无人机使用的通信技术多种多样，主要包括以下几种：
- 无线电通信：这是无人机最常用的通信方式之一。无人机通常使用2.4GHz和5.8GHz频段进行遥控和图像传输。此外，无人机系统还规划了840.5-845MHz、1430-1444MHz和2408-2440MHz频段。
- 5G通信：随着5G技术的发展，无人机开始采用5G移动通信蜂窝网络来替代传统的自建通信链路，实现超视距远程飞行控制，并提供大带宽、高速率、低时延的实时传输和处理。
- 自由空间光（FSO）通信：这种通信方式具有高数据传输速率、低时延和高安全性等优势，但易受大气信道条件影响。
- Wi-Fi通信：小型无人机通常使用IEEE 802.11技术来实现网络连接，这种技术因其广泛可用性和高性能链路而被广泛应用于商业小型无人机。
- 卫星通信：在特殊场景或应急情况下，无人机可以使用卫星通信系统，通过卫星将数据传输回地面接收机，并通过地面移动通信网将信息传输至无人机。
- 激光通信：无人机激光通信技术在现代战争中发挥越来越重要的作用，具有高安全性和抗干扰能力。
- 太赫兹通信：作为6G移动通信中的关键技术之一，太赫兹通信具有更高的传输速率和更高的安全性，但目前仍处于研究阶段。
- 毫米波通信：毫米波通信是5G系统的重要组成部分，适用于无人机通信系统，以满足高吞吐量和高质量的通信需求。
- 数字图传技术：例如大疆研发的OcuSync 2.0技术，具备传输稳定、图像清晰流畅、抗干扰、抗遮挡、低延时等特性。
无人机的通信技术涵盖了从传统的无线电通信到先进的5G、自由空间光、卫星通信、激光通信以及未来的太赫兹通信等多种方式，以满足不同应用场景的需求。
一、 无人机在使用5G通信技术解决方案
无人机在使用5G通信技术时面临的主要挑战和解决方案如下：
1. 主要挑战
尽管5G网络具有超高带宽，但在实际应用中，频谱带宽的限制仍然是一个挑战。特别是在无人机高清视频传输场景中，对画面延迟要求在3秒以内，这需要更高效的频谱利用和优化。
在一些国家和地区，无人机的飞行活动受到严格的限制，这使得5G技术在无人机上的应用受到阻碍。
传统的4G网联无人机存在信号干扰大、无主覆盖小区等问题，而这些问题在5G网络中依然存在，需要进一步优化。
5G与无人机技术结合后，安全问题成为一大挑战。包括导航系统、飞控信号、通信链路等潜在的安全问题需要得到解决。
为了适应5G网络，现有的无人机系统需要进行大规模的网络改造和优化，以确保其能够充分利用5G网络的高带宽和低延迟特性。
2. 解决方案
通过合理设计网络拓扑结构、优化信道分配和资源调度策略，可以最大程度地提高无人机通信的效率和稳定性。
利用Massive MIMO(大规模多输入多输出)技术，可以改善无人机空域覆盖，减少信号干扰，提高通信质量。
针对导航系统、飞控信号、通信链路等潜在安全问题，需要建立完善的安全防护体系，确保无人机在5G网络中的安全运行。
通过新型无人机天线配置测量解决方案，简化蜂窝基站管理，提升无人机与5G网络的兼容性和管理效率。
针对高清视频传输场景，进行专门的5G网络优化研究，以满足低延迟和高带宽的需求，确保实时超高清图传和远程低时延控制。
二、 自由空间光(FSO)通信在无人机应用中的实际性能
自由空间光(FSO)通信在无人机应用中的实际性能表现具有显著的优势和劣势，与传统无线电通信相比，其特点如下：
1. 优势：
- 高数据传输速率和低时延：FSO通信使用光波进行数据传输，载波频率高，可以提供更大的带宽，从而实现高速率、低延迟的通信需求。
- 高安全性：FSO通信使用红外光进行传输，在频段上与传统射频通信不交叠，因此不受电磁干扰，且激光信号波束较窄，传播过程具有极强的指向性，不易被窃听或干扰，在安全要求较高的场景下具有更好的适用性。
- 高灵活性：由于FSO通信基于视距链路，无人机可以在短时间内起飞并建立通信连接，不依赖于现有基础设施，能够实现按需快速部署，降低了建立视距连接的难度。
- 高成本效益：FSO系统终端尺寸小、质量轻、价格低，便于安装和扩展，能够加装于现有的无人机、地面基站和通信卫星之上，无需铺设光缆以及建设大量的通信基础设施，可以实现低成本部署。
2. 劣势：
- 大气信道条件影响：FSO通信以大气为传播介质，大气中包含气体分子、气溶胶等粒子，同时存在云、雪、雾和雨等天气状况，受到粒子吸收和散射等因素的影响，会导致接收光信号的能量损耗，造成信号的严重衰减。
- 对准问题：FSO通信对收发端对准的精准度要求高，一般还包含瞄准、捕获和跟踪控制系统(PAT)，以确保发射天线对准接收透镜。UAV的高移动性和网络的高动态性使得保持稳定连接与可靠通信面临挑战。
- 大气湍流影响：大气湍流的扰动会造成波前畸变、振幅起伏、闪烁和光束漂移，从而大幅降低通信网络性能。此外，大气中温度、湿度和压力的随机变化也会导致大气衰减。
3. 技术改进与发展趋势：
为了克服上述劣势，研究者们提出了多种技术改进措施：
- 多输入多输出（MIMO）技术：通过增加天线数量，可以显著提高数据传输速率，但同时也增加了系统的复杂度和成本。
- 混合切换标准：采用改进自适应编码和调制方案，以减轻湍流强度变化的恶化，并应用基于门控循环单元(GRU)的信道估计器和基于LDPC解码的帧错误率(FER)的混合交换。
- PAT瞄准捕获跟踪系统：使用机器学习方法对无人机进行视觉跟踪、采用低成本轻量级云台PAT系统以及使用四象限光电二极管(QPD)实现高效的跟踪。
- FSO/RF混合系统：结合RF与FSO技术，使用与FSO并行的RF作为备份链路，并根据通信场景选择通信方式，以提高系统可靠性。
三、 卫星通信在无人机通信中的应用
卫星通信在无人机通信中的应用案例广泛且效果显著，具体如下：
- 全球范围内的即时通信：通过卫星通信技术，无人机可以实现与地面控制站之间的全球范围内的即时通信。这种通信方式确保了无人机在各种复杂环境下都能够接受到来自地面的指令，从而保证任务的顺利执行。
- 应急通信平台：无人机作为空中应急通信平台，可以执行通信中继任务，相当于将信号塔“挂”在无人机上。这种方案在应急情况下特别有效，例如河南救灾中使用的翼龙无人机空中通信平台，可以快速部署并提供可靠的通信服务。
- 高空基站覆盖能力：无人机辅助的5G高空基站测试表明，无人机在200米高空时覆盖能力超过6.5公里。这种方案验证了5G高空基站方案的可行性及落地性，为抗震救灾等紧急情况提供了有效的通信支持。
- 无人机辅助卫星通信系统：研究了无人机辅助的卫星通信系统下行链路，其中静止轨道卫星通过无人机中继转发信号，与地面用户进行通信。这种系统利用了无人机的灵活性和低成本安装维护的优势，特别适用于紧急情况下的短期部署。
- 特殊作业场景应用：无人机卫星中继通信通过专用机载模块利用北斗等低轨卫星通信系统实现远距离通信，成本较高，一般应用于无人区等特殊作业场景以及应急情况下的无人机通信服务。相比传统通信手段，地面移动通信技术具有高速率、低成本和基础设施覆盖范围广的优势。
- 无人机集群通信：无人机集群通信采用宽带自组网技术，具有高度的自适应性、抗毁性和网络拓扑结构动态可变性等特点，满足了无人机集群大规模、高动态情况下的协同通信需求，使整个系统呈现群体智能性。
- 应急反恐应用：无人机与卫星通信技术在应急反恐中的应用包括航空数据采集、实时通信中继和快速数据处理等。这些技术越来越多地应用于抢险救灾、森林防火、反恐维稳等领域，提高了应急响应和指挥效率。
卫星通信在无人机通信中的应用案例涵盖了从全球范围内的即时通信到应急通信平台、高空基站覆盖、无人机辅助卫星通信系统、特殊作业场景应用、无人机集群通信以及应急反恐等多个方面。
四、 激光通信技术在无人机上的最新进展?
无人机激光通信技术在近年来取得了显著进展，特别是在中国电科34所完成的空中飞行平台无线激光组网通信试验中，实现了自主指向、扫描、捕获、跟踪和通信等关键技术的应用验证。然而，尽管有这些突破，无人机激光通信技术仍面临诸多技术难题。
无人机激光通信在实际应用中受到大气环境干扰的影响较大，这使得通信链路的稳定性和可靠性受到挑战。此外，高精度捕获与跟踪技术也是当前无人机激光通信技术中的一个重大难题。由于无人机在飞行过程中会受到各种动态因素的影响，如何确保激光通信终端能够快速准确地捕获并跟踪目标成为关键问题。
载荷的轻小型化与集成化也是无人机激光通信技术面临的重要挑战之一。为了适应不同类型的无人机平台，激光通信载荷需要具备轻便、紧凑的设计，同时还要保证通信性能不受影响。目前，我国在载荷轻小型化设计方面经验不足，这限制了无人机激光通信技术的实用化发展。
此外，无人机激光通信技术还面临着标准化与互操作性问题。不同无人机平台和通信系统之间的兼容性问题需要解决，以实现不同系统之间的无缝连接和高效通信。
五、 太赫兹通信技术在无人机通信领域的研究现状和未来发展趋势
太赫兹通信技术在无人机通信领域的研究现状和未来发展趋势可以从多个方面进行分析。
1. 研究现状
太赫兹频段(0.1~10THz)通信具有固有的大带宽和高数据速率优势，是第六代移动通信系统(6G)的重要组成部分。这种技术能够支持更高的用户密度、更少的延迟和更好的频谱利用率，是未来6G通信的主要手段之一。
在无人机网络中，太赫兹通信技术主要应用于无人机传感网络(DSN)，无人机不仅作为地面基站的备用基站或按需部署的基站，还将借助超可靠低延迟服务传输多媒体数据。这表明太赫兹通信在无人机网络中的应用前景广阔。
太赫兹通信系统的核心器件包括太赫兹发射源、调制器和探测器等，这些器件的发展是实现高效通信的关键。目前，这些核心器件的技术仍在不断进步，以满足未来高容量通信的需求。
2. 未来发展趋势
未来太赫兹通信技术将进一步结合电子学与光子学技术，共同突破发射功率与传输距离的技术瓶颈，推进太赫兹通信系统向巨容量、远距离、高能效、高可靠性和小型化等特点发展。
太赫兹通信技术的产业化发展也在逐步推进。研究机构和企业正在探讨如何将太赫兹通信技术应用于实际场景，并解决现有能力和应用面临的挑战。
根据市场调查报告，全球及中国市场对太赫兹通信技术的需求正在快速增长，预计未来几年内，太赫兹通信技术将在多个领域得到广泛应用。
太赫兹通信技术在无人机通信领域具有显著的技术优势和广阔的应用前景。
