4G模块无人机主要用于增强无人机的通信能力和拓展其应用场景。具体来说，4G模块无人机具备以下几个关键用途：
- 增强图像传输功能：4G模块可以提供稳定的图像传输，尤其在信号遮蔽严重的场景下，通过4G网络保障连续拍摄和顺利执行飞行任务。这种增强的图传功能使得无人机能够在城市环境中，即使在建筑物遮挡下，也能保持图像传输的稳定性。
- 远程监控与数据传输：4G模块使无人机能够依靠4G网络实现稳定的数据传输和实时图像回传，为用户提供更加便捷、高效的服务。这使得无人机可以在远离操作者的地方进行实时监控和数据传输，适用于远程监控、农业自动化、基础设施巡检等多种场景。
- 提升飞行稳定性和安全性：4G模块无人机通过4G网络实现超远程控制，减少了对遥控器或WiFi网络的依赖，从而提升了飞行的稳定性和安全性。此外，4G通信技术还能够解决特殊室内场景中无人机活动范围受限的问题，降低应用成本和复杂度。
- 集群控制与管理：对于需要大量无人机进行集群飞行的应用场景，4G物联卡的远程管理功能提供了更便捷的解决方案，支持多客户端操作，不受距离和地区的限制。
- 拓展应用领域：随着4G网络的发展和普及，无人机的应用领域也在不断拓展。例如，在影视航拍、农药喷洒、快递运输和公共侦查等领域，4G技术的应用使得无人机能够满足更多样化的通信需求，并形成良好的使用体验。
4G模块无人机通过利用移动通信网络的优势，极大地提升了无人机的通信能力，使其在多个领域中发挥更大的作用，满足了人们日益增长的通信需求，并为未来的发展提供了广阔的可能性。
一、 4G模块无人机在城市环境中进行高清图像传输的技术
4G模块无人机在城市环境中进行高清图像传输的技术细节主要涉及以下几个方面：
4G网络要求：为了保证清晰流畅的图传体验，4G网速需要达到5Mbps以上。4G网速受用户和飞行器所在位置的4G信号强度以及对应基站的网络拥塞程度影响。实际传输体验与当地的4G网络信号情况密切相关。因此，在使用增强图传时，务必选择遥控器或手机上4G信号接近满格的地方操作，以获得更好的增强图传体验。
系统组成：无人机系统通过三种方式与卫星通信系统建立传输通道：
微波传输：将无人机获得的高清视频数据直接传输到安装在动中通车上的地面指挥控制平台，从而通过动中通指挥车接入通信网络。
4G传输：无人机获得的高清视频数据通过微波传输到地面指挥控制平台后，由动中通安装的4G系统将高清晰度视频图像传回指挥中心大屏。
卫星“动中通”传输：无人机获得的高清视频数据通过微波传输到地面指挥控制平台，高清视频再通过“动中通”的卫星通道传回到指挥中心大屏。
实时回传、低延时和低功耗：高清实时视频传输模块可实时传送广播品质的超高清视频数据，距离可达30公里。该模块具有实时回传、低延时和低功耗的特点。
COFDM调制技术：COFDM调制技术具备多径分集能力，抗多径干扰能力强，具备“非视距”、“绕射”传输特点和良好穿透能力，适应在城区、山地、建筑物内外等不能通视及有阻挡的环境中应用。
二、 4G模块无人机在农业自动化中的具体应用
4G模块无人机在农业自动化中的具体应用案例包括以下几个方面：
- 农田智能巡航和精准农药喷洒：通过4G物联卡，无人机可以实现农田的智能巡航和精准农药喷洒，提高了农作物的产量和质量。
- 高清图像实时传输：在航拍领域，4G物联卡使无人机能够实现高清图像的实时传输，帮助农民更好地了解农田情况。
- 智慧农业系统管理：利用遥感无人机和物联网技术获取农业生产全过程的数据，并通过人工智能AI系统进行种植管理。同时，无人机还可以装载无人驾驶农机，实现耕、种、管、收的全自动化。
- 全自主高频巡田：极飞遥感无人飞机可以实现全自主高频巡田，结合智慧农业系统的AI分析，轻松获取田间作物长势、设备跑冒滴漏等信息。
- 大棚自动化管理：在智慧农业领域，4G模块被广泛应用于大棚自动化管理，例如使用4G遥控开关控制大棚内的喷淋系统、卷帘机等设备。
- 播种和施肥：无人机可以用于播种和施肥，其速度是传统设备的40倍，可节约90%的水和30%～40%的农药。
- 作物监测和保护：无人机配备传感器、摄像头、GPS和数据分析软件，能够监测作物和土壤状况，实现自主和精准播种、施肥和农药应用。
- 农田勘测和农作物监测：无人机可以帮助农民快速了解农田土壤、植被、地形等情况，并通过图像识别技术监测农作物生长情况。
- 水稻种植管理：基于智能操作平台的多功能UAV被开发用于水稻种植管理，能够在同一飞行平台上进行播种、施肥和农药应用。
三、 4G模块无人机在特殊室内场景中的通信问题?
要解决4G模块无人机在特殊室内场景中的通信问题，可以采取以下几种方法：
- 增加天线和优化天线设计：根据南京航空航天大学的研究，通过为4G模块添加天线，可以显著改善信号接收情况，使其更加稳定和快速。此外，还可以考虑使用高增益天线来增强信号覆盖范围和质量。
- 改进通信流程和方法：在系统设计中，应考虑非正常通信情况的应对能力。例如，在4G网络信号较弱的环境中，无人机可以采用自动返回至预设地点、悬停等待或选择备用连接方式等措施来保障安全飞行。
- 减少干扰和提高接收性能：在干扰较大的场景下，可以通过使用turbo接收机来消除干扰，从而提升接收性能。此外，还可以通过认知无人机通信技术来解决隐藏终端和暴露终端的问题，并协调多节点有限频谱共享。
- 优化请求周期和代码结构：为了减少用户指令下达和无人机执行之间的时延，可以适当减小请求周期，并优化代码结构以减小代码执行时间。
- 利用云计算和智能无线通信技术：在铁路应急场景下，通过与中心服务器云计算配合使用，可以显著降低通信开销，并准确实现室内环境感知。这种技术也可以应用于其他特殊室内场景中，以提高通信效率和可靠性。
四、 4G模块无人机集群飞行的技术挑战和解决方案
4G模块无人机集群飞行面临的技术挑战主要包括大规模异构集群的协同控制、非完全信息的处理、复杂决策过程的建模以及实际应用任务的应对等问题。这些挑战源于无人机集群需要在动态环境中进行高效协作，同时处理来自不同无人机的信息和任务需求。
解决方案方面，基于伪谱法的无人机集群路径规划方法被提出以解决传统路径规划算法搜索效率低、难以处理复杂约束的问题。这种方法通过建立无人机的动力学模型，考虑集群飞行过程中的约束条件，将其转化为非线性约束，从而提高路径规划的效率和准确性。
此外，基于规则的无人机集群运动控制策略也被采用，通过将集群中知晓目标信息的无人机设置为领航者，其余无人机设置为跟随者，并根据运动规则(如避撞、聚集、速度匹配)建立集群动力学模型和个体运动控制器，以实现高效的集群飞行。
任我飞平台则利用4G/5G/专网等网络环境，实现无人机的分布式、集群式飞行作业，搭配无人机机场实现了无人值守、自动飞行作业，满足高效的无人机低空数据采集需求。这表明在4G网络环境下，通过优化通信和控制策略，可以有效支持无人机集群的协同作业。
五、 4G技术在影视航拍领域的应用效果和用户反馈
4G技术在影视航拍领域的应用效果和用户反馈总体上是积极的，但也存在一些需要注意的问题。
从技术层面来看，4G增强影像传输功能结合了O3+和4G自动增强影像传输技术，能够在O3+信号良好时保持基本连接但不传输影像数据，以实现高画质和低延迟，并降低4G流量消耗。当O3+受到干扰、遮挡或远距离传输场景下，4G影像传输将自动开启并进入增强传输阶段。这种设计使得用户可以在信号不佳的情况下依然获得较为流畅的影像传输体验。
然而，4G增强影像传输功能需要使用DJI Cellular模块和nanoSIM卡，并且会消耗流量。在完全使用4G链路进行影像传输作业的情况下，飞行30分钟后，航拍机端和遥控器端将分别消耗最大1GB左右的流量。此外，为了保障清晰流畅的影像传输体验，建议确保4G网络速度达到5 Mbps以上，并选择4G信号接近满格的地方操作。
用户反馈方面，虽然4G技术在影视航拍中提供了便利和高效的数据传输解决方案，但也存在一定的局限性。例如，在信号微弱、无信号或网络繁忙壅塞的情况下，可能会导致影像传输卡顿、操作延迟、影像传输丢失等问题。因此，在实际操作中，用户需要谨慎选择飞行地点和时间，以避免这些问题的发生。
