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中国移动+翼龙:暴雨救援中的硬核科技

2021年的7·20河南特大暴雨洪灾中,一架装备着中国移动应急通信系统的无人机在公众面前“惊艳亮相”。它的出现,让断电、断网的巩义市米河镇瞬间恢复了通信网络。

2021年的7·20河南特大暴雨洪灾中,一架装备着中国移动应急通信系统的无人机在公众面前“惊艳亮相”。它的出现,让断电、断网的巩义市米河镇瞬间恢复了通信网络。

7月21日晚间,米河镇居民的手机收到了一条这样的短信:

“米河镇的乡亲们,因暴雨致通信中断,应急管理部紧急调派翼龙无人机抵达你镇上空,可暂时恢复中国移动公网通信。受翼龙无人机滞空时间限制,公网恢复时间只有五小时,请尽快告知情况、联系家人。祝平安!”

这次紧急的救援背后是两个“中国制造”的强强联手:来自于中国航空工业的翼龙-2无人机搭载着来自于中国移动的基于大型固定翼无人机翼龙平台的应急移动通信系统。

那一天,这架从贵州起飞的无人机,历时4.5个小时最终抵达米河镇上空,利用翼龙无人机空中应急通信平台搭载的移动公网基站,实现了约50平方公里范围内长时稳定的连续移动信号覆盖,为重灾区的抢险救灾提供了不可替代的贡献,打通了灾区通向外界的生命通道。

看到这则新闻,中国移动(成都)产业研究院的年轻人都兴奋了,他们纷纷在朋友圈里自豪地转发这个消息:“这个是我们做的!”看到这群平均年龄30岁出头的年轻人如此激动,中国移动5G无人机通信系统总设计师、中国移动(成都)产业研究院副院长苏郁也满是欣慰,在“无人区”艰难探索了3年多,往返实验室数百次,他和这群年轻人的辛苦总算没有白费。

同样兴奋的还有中国航空工业集团翼龙团队的年轻人,这是翼龙第一次投入应急救灾实战。

事实上,两家的联手始于3年前。在应急管理部的指导下,中国移动(成都)产业研究院与中航(成都)无人机系统股份有限公司开始合作,瞄准大型灾害现场断路、断电、断网的极端情况,以急需建立通信网络和灾害现场观察的需求为出发点,尝试通过翼龙无人机在特定区域上空盘旋,向地面覆盖移动通信网络信号来解决这项应急救援中的通信难题。两家企业将无线移动通信手段与无人机、卫星通信系统和应急指挥体系进行综合集成创新,为大型灾害现场提供了应急通信、实时观察和现场指挥新的示范应用。

其实,这颗创新的种子早在2008年汶川大地震就埋下了。当时,重灾区断路、断电、断网,与外界完全断绝联系。为尽快恢复震中与外界的联系,15名解放军战士背着无线电设备,在气象条件不明、地面情况不确定、缺少导航的情况下,在灾区上空冒着生命危险盲降跳伞。

“这件事给我们搞飞机的人、搞通信的人、搞应急的人都有很大的触动。”航空工业翼龙系列总设计师、中航(成都)无人机系统股份有限公司总设计师李屹东说,当时就有不少人在设想,能不能用长续航、远距离的无人机到当地观察灾害现场,建立通信网络。但受限于当时的无人机与通信技术,设想一直未能落地。直到前几年国内5G通信与无人机技术逐渐成熟,这个想法最终得以落地。

经过3年的科研攻关和技术突破,2021年年初,两家联手打造的5G无人机应急移动通信系统研发成功,并且在2021年的河南暴雨等突发情况下发挥了作用。

据苏郁介绍,5G无人机通信系统主要有4项核心技术突破。

一是高空盘旋的无人机如何向地面连续覆盖尽可能大的信号服务区。“这在全世界也是没人做过的”。经过无数次的试验、测算,最终中国移动的研发团队通过自主研发的空对地连续覆盖算法,达到50平方公里的信号连续覆盖面积,目前这项技术已经获得国家发明专利,正在申请国际专利。

二是如何让空中的通信信道覆盖地面的用户,让地面人员可以持续、稳定地接收到信号。要让无线电信号从四五千米的高空,按照我们的要求传向地面,就必须有空中的无线通信信道。需要用数学工具描述出空间通信信道的特性参数,制定规则、实现空中建模,“世界上从来没有人在无人机上用移动通信的设备向下提供网络信号服务,我们是第一个”。

三是自主研发了无人机管理控制的中移凌云平台,可以通过这个平台把灾区画面实时传输到后台指挥部,供指挥队伍决策。

四是多普勒效应的抑制技术。无人机在四五千米的高空,以400公里的时速高速运动,移动通信的电磁波频率很可能会发生偏移,导致电话有杂音,通信不畅,这个技术障碍也被称为多普勒效应。如何突破?中国移动的研发团队利用5G的大带宽、高速率、低时延5G技术特点,建立无人机通信与控制的数据链,有效抑制了多普勒效应。

事实上,在无人机的救援行动中,也遭遇了许多困难。“例如,无人机在暴雨灾区上空遇到了极端气象条件,暴雨、大风、乱流、冰雹、雷电等对无人机的安全飞行造成了威胁,无人机返航后团队就发现机翼前缘的漆层已经被冰雹打掉。由于翼龙无人机的设计标准较高,这些极端情况没有对无人机造成更大的威胁,翼龙无人机经受住了考验。”李屹东介绍。

回顾这3年多的内部创业历程,苏郁感触很深。他说科研要能静得下心,沉得住气,耐得住寂寞,才能有成绩。要加强顶层制度建设和体制机制创新,倡导工程师文化,中国制造才能有前途。同时,还要推动产业融合创新和学科交叉创新。“如果不是我们和中航工业合作,将航空技术与通信专业融合创新,也不可能在‘7·20’郑州抢险中发挥不可替代的作用。”

中青报·中青网记者 王林 陈凤莉 来源:中国青年报

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作者: 杆子新闻

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