无人机的控制信号主要通过无线电通信技术进行传输。具体来说，无人机通常使用2.4GHz或5.8GHz频段的自有信号来实现遥控和图像传输。此外，一些商用无人机还可能采用跳频扩频技术(FHSS)或者WLAN标准来进行上行信号控制。
在某些情况下，无人机还可以利用GPS等卫星导航系统来辅助其定位和导航。当无人机处于无法接收到GPS信号的环境中时，如室内、隧道或地下等地方，惯性导航系统(INS)可以提供必要的导航信息。
随着技术的发展，5G通信技术也被应用于无人机的远程控制和实时数据传输中，以满足高数据带宽和低延迟的需求。这些通信方式共同构成了无人机控制系统的基础，使其能够在各种环境下实现高效、可靠的飞行控制。
一、 无人机使用2.4GHz和5.8GHz频段的具体优势和局限性
无人机使用2.4GHz和5.8GHz频段具有各自的优势和局限性。
2.4GHz频段的优势：
传输距离适中：2.4GHz频段的无人机通常能够提供适中的传输距离，适合大多数消费级无人机的需求。
信号稳定：由于该频段的设备较多，尽管存在一定的干扰，但整体上信号较为稳定。
抗干扰能力较强：相比其他频段，2.4GHz频段在抗干扰方面表现较好，尤其在室外环境中，可以有效避免过多的干扰。
2.4GHz频段的局限性：
穿透能力较差：由于频率较低，2.4GHz频段的穿透能力不如高频段，这在需要避障或穿透障碍物时可能成为限制因素。
带宽较窄：2.4GHz频段的带宽相对较小，无法传输高质量图像数据。
5.8GHz频段的优势：
带宽较宽：5.8GHz频段的带宽更宽，能够传输更高质量的图像数据，这对于需要高清晰度图传的应用非常有利。
干扰较少：相比2.4GHz频段，5.8GHz频段的设备较少，因此在干扰较少的环境中，能够提供更加稳定的信号。
频率较高：由于频率较高，5.8GHz频段具有较强的穿透能力，适用于需要穿透障碍物的场景。
5.8GHz频段的局限性：
传输距离较短：虽然5.8GHz频段在图像传输质量上有优势，但其传输距离相对较短，不适合远距离通信。
设备兼容性差：由于5.8GHz频段设备较少，与其他设备的兼容性较差，可能会导致一些操作上的不便。
选择哪种频段取决于具体的应用需求。如果需要长距离传输和较高的抗干扰能力，则2.4GHz频段更为合适;
二、 跳频扩频技术(FHSS)在无人机控制中的应用及其效果
跳频扩频技术(FHSS)在无人机控制中的应用主要体现在其显著的抗干扰能力上。这种技术通过不断改变载波频率，使信号均匀分布在整个频段内，从而避免了同频干扰。具体来说，跳频扩频技术能够自适应地在多个频点之间进行切换，一般设备可以支持几十到几百个跳频组合，而性能优异的设备甚至可以达到6万个跳频组合。
在实际应用中，例如E62-433T20S模块就具备跳频扩频功能，能够在多达50个频点中同步跳变，从而大大提高了抗干扰性能。此外，一些高端数传电台如FY-609电台也采用了跳频技术，支持多种通讯模式，并且体积小、重量轻。
除了提高抗干扰能力外，跳频扩频技术还被用于无人机测控链路中，以满足高抗干扰需求。例如，一种实现方案提出了跳频速率高达20.000次/秒的混合扩跳系统，该系统结合了直接数字频率合成(DDS)和锁相环(PLL)技术，进一步增强了系统的抗干扰性能。
三、 WLAN标准在无人机上行信号控制中的具体实现方式
在无人机上行信号控制中，WLAN标准的实现方式和效率评估涉及多个方面。首先，从硬件模块的角度来看，大功率无人机WiFi模块SKW77采用IEEE 802.11b/g/n标准，并支持2×2 MIMO技术，工作频率为2.4G ISM频段。这种配置确保了较高的数据传输速率和稳定性。
在天线设计方面，用于无人机的全向WLAN天线能够覆盖2.4-2.484 GHz频段，并具有较好的全向性和效率。该天线通过一分四功分器馈电并分别放置在无人机的各侧面中心，以提高信号覆盖范围和接收灵敏度。
为了确保WLAN信号的有效传输和测试，R&S CMW500无线通信综测仪可以模拟WLAN信号损伤，如I/Q偏移、信道衰落模型Fading及高斯白噪声AWGN等功能，使得WLAN的测试变得更加灵活。
此外，在性能评估和优化方面，基于无人机的无线网络部署、性能分析和优化是关键。利用优化理论中的方法，可以实现无人机的高效部署和性能评估。同时，通过优化无人机轨迹设计来提高系统的能量效率也是研究的重点之一。
针对频谱效率较低的问题，提出了一种结合认知无线电技术的多无人机通信网络谱效优化方案。该方案基于协作频谱感知，建立空地信道下多机协作的认知无人机网络模型，从而提高频谱利用率。
WLAN标准在无人机上行信号控制中的具体实现方式包括使用高性能的WiFi模块和全向天线设计，以及通过综合测试工具进行信号损伤模拟和性能评估。
四、 惯性导航系统(INS)在室内或地下环境中对无人机定位精度的影响。
惯性导航系统(INS)在室内或地下环境中对无人机定位精度的影响是一个复杂的问题，需要综合考虑多种因素。
INS系统在短时间内的定位精度较高，但其误差会随时间累积。这意味着在长时间运行中，INS的定位精度可能会逐渐降低。因此，在室内环境中，由于缺乏GPS信号，INS成为主要的定位手段之一。然而，仅依赖INS进行长期定位时，误差累积问题可能会导致定位精度下降。
为了提高室内环境中的定位精度，一些研究提出了结合其他技术的方法。例如，一种方法是将INS与WiFi指纹定位技术结合使用，通过WiFi模块测量信号强度并利用WiFi指纹定位原理来确定位置，同时结合INS的数据来提高整体定位精度。此外，还有研究提出使用UWB(超宽带)和低成本视觉激光雷达等技术与INS结合，以提供更精确的全局定位信息。
尽管如此，即使结合了这些辅助技术，INS在室内或地下环境中的定位精度仍然受到限制。这是因为这些环境通常存在信号干扰和遮挡问题，使得INS难以获得足够的数据来维持高精度定位。
虽然INS在某些情况下可以提供较好的短时定位精度，但在室内或地下环境中，由于长时间工作的误差累积以及信号干扰等问题，其定位精度可能会受到影响。
五、 5G通信技术在无人机远程控制和实时数据传输中的最新进展和挑战。
5G通信技术在无人机远程控制和实时数据传输中的最新进展主要体现在以下几个方面：
- 高速度和低时延：5G网络的高速度和低时延特性使得无人机能够实现超视距实时远程控制。例如，通过5G组网的无人机不再受到距离的限制，只要在基站覆盖范围内，地面端都能对其进行远程操控。此外，利用5G边缘计算技术与云端平台的有效协同，可使无人机飞行测控时延控制在10毫秒量级，满足了远程操控无人机飞行的性能需求。
- 高带宽和广连接：5G网络的大带宽特性支持无人机采集的高清视频等数据的实时传输。例如，无人机可以实时采集高精度三维地表地形数据、实时图片、实时视频等，并通过5G网络将这些信息传输到AI系统进行处理。这种高带宽和广连接的特点为无人机应用提供了强大的数据吞吐能力。
- 自主航线规划和角色权限管理：一些公司如空中未来推出的5G云盒M1.具有自主航线规划、角色权限管理、远程操控、系统扩展、数据管理等优势，解决了无人机飞行受限、飞行数据质量低、延迟大等问题。
- 实际应用案例：全国首例东莞变电站实现5G远程控制无人机定点巡航的成功案例表明，5G技术已经在实际应用中取得了显著成效。该试点项目标志着5G无人机+程序化操作的正式应用。
然而，尽管5G通信技术在无人机远程控制和实时数据传输中取得了显著进展，但仍面临一些挑战：
- 基础设施建设：虽然5G网络正在逐步普及，但在某些地区或特定应用场景下，5G基站的覆盖范围和密度仍需进一步提升以确保无人机的稳定通信。
- 安全性问题：随着无人机应用的广泛推广，如何保障其通信安全成为一个重要课题。5G网络需要具备高安全性的特点来应对潜在的安全威胁。
- 成本问题：目前，5G设备和终端的成本相对较高，这可能会影响无人机系统的普及和大规模应用。
