5G 网络在远程无人机控制中的应用与挑战

引言

5G 网络与远程无人机都是我国科技进步的产物，远程无人机的应用场景十分广阔，无论是军用还是民用，都发挥着重要的作用。与5G网络相结合，能够发挥出远程无人机的优势，实现毫秒级的反应时间，提升远程无人机的反应速度。但相关技术应用还面临多种挑战，需要支持并提出有效的解决对策。

1.5G 在远程无人机控制中的应用

1.1 超低延迟实时控制

5G 网络的延迟超低，能够将端到端之间的延迟降低至毫秒级，远程操控的无人机与5G 网络相结合，能够实现实时操作实时反应的超低延迟响应。传统的无线电通信与4G 网络中，远程操作的无人机往往存在数十毫秒的延迟，这导致远程操控的无人机面临较多风险，无法应对复杂的环境与高度飞行。而5G 的 1ms 延迟让远程无人机飞行更加精准，能够控制无人机完成更高难度的飞行与避障，在短时间内完成制动，提升无人机的飞行安全。在物流中发展的无人机需要应对城市复杂的飞行环境，而5G 无人机的应用，助力无人机规避城市内的障碍物，准时准点完成投送任务。农药喷洒无人机能优化撒药路径，更全面地完成农药喷洒，提升工作效率 [1]。

1.2 高强食品与多传感器数据回传

5G 网络支持 10Gbps 的峰值传输速率，能够流畅地完成 4K/8K 的高清视频传输与多路传感器数据。无人机携带摄像头，传统的远程无人机依靠摄像头、LIDAR、红外传感器等设备采集的环境信息进行飞行指导。5G 网络能够高效传输摄像头等相关设备的环境信息，减少信息的损失，为操作手决策提供依据，提升远程操作的准确性。例子：部分特殊任务中，5G 无人机能够更清晰地回传检测图像，比如电力巡查图片，提升巡查的效率，及时发现巡检人员难以察觉的高空隐患与局部过热等问题。5G 无人机能够更好地完成影视采集任务，提供更高质量的实时画面。

1.3 大规模无人机编队协同

5G 的海量机械类通信能够支持每平方公里百万级设备接连，提高了无人机协调作业的效率。传统的控制模式下，无人机编队使用的是传统的自组网与地面中继站，此类操作方式，存在覆盖范围有限和协调效率低的问题。5G 无人机能为每一台无人机提供独立的通信链路，能够实现群体控制与数据共享。现在的5G 无人机能够完成同时起飞数十架环境监测传感器的无人机，群体出动，检测城市内的空气质量、车辆堵塞情况等实时数据，及时反馈的任务。还能进行大型的灯光表演，实现复杂的编队变化，不受无线电的干扰影响。

1.4 边缘计算与智能决策支持

5G 网络有优秀的边缘计算技术，无需依赖远端云端，进一步降低了延迟提升了响应速度。结合人工智能算法，无人机能够快速进行图像识别、路径规划等任务，提升了5G 无人机的应变能力。常见的应用方向有使用5G 无人机自动进行巡飞，自动识别危险物品与违规操作，及时反馈，提高反馈效率。紧急救援场面中，还能利用5G 无人机观察三维地图，生产受灾区的三维地图，提升救援速度。5G 无人机能够明显提升任务效率，降低对远程控制中心的依赖。

1.5 超视距远程作业扩展

传统的无人机受到无线电的视距传输特性限制，飞行需要限制在数公里范围内操作。5G 网络具有广域覆盖能力，无人机能够实现超视距飞行。这有利于无人机执行远距离任务，在较为安全的位置，派无人机进入复杂地形进行勘测与救助，大幅地提升了无人机的就业面。在未来，5G 与无人机相结合，还能有更多的发展。

2. 应用面临的主要挑战

2.1 网络覆盖与信号稳定性问题

5G 网络能够明显降低延迟，提高速率，但信号覆盖存在限制，容易受到建筑物、树木等障碍物的遮挡 [2]。在无人机远程控制中，飞行高度和距离变化都可能导致信号强度出现波动，出现信号中断。复杂的城市地形中，大厦等建筑物可能会阻碍5G 信号传输，让无人机出现短暂失联，出现坠落事故。无人机高速飞行期间，需要频繁地更换基站，容易出现数据丢失与控制延迟的问题，影响飞行的安全。

2.2 数据安全与隐私保护风险

5G 网络有高度开放性和IP 化架构，这导致无人机更容易受到网络攻击。黑客能够通过5G 信号劫持、中间人攻击等方式篡改控制指令，让无人机失联或数据泄露，军事使用中，出现此类事故，将严重危害国防安全。部分用于地质结构采集、位置定位的无人机视频包含大量的敏感信息，一旦被黑客劫持，可能引发严重的国防事故。虽然部分5G 安全协议提供了基础的防护，但未针对无人机需求进行场景优化，无法满足更高级别的防护。

2.3 能源消耗与续航能力限制

5G 通信模块的消耗远高于4G 与传统无线电设备。远程遥控无人机主要依靠电池续航，部分无人机为了降低自身自重，缩短了电池续航，搭配上5G 连接，无人机高速完成飞行、数据采集和传输等任务，都提高了对电池的消耗速度。在无人机喷洒农药行业，频繁地更换电池会明显降低无人机的工作效率。在此方面需要进行能源管理方案，比如太阳能与无线充电技术。

2.4 法规与空域管理冲突

我国有明显的限制飞行区域，但现在的无人机空域管理尚未完成适配5G 远程控制需求的改革。很多国家要求无人机在视距内进行飞行，而5G 网络支持超视距飞行，这就导致无人机飞行可能触犯相关法律与进入限飞区域。不同国家的5G 信号存在差异，在进行跨国飞行时，容易出现信号兼容问题。

3. 优化方向

引入网络切片技术，为无人机通信规划专属虚拟通道，确保关键指令优先完成传输。结合人工智能算法，优化基站之间的切换策略，降低无人机在移动过程中的通信中断概率。实际应用中，可以提前规划无人机的飞行路线，提前完成沿途的基站资源分配，能够降低 50% 的延迟降低，有效地提升基站的切换速度。

3.2 安全防护体系强化建设

针对无人机的信息安全，进行专项研究，需要为无人机构建多层次的防护体系。硬件层面上，研发专用的安全芯片，使用物理不可克隆函数技术，保障芯片的独特性，避免设备伪造。电子协议层面，使用量子密钥分发和区块链技术，提升信息传输的完整性与不可篡改性，动态地对相关风险进行评估，保障信息传输安全。

3.3 能源效率协调优化

5G 无人机的续航问题，在大型载物无人机，比如农药喷洒无人机与救援物资运输无人机上，可以配备多块电池，提升续航能力。部分进行复杂环境飞行的小体型无人机则可以开发自适应功耗调节算法，根据任务需求调整自身能耗，延长续航时间。让无人机配备太阳能充电设备，使用太阳能延长部分续航 [3]。

3.4 标准规范与生态建设

将相关规范进行统一，制定5G无人机专用的通信协议与接口规范，确保不同生产商生成的5G 无人机具备互操作性。开放建立开放测试认证平台，加速技术迭代与产品成熟。政策上，制定专属于5G 无人机的飞行法规，制定专用通信频段。

结语

5G 网络为远程遥控无人机提供了全新的研究方向，将单机操作提升为机群操作，让远程遥控无人机群发挥出真正的作用。与5G 网络的结合，能为人类带来更多的福利。

参考文献

[1] 张磊利 .5G 网络在远程无人机控制中的应用与挑战 [J]. 通信电源技术 ， 2024， 41（17）：141-143.

[2] 陈耀文 ， 陈旭丹 ， 陈安华 ， 等 .5G-A 通感一体技术在飞鸟与无人机识别中的应用与实践 [J]. 电信工程技术与标准化 ， 2025， 38（3）：16-23.

[3] 姚文云，劳振国。基于 5G 网络模块的无人机在应急救援中的应用 [J]. 2024（6）：87-89.