春节临近移动电信高空基站启动系留无人机应对通信高峰

每至春节，各种拜年短信、问候电话、微信祝福等纷至沓来。猛增移动电信的业务量，导致了通信通道的拥挤，造成了短信迟收、通话盲音、信息停滞等现象。这时，都会抱怨基础通信运营商：网络不给力、通话质量差、信息发不出等诸多问题。

如何来应对每年春节移动通信高峰的拥堵情况？随着无人机行业这几年的蓬勃发展，利用智能无人机搭建高空基站的方法，成为解决通信高峰的一个最佳的解决方案。那什么样的无人机才适合搭建基站？

其实最早尝试过利用系留气球作为通信基站的平台。系留气球以充气气球作为基本浮空平台，结合缆绳，绞车及一些控制单元，然而，系留气球体积庞大升降困难，机动性适应性都是短板，尤其是有点风力的时候稳定性很差。

用专业级无人机搭建高空基站可从固定翼无人机、旋转翼无人机和系留无人机三个方面来说。

固定翼无人机尺寸较大，操控距离较远，飞行高度较高（几千米到上万米），负载相对较大（几百公斤）；固定翼无人机速度快（一般在150km/h 以上），航程远，航时长，但起降受场地限制比较多；加之巡航速度快，对于无线通信的传输和基站设备要求较高；需要培训专业的人员操控；所以并不适合用来搭建高空基站。

旋转翼无人机虽然可以垂直起降，起飞后可在空中悬停，但其损坏率和维修成本高，滞空时间过短，高空工作区域不稳定，应用不方便（无人机黑飞管控），操作和滞空稳定性等诸多问题也不适合。

随着多旋翼无人机的快速发展，为实现系留旋翼升空平台系统提供了技术上的支持，许多无人机厂家近几年开展了系留旋翼系统的研发。系留式无人机系统是以多旋翼无人机为平台，通过多种供电方式、定制电缆供电及传输，可实现在一定载荷下长时间悬停（超过24h）在高度100m-300m的空中，搭配不同的载荷，实现远距离通信覆盖。

系留无人机具有携带方便、任务开设布置迅速、操作简单、定点高度悬停滞空时间长等特点，可实现大范围执行任务覆盖。根据绞车的固定位置不同可分为地面固定式、车载移动式和便携移动式三种工作方式以适应各种工作环境的需求。

系留多旋翼无人机几个技术特点：

1、驱动电机的功重比。

功重比是指电机输出功率与电机自身重量之比，单位是千瓦/千克。根据旋翼类航空器升力/功率比的经验数值，每千瓦功率大约产生5～10千克的升力，电机的功重比低于1千瓦/千克将比较难设计系统了。

在此强调的是，电机功率指的是额定功率，而不是最大功率；电机重量包括电机和电调以及为其正常工作的冷却设备。系留旋翼必须是长期持续工作的，不象多旋翼无人机可短期间歇工作，驱动电机是动力的核心部件，一定要工作在额定的功率范围内。

2、高压供电系统。

系留旋翼和多旋翼无人机最大的区别在于供电方式不同。从地面向空中的系留旋翼平台供电必须经过一定的输电距离，采用高压供电方式可减小输送电流，从而减少电源损耗，同时可减小传输导线的截面积，减轻电源电缆的重量。

高压供电并不是电压越高越好，而要根据实际的系统要求综合考虑。一种方式是，输电电压可直接匹配高压电机，电压不需转换直接驱动电机，结构较为简单。但这种方式要进行高压电机的设计，受到电机电调大功率高压控制器件的限制，尤其在成本上难以接受。另一种方式，要在平台上设计降压用的开关电源，用多旋翼现有低压电机驱动；但开关电源同样存在功重比的要求和大功率高压控制器件的制约，也是要付出一定代价的。

3、系留系缆。

系缆除了传输动力电源之外，还设计有光纤以传输平台载电子设备的光电信号，因此系缆是一种动力/信号复合缆线。

平台载电子设备为减少升空设备的重量，普遍将天线、发射机之外的设备放在地面，而通过系缆光纤保障平台与地面设备之间电子信号的连接。这样可节省出平台升力，增加升空高度，提高升空增益。

系缆自身也需要减少重量，目前可采用合金铝材料作为动力导线，比铜线要轻不少重量。

4、飞行控制功能。

系留旋翼平台主要是在定点周围悬停，不会有过多复杂的飞行动作。这看上去比多旋翼的飞控简单，其实并非如此。系留旋翼的飞控需要充分考虑系缆对其飞行的影响，尤其是在各种风场条件下，系缆随风产生的摆动会使平台失去控制。

民用系留旋翼无人机至少要达到恒风6级阵风8级的要求，才能有实际使用意义。在6～8级的风场中，系缆并没有固定的运动规律可言，要靠飞控对旋翼平台控制的鲁棒性来调整，难度是很大的。

5、旋翼平台气动力设计。

考虑到系统旋翼平台要在强风场中运行，平台的气动力设计就尤其显得重要。系统旋翼平台在风场中悬停，实际上相当于平台在沿来风方向做平面飞行。6～8级风速为10.8～20.7米/秒，相当于旋翼平台要有最高时速不小于75千米的能力。

垂直起降固定翼的气动力设计应用于系统旋翼具有较大的优势，系留旋翼由地面供电，能源比较充足；两套动力系统在强风场中各有用途，垂直动力系统保持平台悬停姿态；水平动力系统使平台逆风飞行；固定翼外形可为平台产生升力，减轻垂直动力系统的负担。

目前行业资料显示真正能投入运营的是一家北航（北京卓翼智能）团队研发的系留无人机。目前还进行了高空300米的首飞，不仅实现了关键性技术的突破还弥补了国内的一项技术空白，技术水平已经达到或超过国际标准。

值得一提的是，300m高空悬停对移动电信运营商有着里程碑式的意义。它的重要性在于随着民用无线电领域的发展，诸如卫星通信、无线遥控、Wi-Fi、RFID等，给无线通信技术服务广泛应用与发展提高了一个新的阶梯。我国低空电磁环境日益复杂，不同的无线电设备之间或多或少存在互相的干扰，在这种环境下，通讯设备的通讯距离受到了很大的影响，低空电磁环境底噪越高电磁干扰对基站性能越是有影响。而该公司（北京卓翼智能）系留无人机可飞升高度至300米高空，电磁环境底噪明显降低，基站的通讯距离也可大大的提升。

而且在通讯领域，城市的楼宇或丘陵等地形，也会对通讯信号有明显的遮挡造成通讯中断。我国城市楼宇的高度基本在100米以下；平原或丘陵地带地形的相对高度均小于200米。所以说300米高度的系留无人机可以将楼宇或地形的遮挡对通讯的影响降到最低。系留300米悬停，信号将会覆盖到方圆100km，对通信运营商的实际应用成效非常显著。

据行业资料显示作为工业级无人机的领军企业，该公司（北京卓翼智能）在过去的2017年不仅仅在移动、电信和国防军工取得了骄人业绩，同时在救灾抢险、边界巡视、基地安全、景区监测、地质勘测、野外作业、森林防火、应急通信、公安反恐、交通监管、新闻直播、工程监控、环境监测、影视拍摄、科学研究等多个广阔领域获得了一致好评，与这家公司合作的是华为和移动两个大佬。据说已经获得上千万的资本融资。相信，随着电信运营商对用户体验的高度关注，系留无人机必将会被广泛应用推广。