近年來全國各地積極發(fā)展低空經濟，低空經濟的發(fā)展離不開有序的運營和監(jiān)管，而運營和監(jiān)管的前提是低空基礎設施建設。低空空域目前缺乏統(tǒng)一的基礎設施建設，尤其無法對低空空域進行全天候的“感知”。因此構建低空通信與感知于一體的數字低空基礎設施網絡，賦能可計算空域是發(fā)展低空經濟和打造可運營空域的重要前提條件。

為什么要具備通信和感知功能？

低空飛行場景對于通信的需求體現(xiàn)在安全高效的飛行控制和豐富的業(yè)務數據傳輸上。從飛控角度看，低空飛行需動態(tài)規(guī)劃航線、提升空域利用率，并在識別非法飛行時下達緊急指令；需要高可靠傳遞起降飛行參數和指令；飛行器還需定期匯報位置、速度等狀態(tài)信息，幫助監(jiān)管部門監(jiān)控飛行。在這些需求下，低時延高可靠通信鏈路（uRLLC）成為飛控的關鍵。而從業(yè)務方面來看，低空飛行在飛行和起降階段傳輸大量的機載數據，需要靠高帶寬的上行通信鏈路（eMBB）來實現(xiàn)。此外，地面控制中心還需通過uRLLC向無人機下達實時的任務指令。

而隨著低空飛行器數量的增加，單一的通信功能已無法應對復雜多變的飛行環(huán)境，低空主動感知成為保障飛行安全、提升空域管理效率的核心技術。從空域建設和管理的角度來看，通過感知功能可以實現(xiàn)空域的柵格化管理，在GNSS信號受到干擾時仍能確保飛行器在復雜環(huán)境中正常飛行；在監(jiān)測和監(jiān)控方面，需要通過感知功能，實時監(jiān)控合作飛行器是否有飛出航線或超速等情況，對非法無人機進行軌跡跟蹤和定位；從起降引導的角度來看，依賴感知功能，低空飛行能夠順利避障并精確降落，地面控制中心可調度多架無人機有序起降；在導航輔助方面，感知功能可以獲取地形、氣象條件和其他飛行器位置等實時信息；同時，感知系統(tǒng)還具備碰撞預警和智能航路規(guī)劃的功能，最大化利用空域資源。

為什么需要通感一體化？

上述低空飛行場景中的通信和感知功能緊密相連，傳統(tǒng)的分離式解決方案已經無法滿足現(xiàn)代低空飛行的需求，通感一體化成為推動低空經濟安全高效發(fā)展的關鍵技術路線。

第一，傳統(tǒng)的航空通信與感知系統(tǒng)無法滿足低空飛行的復雜需求，如傳統(tǒng)雷達只能檢測飛行物的存在，無法進行精確的身份識別。第二，通感一體化已經成為5G-A和6G的核心技術路線之一，能夠在全球統(tǒng)一標準的支持下，持續(xù)演進和升級。而低空經濟作為應用場景，可以分享移動通信網絡的產業(yè)鏈價值。第三，相比傳統(tǒng)的分立式設備，通感一體化方案不僅減少了硬件設施的數量，還降低了站點租賃、人工維護等方面的成本，使整體部署更加經濟高效。第四，通感一體化技術可以通過靈活分配通信和感知任務，最大化提高頻譜資源的利用效率，還能夠從通信和感知兩個維度提供一致的數據源，確保數據的實時性和準確性，這在飛行軌跡預測、異常檢測、非法入侵監(jiān)測等場景中具有重要意義。

低空通感一體網絡選擇哪個頻段？當前，5G-A主要有Sub6GHz和毫米波（24.75GHz至27.5GHz）兩種頻段。不同特性和頻譜資源的多寡，極大地影響了通感一體的性能指標。相比毫米波頻段，Sub6GHz頻段具有覆蓋距離遠的優(yōu)勢，但低空空域的覆蓋主要是針對高度在600～1000米為主的相對空曠區(qū)域，無需覆蓋室內，Sub6GHz和毫米波頻段均可以滿足。基站也不需要大功率，在降低設備功耗和成本的同時，減小了空中組網的干擾。相比Sub6GHz頻段，毫米波頻段在感知能力上展現(xiàn)了巨大的優(yōu)勢。毫米波頻段帶寬大，典型帶寬為400～800MHz，是低頻的4～8倍，在距離分辨率、速度分辨率和角度分辨率等感知精度方面遠超Sub6GHz頻段，這對于“低慢小”無人機的檢測、識別和精準導航等至關重要；同時，基于毫米波頻段豐富的感知特征，未來還可用于環(huán)境成像、微觀氣象、微動檢測等方面。

低空通感一體網絡的部署策略

當前，構建低空通感一體網絡主要有兩種部署方式可供選擇：一是基于現(xiàn)有運營商的公網系統(tǒng)，二是針對低空的專用網絡。

毋庸置疑，基于現(xiàn)有運營商公網的改造方案能夠在初期部署時復用現(xiàn)有的通信基礎設施，具有一定的經濟優(yōu)勢，然而，現(xiàn)有地面公網的設計初衷是為地面用戶服務，地面網絡的站點布局和天線方向主要針對水平覆蓋，無法完全有效滿足低空飛行器的垂直覆蓋需求，影響低空通信的連續(xù)性和可靠性；地面公網的密集小區(qū)部署在高速飛行的低空場景下會導致頻繁的網絡切換，增加中斷和干擾，難以確保飛控所需的低時延和高可靠性；地面公網的系統(tǒng)資源主要集中配置在下行鏈路，無法同時兼顧低空無人機視頻回傳、感知數據上傳等場景的上行鏈路需求，同樣，也無法同時滿足低空飛行對高精度感知和穩(wěn)定通信的資源要求。由于低空業(yè)務需求和地面業(yè)務需求的巨大差異，通過公網改造方案滿足低空場景需求，必然需要針對低空業(yè)務特點重新部署基站、調整優(yōu)化參數，即相當于構建了一張專網，初期公網改造方案的投入必然浪費。

相比之下，專頻專網在部署的時候可以專門考慮航線和起降場的通感需求，優(yōu)化站點選址和天線方向，實現(xiàn)高效組網；有了專門面向低空的專網設計和規(guī)劃，就可以解決飛行器飛行過程中的通信盲區(qū)問題，并避免中斷和干擾；面向低空經濟的專網充分考慮無人飛行器的上行帶寬要求，系統(tǒng)可以有針對性地分配更多的網絡資源，保證飛行業(yè)務的通信需求；同時，選取合適的專網頻段，利用更加豐富的帶寬資源，可以最大限度地滿足感知精度和通信可靠性要求。

特別是基于專頻專網的低空信息基礎設施，在低空場景的法律法規(guī)遵從性及確保低空飛行安全、城市和國家安全角度，也值得考量。

低空通感一體網絡技術路線

綜上，針對城市低空起降場以及飛行線路，基于毫米波的通感一體化低空專網能很好地滿足低空通信和感知的需求。由于低空專網只需覆蓋低空起降場及飛行線路空域中的無人機和未來的eVTOL（電動垂直起降飛行器），無需兼顧地面人群和室內的覆蓋需求，站點的部署密度可以大幅降低。同時，結合毫米波相控陣技術，毫米波低空專網設備的發(fā)射功率和整機功耗也可以大幅降低，相應地減少設備功耗和成本，顯著降低網絡建設成本和運維成本。

因此，基于5G-A的毫米波通感一體化專網必將成為低空新一代信息基礎設施的主要技術路線。

關鍵詞：