5G网联无人机（教材简介）.docx

5G网联无人机目录1基本信息2简介3目录M9WJtAMJtra*RMW拘*ftR学率不一J，出ti5G网联无人机基本信息书名：5G网联无人机书号：ISBN978-7-5612-6763-9出版社：西北工业大学出版社定价：59.8元主编：符长青编辑组：符晓勤、曹兵、马宇平出版日期：2020年2月第1版简介编辑移动互联网技术的发展，引领了近30年以来人类社会经济的发展，成为影响社会生活最重要的因素。无论是曾经的语音通话时代便利沟通交流，还是从3G开始的移动上网时代便捷信息交往，不可否认，移动通信网络技术正在加速改变生活，也在加速改变社会。如果说IG改变了人类社会的通信方式，2G拉近了普通的人与人之间的距离，3G让广大用户随时上网，那么4G则是真正的迈入了移动互联网时代。现在，移动互联网如潮水-般席卷着世界，无论是个人还是企业，无论是人们的工作还是生活，都受其极大的影响。移动互联网已经成为全世界商业和科技创新的源泉，发展的加速器。其滂沱气势正革新着旧有的世界与秩序，成为当下时代最大的机遇与挑战。如果说4G时代更关注人们日常生活，那么5G绝对是更关注生产。由于4G网络速度有点慢，因此无法满足人们日常生活中某些需要高速率和极低时延的应用场景，如车辆自动驾驶、网联无人机、虚拟现实等，而5G则以其高网速、极低时延等优异性能给移动互联网带来革命性的改变。4G改变生活、5G改变社会。未来，一切基于工业生产和社会生活的内容，都要被5G带来的技术革命改变。各种智能应用、智能生活和智能制造，都将是无处不在，无处不有的。5G的普及将拉动整个国家和社会的全面移动化、数字化和智能化，从而帮助国家在全球的科技竞争中占据领先地位。4G带来的更多是生活方式的改变，但是5G就非常不一样了，5G将会像曾经的蒸汽革命和电气革命一样改变社会的生产方式。生产方式带来的不仅仅是生活方式的改变，更多的是生产模式和效率的改变。无人机是一种机上没有搭载驾驶人员的航空飞行器，包括固定翼无人机和旋翼无人机两大类型。它与有人驾驶飞行器（简称有人机）有许多的不同，包括使用和功能上的差别，而造成这些差别的根本因素就是“人工机上无人是无人机的主要特点，正是这一特点，使得利用无人机完成任务时，勿需再考虑机上飞行员的生命安全问题，更不必考虑任务的危险性。这不仅大大放宽了对无人机的设计和使用要求，而且使得无人机比有人机更加适合执行那些存在着各类危险、人力无法承受或企及的任务，也使得无人机在军事和民用领域都有着广泛的应用空间。另外，由于进入门槛低、大量现成技术可以应用、市场潜力巨大等原因，世界无人机市场近年来迅猛发展。5G蜂窝移动网数据链提供的高可靠、低时延、大带宽网络，可以代替以往常规无人机中点对点单线连接的数据链路系统。由于5G无线蜂窝移动通信技术已将时延降到1毫秒量，这样5G就能很好地满足无人机飞行中的高可靠、低时延要求，能为无人机飞行控制提供良好的无线通信技术支撑，所以使用5G移动通信网络控制无人机飞行已成为现实。这种接入5G移动通信网络的无人机就称为5G网联无人机。5G网络的作用主要是让无人机管理从信息“孤岛”走向统一管控平台、全过程联网。5G网联无人机应用的产业生态在无人机应用场景和通信需求、终端通信能力、无线电技术等方面也已基本成熟。5G为网联无人机带来全新体验，其业务应用涉及到监管方案、充电机制、安全防护等方面，为5G网联无人机的发展提供了有力支撑。接入移动通信网络的5G网联无人机，可以保证无人机超高清图传、远程低时延控制，从而实现设备的监管、航线的规范、效率的提升，这将大大促进低空空域的合理利用，大大扩展无人机的应用场景，并产生巨大经济价值。当前，u5G网联无人机+行业应用”是民用无人机真正的刚需，有着广阔的应用前景。无人机在物流、农业植保、基础设施巡检、测绘、高层建筑消防灭火、警务治安、灾难救援、全景虚拟现实直播、无人机集群、智能交通、通信中继、影视拍摄等领域的广泛应用和普及，大大的拓展了无人机本身的用途。据预计到2022年，全球无人机行业市场总值将达到150亿美元。在万物互联的大连接时代，5G网联无人机的技术发展必将拓展和影响到无人机未来的应用场景，产生更多的新应用、新业务，而这也将同时反过来推动5G网联无人机获得更加广泛的普及应用。2013年2月由中国工业和信息化部、科技部与国家发展和改革委员会联合成立IMT-2020(5G)推进组(以下简称推进组)，是中国推动5G移动通信技术研究和开展国际交流与合作的重要平台。其成员主要是国内的电信设备制造商、高校、电信运营商和研究所。组长为中国信息通信研究院院长曾淑敏，副组长为中国移动通信集团公司技术部总经理王晓云和东南大学教授尤肖虎。推进组先后发布了5G需求与愿景白皮书、5G无线技术架构白皮书、5G网络技术架构白皮书、5G无人机应用白皮书等一系列有关5G的白皮书，为中国5G网络技术发展奠定了基础并指明了方向。为了深化我国创新创业教育改革，优化专业结构，提高教育质量，促进学生在创新创业中全面发展，适应和服务经济社会发展和国家战略需求，把创新创业教育融入人才培养体系，改革教育教学内容方法，改进课程，强化实践。本书着眼于切实增强深入推进高校创新创业教育改革的责任感和紧迫感，全面提高人才培养质量，为促进大众创业万众创新和建设创新型国家提供有力人才支撑。本书编著者在深入学习推进组发布的一系列5G白皮书的基础上，结合自己的工作实践，旨在解读与无人机相关的5G白皮书，编写了本书。本书系统而全面地介绍了与5G网联无人机相关的主要技术和知识体系。全书共分6章，其中第1章与第2章主要介绍与5G网联无人机相关的基础知识，以及移动通信发展历程与5G物联网等基本概念；第3章与第4章介绍和讨论5G网络的主要关键技术，包括5G频谱技术与网络架构设计，以及5G新空口技术与移动边缘计算等；第5章分析说明5G网联无人机主要应用场景；第6章探讨有关无人机飞行安全管理的问题。在本书编写过程中参阅了相关文献资料，在此，谨向其作者表示衷心感谢。目录Iwi第1章与5G网联无人机相关的基础知识1.1 无人机系统的基础知识1.1.1 无人机的定义、分类和特点1.1.2 系统的定义和特性1.1.3 无人机系统的定义和组成1.1.4 网联无人机1.2 电磁波的基础知识1.2.1 电磁波的基本概念1.2.2 电磁波谱、辐射和污染1.3 无线电技术的基础知识1.3.1 无线电技术的基本概念1.3.2 无线电波传播的方式、特点和分类1.4 认知无线电技术的基础知识1.4.1 认知无线电的基本概念1.4.2 认知无线电的特征和关键技术1.4.3 软件定义的无线电基本概念1.5 通信与移动通信技术基础知识1.5.1 通信的基本概念1.5.2 移动通信的基本概念1.5.3 数字通信、模数转换和数模转换1.5.4 数字通信系统的组成1.5.5 移动通信的工作方式习题1第2章移动通信发展历程与5G物联网2.1 网络通信的基础知识2.1.1 计算机网络的基本概念2.1.2 移动通信与有线通信的对比分析2.1.3 移动通信技术发展历程2.1.4 移动互联网2.2 5G与工业4.02.2.1 移动互联网技术对人类社会的影响2.2.2 5G与第四次工业革命2.3 物联网的基础知识2.3.1 物联网的定义和体系架构2.3.2 物联网应用的主要特征和场景2.3.3 5G物联网的定义和应用需求分类2.3.4 5G物联网的类型与安全2.4 5G标准化组织、设备制造商和运营商2.4.1 5G标准化组织2.4.2 5G设备制造商2.4.3 5G电信运营商2.5 5G网络能力与万物互联时代2.5.1 5G网络能力2.5.2 万物互联时代习题2第3章5G频谱技术与网络架构设计3.1 5G频谱技术3.1.1 5G频谱的需求和亳米波3.1.2 5G频谱共享与感知3.2 移动通信基站技术3.2.1 移动通信基站的基本架构3.2.2 移动通信基站机房设备及能耗分析3.2.3 移动通信基站架构的演进3.3 5G超密集组网3.3.1 5G基站数量需求分析3.3.2 5G超密集组网的定义和分类3.3.3 5G超密集组网的特性和关键技术3.4 5G微机站与大规模天线技术3.4.1 5G微基站技术的定义和特点3.4.2 多输入多输出（MIMO）与波束赋形技术3.4.3 5G大规模天线技术3.5 5G网络切片技术3.5.1 5G网络切片技术定义、架构和特征3.5.2 5G网络切片应用场景与面临的挑战3.6 5G网络架构设计3.6.1 5G系统组件、网络架构设计原则和目标3.6.2 5G网络系统设计3.6.3 5G网络组网设计习题3第4章5G新空口技术与移动边缘计算4.1 5G新空口技术4.1.1 5G网络空设计原则与核心技术4.1.2 新波形F-OFDM技术4.1.3 新多址技术SCMA4.1.4 新编码技术PolarCode4.1.5 5G同频同时全双工技术4.2 无线MESH网络与回传链路4.2.1 无线MeSh网络4.2.2 5G网络回传链路4.3 5G终端直通技术与海量机器类通信4.3.1 5G终端直通（D2D）技术4.3.2 5G海量机器类通信4.4 5G移动边缘计算4.4.1 移动边缘计算的基本概念4.4.2 移动边缘计算技术及应用实例习题4第5章5G网联无人机应用场景5.1 常规无人机与5G网联无人机的通信系统5.1.1 常规无人机与5G网联无人机的定义5.1.2 常规无人机与5G网联无人机通信系统的组成5.2 5G网联无人机物流应用场景5.2.1 无人机物流的基本概念5.2.2 5G网联无人机物流通信能力需求与场景5.3 5G网联无人机农业植保应用场景5.3.1 无人机农业植保的基本概念5.3.2 5G网联无人机农业植保通信能力需求与场景5.4 5G网联无人机基础设施巡检应用场景5.4.1 无人机基础设施巡检的基本概念5.4.2 5G网联无人机基础设施巡检通信能力需求与场景5.5 5G网联无人机高层建筑消防应用场景5.5.1 高层建筑消防无人机的基本概念5.5.2 5G网联无人机高层建筑消防通信能力需求与场景5.6 5G网联无人机警务治安应用场景5.6.1 无人机警务治安的基本概念5.6.2 5G网联无人机警务治安通信能力需求与场景5.7 5G网联无人机测绘应用场景5.7.1 无人机测绘的基本概念5.7.2 5G网联无人机测绘通信能力需求与场景5.8 5G网联无人机直播应用场景5.8.1 无人机直播的基本概念5.8.2 5G网联无人机直播通信能力需求与场景5.9 5G网联无人机救援应用场景5.9.1 无人机救援的基本概念5.9.2 5G网联无人机救援通信能力需求与场景5.10 5G网联无人机集群应用场景5.10.1 无人机集群的基本概念5.10.2 5G网联无人机集群通信能力需求与场景5.11 5G网联无人机整体解决方案与展望5.11.1 5G网联无人机整体解决方案与系统组成5.11.2 5G网联无人机系统发展趋势、问题与展望习题5第6章无人机飞行安全管理6.1 航空空域的划分和管理6.1.1 航空空域的划分6.1.2 低空空域的划分和分类管理6.2 与民用无人机飞行相关的法律问题6.2.1 与民用无人机相关的法律问题和法规文件6.2.2 民用无人机飞行的法规政策文件6.3 无人机标准化建设6.3.1 无人机标准化定义、标准体系建设目标与思路6.3.2 无人机系统管理架构与技术架构6.3.3 无人机系统标准体系结构和建设内容6.3.4 无人机系统标准化实施措施与进展6.3.5 人机运行管理技术方案6.4 无人机飞行试验6.4.1 无人机飞行试验的定义和类型6.4.2 无人机飞行试验的程序和准备工作6.4.3 无人机飞行性能试验6.4.4 无人机飞行性能试验仪器系统和试验特点6.4.5 无人机结构强度振动试验6.4.6 无人机机载设备系统试验6.4.7 无人机极端环境条件飞行性能试验6.5 民用无人机的适航管理6.5.1 民用航空器适航管理的定义和阶段划分6.5.2 民用航空器适航管理内容、特点和作用6.6 民航适航管理机构体系和审定6.5.3 民用航空器适航管理机构和体系6.5.4 民用航空器适航管理层面、标准和审定过程6.5.5 基于运行风险的无人机适航审定指导意见习题6参考文献