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5G“扬帆”,“无人”应用让未来超乎想象

作者: 杨赞    来源: 人民邮电报   编辑: 赵超  时间:2021-07-22 10:27:36  

  5G商用至今已超两年,我国发展全速前进、成绩斐然。据工信部最新数据,目前我国5G建设基站已累计达到81.9万个,覆盖全国所有地级以上城市;5G终端连接数也接近3亿;5G套餐用户超过3.5亿。预计2021年5G建设取得进一步突出成果。

  在此背景下,5G应用成为备受关注的焦点。在2020年,我国特别将“拓展5G应用”写入政府工作报告,提出加速“5G﹢”探索发展。而近日,工信部联合中央网信办、国家发改委等十部门印发《5G应用“扬帆”行动计划(2021-2023年)》,对5G应用的具体行动和目标进行规划。

  其中,在行业融合应用深化行动中,工信部特别强调了要不断推动5G与无人驾驶、无人机等无人应用的融合发展。那么,5G对于无人应用来说究竟有何助力?覆盖千行百业的无人应用又有哪些新的发展?解放人力的未来,让我们拭目以待!

  5G担当无人驾驶强力辅助

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  提到无人驾驶,虽然充满科幻色彩,但总能成功引起用户的无限期待。

  无论是2017年,百度CEO李彦宏坐着无人驾驶的汽车开上北京五环路,还是去年滴滴在上海面向公众开放自动驾驶服务,抑或是今年广深等地不少市民开始尝鲜无人车……关于无人驾驶的新闻,总能掀起舆论的热潮。

  无人驾驶汽车是通过车载传感系统感知道路环境获得道路、车辆位置和障碍物信息,自动规划行车路线并控制车辆的转向和速度以安全、可靠地在道路上行驶并到达预定目标的智能汽车。它集自动控制、体系结构、人工智能、视觉计算等众多技术于一体,是计算机科学、模式识别和智能控制技术高度发展的产物。自动驾驶的五大核心技术分别是车联网、激光雷达、精准定位、人机交互和规划决策。

  而5G与无人驾驶最大的联系就在车联网。无人驾驶需要实时更新和下载高清地图,高清地图大小在1GB/公里的量级,需要下载速率在50~100Mbps;自动驾驶L4/L5级要求信息更新及传输时延小于10ms,带宽达1~10Mbps;V2X应用于碰撞告警、车辆编队等,要求时延小于10ms、可靠性达99.999%。而5G网络的三大特点就是传输速度快、延迟低、D2D设备传输技术;速度高达500km/h(310mph)时仅有1ms的超低时延;速度高达500km/h(310mph)时具有20Gbps的高峰值速率;可实现连接100万辆汽车和器件的极高密度。很明显,5G车联网将成为无人驾驶的强力辅助。

  抓住5G赋能的发展机遇,我们正在无人驾驶的道路上不断探索。目前,无论是宝马、奥迪、大众、本田等传统车企,还是特斯拉、小鹏、蔚来、理想等新晋智能汽车制造商均在布局无人驾驶业务,同时,百度、阿里、华为等科技企业也将触角伸向车联网。在车企的集体鼓动下,用户对无人驾驶的接受度也在逐渐提升,整体市场呈现向好趋势。

  公开资料显示,2020年,百度率先在北京市海淀区、亦庄地区的指定区域内开展Robotaxi的试运营。随后,小马智行、滴滴等公司的Robotaxi产品也在北京、上海、广州等城市上线了定点约车服务。尽管目前这些Robotaxi只能在特定道路范围内行驶,乘客也只能在系统中选择固定上下车地点,但与过去只能在封闭园区内试验相比,它们开上路况更复杂的公开道路,显然已经向前迈出了一大步。

  “自动驾驶出租车作为智能网联技术在共享出行场景下的重要落地应用之一,具有最先实现商业化推广和落地的潜力。”中国汽车工程学会监事长马建认为,Robotaxi将成为自动驾驶最有可能实现推广的突破口。

  在网约车行业,无人驾驶向来是各大科技公司竞相争夺的技术制高点之一。但过去受制于成本高昂等问题,无人驾驶网约车的商业化前景并不被人看好。

  “之前,因为绝大多数无人驾驶车还处在研发测试和Demo阶段,都是靠‘堆料’的方式改出来,成本居高不下,一辆无人车成本动辄上百万元。所以大家总说,无人驾驶车跑得不错,但是成本太高了,离实际应用还比较远。”百度智能驾驶事业群组高级产品运营经理王胜男在第11届中国汽车论坛上表示,百度率先公布量产共享无人车ApolloMoon的整体成本为48万元,5年内摊销在每个月就是8000元,“与目前网约车运营成本相比,这个数字让我们看到了商业化应用的希望。”

  5G助推无人机强势起“飞”

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  随着5G技术的发展,无人机也迎来新飞跃。有了5G加持,一方面无人机能够落地的场景将变得丰富;另一方面,5G产业的扩大也将带动无人机需求增加,催生更多新应用。

  无人机作为空中人工智能领域的“智慧眼”,在治安巡检、地形测绘、航拍取景、智能识别等领域有着具体应用,而这离不开移动通信技术的支撑。5G作为新一代蜂窝移动通信网络,能够实现超大带宽、毫秒级时延、超高密度连接,这些优点赋予无人机实时超高清传输、远程低时延控制、永远在线等重要能力,得益于此,全球将形成一个数以千万计的无人机智能网络,全天不间断地提供航拍、送货、勘探等各种个人及行业服务,进而构成一个天、地、空实时联动的世界。

  当前大多数无人机在执行任务时,带宽较窄,大多数只能实现1080P的图传。5G网络作为第五代移动通信网络,一大特性就是提速。在无人机与5G结合后,其通信带宽将变大,能够实现以1Gbps以上的速率传送数据,其峰值传输速率是4G网络的数十倍,实现网络速度和质量的跨越式提升。这样一来,5G无人机不仅能承载大量的图像、视频流传送,还能实现超清晰、超流畅的视频直播。

  在通信距离方面,5G无人机也有全新的变革。当前的大多数无人机由于可能受微波通信功率的限制,通信链路普遍存在着干扰严重、控制范围受限、监控范围受限等问题。无人机搭载5G通信模组后,5G无人机便可解决无人机超视距远程控制、远程监控等范围受限问题。

  搭载了5G的无人机,在定位精度上也将实现突破。当前无人机主要靠GPS自动飞行,悬停精度多以米级为精度计算,定位精准度不高。有了5G以后,无人机可以在5G通信系统上实现更加高精度的定位,有望实现厘米级导航。

  在数据采集上,传统无人机拍摄的照片一般存储在相机里,后期处理时再进行提取。有了5G通信,则可帮助无人机实现数据的实时传输,随时随地地将大文件上传至云端,无须经过本地存储,直接在云端对数据进行处理,极大地提升了无人机数据采集效率。

  除此之外,5G的融入还能有效增强无人机安全保障。一直以来,无人机应用为人诟病的一点就是安全问题,扰航、窃密、伤人等事件层出不穷,令人头疼不已。基于此,5G商用步伐的加快,能够为无人机技术防范带来福音,同时也能助力监管网络的完善。

  同时,5G能加速无人机市场转型。当前,无人机市场正不断从消费级应用向工业级转变,包括物流、安防、巡检、植保等领域,对于无人机的网络通信要求极高。而5G刚好能弥补4G带宽、时延和干扰协同等方面的不足,让无人机在工业领域应用更加高效和稳定。

  无人机与5G移动通信技术的一次新碰撞,让大家身临其境地感受到,伴随5G技术的发展,空中人工智能领域也将迎来新机遇、新突变。未来,随着5G建设的不断推进、5G商用探索的持续深化,以及5G与无人机融合发展步伐的进一步加快,可以预见,无人机在农业植保、行业巡检、警用安防、物流快递、应急救援等领域的应用将飞速落地,发展前景可期!

  5G赋能无人工厂升级“智”造

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  科技在飞速进步,制造业也朝着更高效率发展。在5G技术的加持下,生产线全自动化、工厂无人化已经是制造业的大趋势。

  整齐划一的纺织流水线高速运转,宽敞的纺织车间里,黄色的AGV小车穿梭其中,从落丝到AGV运丝再到进库,全程智能化,一切井然有序……这充满科技感与未来感的一幕,正因5G变成现实。

  5G技术大带宽、广连接、低时延的特性,满足了端到端毫秒级的超低时延和接近100%的高可靠性通信保障,可实现AGV在运行过程中的信息同步,使AGV在运行过程中实时进行控制信息交互,实现关键位置和舵角等信息的实时同步。同时5G基数能够及时调整每台AGV的速度、加速度和舵角等信息,解决大型结构件的搬运问题,提升配送效率,保障AGV安全运行。其中,福建联通就携手福建长源纺织,在传统纺织行业先行一步,以5G﹢细络AGV项目为抓手,探路智能工厂建设。

  “以前,落丝后要用人工搬运,是个费时费劲的体力活。”长源纺织车间负责人说,现在,AGV小车接收到指令后会自动把丝车搬运到指定位置,主动避让障碍物,还能灵活调整运输路线。通过5G﹢AGV,不仅可以缓解劳动力成本上涨带来的压力,而且大大提高了生产效率。AGV系统在工业领域的应用并非首创,但原有的WiFi方案可能引起接入受限、切换失败、小车停驶等问题,5G技术让这些问题得到解决。在5G技术的全力支撑下,AGV已逐步成为串联工厂生产运输的关键一环。随着5G与工业互联网的深度融合,必将衍生出更多的应用场景。

  无人化智能物流工厂如何打造?TCL携手中国移动广东惠州分公司、华为、北京灵动科技等给出了答案。第一步面向工厂构建5G﹢边缘计算的高可靠5G专网,实现仓库、车间、廊道的100%覆盖,为智能车调度系统提供云化部署环境。第二步完成智能物流车的5G接入改造。灵动科技研发的智能物流机器人通过视觉辅助进行定位和行驶,实现自主规划路径和自动避障行驶,满足人车混流环境下的安全可靠运行需求。经过联合研发,将5G物联网终端集成在车辆中,为车辆环境信息传送、车辆控制调度指令传送提供高可靠通道。第三步将5G化的AMR(自主移动机器人)智能物流车与企业内部MES(制造执行系统)、WMS(仓库管理系统)等集成,实现精准定位,运输车V-AMR在工厂内自主规划路径,自行避障,实现准时适量安全一点到机位多点供料,成品下线适量时自动叫车并适时运送对接到下个工序,建成一键驱动、“人﹢机﹢料﹢车﹢场”高效安全协同的智能工厂,达到产品质量全追溯、物流无人化,整体端到端效率提升20%、车间物料库存下降30%、计划调度统计无人干预等效果。

  作为阿里巴巴的项目公司,菜鸟每天都有上亿件快件需要处理,为了提高物流速度、减少物流成本,菜鸟研发了柔性自动化仓储系统,利用AI技术,让大量机器人在仓内协同作业,并且添加5G网络,可以通过物联网接口连接更多智能设备,打通存储、售卖、订单、包裹等环节后,菜鸟新无人仓可以直接从存储区发货,省掉中间环节,组合成易部署、易扩展、高效的全链路仓储自动化解决方案。

  京东与菜鸟一样都面临着巨大的物流压力,所以对物流仓储问题格外重视,因此,京东创建了“亚洲一号”无人仓。目前京东已有27个不同层级的无人仓投用,使京东的日订单处理能力同比增幅达1415%。“双11”期间,京东共有50个不同层级的无人仓投入使用,分布在北京、上海、武汉、深圳、广州等全国多地,而上海“亚洲一号”已经成为京东物流在华东区业务发展的中流砥柱。