列优化设计,从天线极化方式、天线发射功率、天线安装角度、云台安装与控制、测控走廊覆盖范围、邻区关系建立、测控走廊基站选择等多个方面进行网络设计,成功解决了高空通信的实时传输问题。

这套巡检测控系统设计不仅保证作业区域信号全覆盖,而且飞机航线与作业线路对准,这为信息摄取成功提供了保障。

 巡控网络拓扑方式

此次,系统设计能够攻克无人机长距离实时通信技术,依靠的就是地面端通信创新设计的测控走廊新构建方式,由五大关键部分组成——测控需求及任务环境分析;通信天线设计;测控云台设计;测控站设计;通信质量测试。

特斯联团队根据测控需求及任务环境的特殊需求,以此为锚点推导基站测控走廊的构建方式,从基站坐标的确定、高地的选择,以及塔高、天线架构、云台装载等重要因素都统一整体设计,从而产生了新的测控走廊设计思路。

 

▲ 无人机长距离巡控服务系统运行概念

例如,长达1000km的巡检路线间需要建立一个管控综合服务中心及部署25个测控站,其中,管线两端的2个测控站不仅需要满足无人机起落的条件要求,还需要具备测控人员的工作环境。越是恶劣的飞行条件和海拔山地地形越容易为航线测控走廊设计增加难度。

根据设计,最终测控站沿巡检线路分布部署,依托既设通信网络互联,构成一体化测控网络,实现对中型长航时无人机的长距(1000km )飞行测控和视频图像数据传输。一体化测控网络框架,赋予测控工作一定的灵活度,入网的测控站周期性上报工作状态(工作/静默、设备状态、时隙分配、任务状态等),接受测控网管理单元的调度管理;测控网管理单元既可通过轮询的方式,检查各站状态;也可利用汇集各站上报的工作状态,掌握整个测控网络态势,并在综合服务中心大屏显示。结合综合服务系统进行统一调度、智能决策、数据共享,AIoT物联网的优越性在这里充分展现。

 

测控通信走廊

系统的网络部署方案囊括数据传输、处理、储存设备三部分,数据处理设备包含本地及云端的数据处理服务器,主要架构在北京机房,为了保证数据的安全性,采用双备份高可用的架构;考虑到高清视频数据的大数据量特性,数据存储设备主要以云端存储为主。

特斯联通过打造强大的云、边、端协同体系,支持AIoT综合服务系统快速开展稳定、自主的数据运营及智能决策。结合大数据和后台AI算法的支持,实现了从平面化到立体化的感知、认知、应用和平台的探索。通过充分利用以九章AI平台为核心的AI产品体系的算法整合调优能力、端到端自动化分析能力、全方位场景输出能力、云边端灵活部署能力,提供AIoT大网络构建、空天地远程实时管控、智能化数据分析与决策等主要功能,能够为政府、企业客户和行业合作伙伴提供基于PaaS、SaaS以及SaaS+PaaS的全方位智能化城市运营及管控服务。

目前,特斯联在德阳AI PARK项目中充分利用了AIoT构建与平台运营、智能化数据分析与决策等技术,构建AIoT大物联运营平台,结合AI算法孵化赋能科创中心,可为智慧建筑、环境监测、市政设施、能源管理、智慧安防等应用场景注入强大的科技力和生命力,大幅提升管理效能。

 

系统部署方案

综上,基于超视距无人机巡检网络设计的AIoT综合服务系统体现了五大技术亮点:

•为长距离无人机巡检模式在城市场景的应用作出了探索

•为城市数据采集和管理提供了新思路、新模式

•建立了基于空天立立体化管理模式的AIoT综合服务平台