卫星接入第三阶段的研究(3GPP-R18)-使用卫星接入的无人机用例-12

.12、使用卫星接入的无人机用例

1.12.1 描述

在地中海气候区，夏季由于气温升高，森林火灾相当普遍 。早期发现和监测森林火灾对于快速灭火和减少人员和财产损失非常重要。因此，如何实时准确地检测森林火灾是一个亟待解决的迫切问题。另一个问题是，由于人口密度极低和地理环境复杂，这些地区通常没有地面网络覆盖。

配备卫星访问功能的无人机 (UAV) 是一种可行的方法，主要通过以下步骤实现：

• 无人机收集实时信息（包括高精度三维表面地形数据、实时图像、实时视频等）；

• 将这些实时信息通过具有卫星访问的 5G 网络传输到森林火灾监测中心；

• 森林火灾监测中心监测是否存在火灾，并可能要求无人机的定位并调整其航线；

• 通过具有卫星访问的 5G 网络将定位服务请求和调整命令发送到无人机。

森林火灾监测中心通过人工智能系统可以优化无人机收集的实时信息路线。此外，5G 系统提供无人机的高精度定位，已在 3GPP TS 22.261 中指定 。但是，对于仅使用卫星访问的无人机，5G 系统难以在低延迟下提供高精度定位服务。基于低轨卫星的卫星访问的端到端延迟可以达到 35 毫秒  。5G 系统在获取无人机飞行的实时位置数据后，会将其发送给可信赖的第三方（例如，配备人工智能系统的森林火灾监测中心），以协助无人机飞行。、

1.12.2 先决条件

森林火灾监测中心拥有多个无人机在森林 A 巡逻。每个无人机都配备了一个 4K 摄像头用于收集实时图片。

森林 A 没有地面网络。因此，森林火灾监测中心与 Sat A 签订了合同，Sat A 是提供卫星通信服务的运营商。然后，这些无人机可以通过卫星将实时图片发送到森林火灾监测中心。

森林火灾监测中心支持 UTM 功能，并部署人工智能系统。它可以评估这些图片，以确定是否存在火灾或无人机的飞行路线是否偏离航线。

1.12.3 服务流程

1. 无人机 A 使用其 4 向 4K 全角摄像头拍摄实时图片；

2. 该图片通过具有卫星访问网络的 5G 网络传输到森林火灾监测中心。这在上行方向需要高数据速率（例如，120 Mbit/s）。

3. 森林火灾监测中心使用人工智能系统根据接收到的图片判断是否存在火灾。如果发生火灾，森林火灾监测中心将请求无人机的定位。

4. 5G 网络收到定位服务请求后，会检测到错误，无法保证协商的位置交付延迟。然后，它提供更低的位置精度以确保延迟。

5. 如果森林火灾监测中心决定调整无人机 A 的航线，它将通过具有卫星访问网络的 5G 网络向无人机发送调整命令，这需要下行方向的低延迟和高可靠性。

1.12.4 后续条件

无人机调整其航线。

5.12.5 现有功能部分或完全覆盖用例功能

3GPP TS 22.125 [15] 中指出了几个位置需求，具体如下：

R-5.1-009: 3GPP 系统应使移动网络运营商 (MNO) 能够使用以下信息增强发送到 UTM 的数据：无人机和无人机控制器的基于网络的定位信息。

注意 1：增强信息可以基于信任（即 MNO 通知 UTM 无人机位置信息是可信的），也可以是基于网络信息的补充位置信息，例如 OTDOA、小区坐标、同步源等。

注意 2：该要求不适用于 UAS 和 UTM 具有直接控制通信连接而不经过 MNO 的情况，例如 OTDOA、小区坐标、同步源等。

R-5.1-012: 3GPP 系统应使 UAS 能够使用无人机及其无人机控制器的实时位置信息更新 UTM。

R-5.1-013: 3GPP 网络应该能够向 UTM 提供无人机及其控制器的补充位置信息。

注意 3：补充信息可以基于信任（即 MNO 通知 UTM 无人机位置信息是可信的），也可以是基于网络信息的补充位置信息。

3GPP TS 22.261 [2] 中也指出了几个位置需求，具体如下：

5G 系统应支持确定 UE 位置相关数据的机制，用于 UE 在 3GPP RAT 依赖的定位技术覆盖范围之外但在 5G 定位服务区域内（例如，卫星访问覆盖范围之内）的情况。

3GPP TS 22.071 [x] 中捕获了以下位置服务要求：

位置精度应取决于网络设计，即运营商可以选择。此精度要求可能在网络的不同部分之间有所不同。

关于水平精度：

LCS 服务应提供技术，使运营商能够部署能够至少提供区域监管机构要求的精度水平的网络。

10m-50m：资产定位、路线引导、导航

关于垂直精度：

以下适用于增值服务和 PLMN 运营商服务：

• 提供位置估计时，LCS 服务器可以提供 UE 的垂直位置，以绝对高度/深度或相对于当地地面水平的相对高度/深度表示。LCS 服务器应允许 LCS 客户端指定或协商所需的垂直精度。当其他服务质量参数不冲突时，LCS 服务器通常会尝试满足或尽可能接近请求或协商的一致性。

• 垂直精度可以从大约三米（例如，在建筑物内分辨一层楼）到数百米不等。

关于位置交付延迟：

位置交付延迟（首次修复时间）从用户发起紧急服务呼叫到位置信息中心可用时最多为 30 秒。

5.12.6 支持用例所需的潜在新需求

PR 5.12.6-001: 支持卫星访问的 5G 系统应能够支持适用于无人机服务的定位机制。

PR 5.12.6-002: 支持卫星访问的 5G 系统应能够支持定位服务，并向 UE 提供所提供的定位服务性能信息。