隨著無(wú)人機(jī)自主飛行技術(shù)與5G通信技術(shù)的快速發(fā)展，開(kāi)放空域、推動(dòng)低空經(jīng)濟(jì)的發(fā)展已成為各國(guó)政府和產(chǎn)業(yè)界的重要戰(zhàn)略方向。低空經(jīng)濟(jì)是什么？如何實(shí)現(xiàn)低空飛行器的精準(zhǔn)管控與可靠連接？它的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)是什么？

低空經(jīng)濟(jì)：新質(zhì)生產(chǎn)力典型代表

黨的二十屆三中全會(huì)明確提出，發(fā)展通用航空和低空經(jīng)濟(jì)。其中，低空經(jīng)濟(jì)是依托低空空域資源，以民用有人駕駛和無(wú)人駕駛航空器飛行活動(dòng)為牽引，以各類技術(shù)融合創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)，輻射帶動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)鏈融合發(fā)展的綜合性經(jīng)濟(jì)形態(tài)。低空經(jīng)濟(jì)作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，涵蓋航空器研發(fā)制造、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)運(yùn)營(yíng)、飛行服務(wù)保障全鏈條，是新質(zhì)生產(chǎn)力的典型代表，具備極大市場(chǎng)價(jià)值。

低空經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，將引領(lǐng)交通旅游、農(nóng)林植保、物流配送、公共安全等諸多領(lǐng)域技術(shù)變革。在交通領(lǐng)域，電動(dòng)垂直起降飛行器的研發(fā)與量產(chǎn)使得早晚高峰打“飛的”通勤成為可能，進(jìn)一步緩解城市交通擁堵的問(wèn)題。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，無(wú)人機(jī)可用于農(nóng)作物監(jiān)測(cè)、噴灑農(nóng)藥、播種，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量。在應(yīng)急救援領(lǐng)域，無(wú)人機(jī)具有快速部署、靈活機(jī)動(dòng)的特點(diǎn)，能夠克服山區(qū)、森林等復(fù)雜地理環(huán)境，迅速抵達(dá)重大事故現(xiàn)場(chǎng)，縮短響應(yīng)時(shí)間，提高救援保障效率。在能源巡檢方面，傳統(tǒng)人工巡檢效率低，安全風(fēng)險(xiǎn)高，無(wú)人機(jī)巡檢可以迅速精確地獲取電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在故障和安全隱患。在城市管理中，利用無(wú)人機(jī)等低空載運(yùn)裝備搭載光電吊艙，拍攝高分辨城市影像，可以為有關(guān)部門(mén)提供詳盡實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)支持，助力高效城市規(guī)劃與安全保障。

通感融合：助力低空高效智聯(lián)管控

低空經(jīng)濟(jì)的發(fā)展離不開(kāi)低空網(wǎng)絡(luò)通信能力與感知能力的支撐。一方面，低空監(jiān)管平臺(tái)、無(wú)人機(jī)機(jī)載數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)回傳均依賴于可靠的通信網(wǎng)絡(luò)。另一方面，無(wú)人機(jī)等低慢小目標(biāo)的“黑飛”使得低空安防面臨挑戰(zhàn)，亟須建立高精度、低時(shí)延的感知網(wǎng)絡(luò)。相比視覺(jué)感知，基于無(wú)線信號(hào)的感知方式受天氣影響小，可以實(shí)現(xiàn)全天候的感知。

無(wú)線通信與無(wú)線感知原本是基于電磁波實(shí)現(xiàn)的兩種功能，前者側(cè)重利用電磁波承載信息的能力實(shí)現(xiàn)文本、音頻、圖像及視頻數(shù)據(jù)的傳輸，以1G到5G移動(dòng)通信系統(tǒng)為典型應(yīng)用；后者則側(cè)重利用電磁波在不同物體上的散射特性提取環(huán)境或目標(biāo)的物理參數(shù)信息，以軍用或民用雷達(dá)為典型應(yīng)用。盡管無(wú)線通信系統(tǒng)與感知系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能及性能指標(biāo)截然不同，二者均對(duì)信號(hào)的帶寬提出越來(lái)越高的要求：根據(jù)香農(nóng)信息論與檢測(cè)估計(jì)理論，信息傳輸速率與參數(shù)估計(jì)精度均與信號(hào)帶寬成正比。然而，受限于頻譜資源的稀缺性，難以為通信系統(tǒng)和感知系統(tǒng)分配大量帶寬。在此背景下，利用同一頻段，基于統(tǒng)一信號(hào)同時(shí)實(shí)現(xiàn)通信與感知兩種功能（通感融合）成為發(fā)展趨勢(shì)。

盡管通信系統(tǒng)與感知系統(tǒng)的目標(biāo)功能不同，但二者的硬件組成十分相似。同時(shí)，大規(guī)模天線技術(shù)以及毫米波/太赫茲等頻段信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展也為通感融合的落地奠定了基礎(chǔ)。隨著通感一體信道模型、空口新波形的不斷演進(jìn)與突破，未來(lái)6G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將從單一通信功能擴(kuò)展為通信與感知雙功能，實(shí)現(xiàn)一網(wǎng)雙能，驅(qū)動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

通感融合網(wǎng)絡(luò)的規(guī)?；渴饘閺V域低空智聯(lián)管控提供關(guān)鍵支撐，保障低空節(jié)點(diǎn)能夠被“看得見(jiàn)”“呼得著”“管得住”。首先，針對(duì)低慢小飛行目標(biāo)易受遮擋、難分辨的問(wèn)題，復(fù)用蜂窩網(wǎng)絡(luò)的通感融合技術(shù)為多點(diǎn)協(xié)作感知提供支撐，通過(guò)聚合來(lái)自多個(gè)視角的感知信息，可以有效減少感知盲區(qū)，獲得更高的檢測(cè)概率與感知精度，保障低空節(jié)點(diǎn)在復(fù)雜惡劣環(huán)境和天氣條件下可以安全飛行。進(jìn)一步，基于低空節(jié)點(diǎn)位置信息與環(huán)境感知信息，通過(guò)低空網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)建、干擾特性分析與資源高效分配，可以有效緩解空域資源競(jìng)爭(zhēng)，保障穩(wěn)定可靠連接。最終，基于廣域感知與通信上報(bào)信息，綜合利用人工智能手段，建立低空空域三維數(shù)字化信息系統(tǒng)，健全可靠運(yùn)行識(shí)別機(jī)制，有效支撐低空飛行的安全監(jiān)管體系，提升低空空域管理效能。

空天地一體：低空經(jīng)濟(jì)的未來(lái)趨勢(shì)

由于傳統(tǒng)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)主體為地面用戶，基站波束通常為向下傾斜，導(dǎo)致單一基站感知盲區(qū)較大。盡管利用多站協(xié)作技術(shù)可以顯著消除盲區(qū)，隨著低空應(yīng)用的深入發(fā)展與空域范圍的不斷延伸，僅依賴地面網(wǎng)絡(luò)完成低空智聯(lián)監(jiān)管將面臨挑戰(zhàn)。與地面移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)相比，衛(wèi)星系統(tǒng)具有覆蓋廣、成本低、可覆蓋所有高度空域等優(yōu)勢(shì)，可以為城市、偏遠(yuǎn)地區(qū)、海洋、沙漠等不同場(chǎng)景的低空節(jié)點(diǎn)提供泛在連接支持，提升導(dǎo)航定位能力，是補(bǔ)足低空經(jīng)濟(jì)技術(shù)短板的關(guān)鍵。為實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與地面網(wǎng)絡(luò)的平滑互通與集成，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP在其第17版標(biāo)準(zhǔn)中引入了對(duì)非地面網(wǎng)絡(luò)的支持，從而開(kāi)啟了天地一體網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷程。

根據(jù)距離地面高度的不同，衛(wèi)星可分為高軌、中軌、低軌三類。其中，高軌衛(wèi)星相對(duì)地面靜止，因此組網(wǎng)簡(jiǎn)單、信號(hào)傳輸穩(wěn)定，可以為全球提供精準(zhǔn)導(dǎo)航服務(wù)。而低軌衛(wèi)星距離地面更近，具有傳輸損耗小、傳輸時(shí)延低、傳輸帶寬大等優(yōu)勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)天地一體的重要平臺(tái)。當(dāng)前，我國(guó)在高軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面已建成天通一號(hào)衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)，在低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座建設(shè)方面推出“鴻雁星座”“虹云工程”“星網(wǎng)工程”等計(jì)劃，并相繼發(fā)射成功，標(biāo)志著我國(guó)天地一體網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重要進(jìn)展。

在此背景下，構(gòu)筑以地面通感一體網(wǎng)絡(luò)為主、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與民航專網(wǎng)為輔的低空智聯(lián)監(jiān)管網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)廣域可靠通信、智能精準(zhǔn)導(dǎo)航、多維立體感知的高效協(xié)同，滿足低空經(jīng)濟(jì)場(chǎng)景下各類飛行器“高密度、高頻次、廣覆蓋、大連接、低時(shí)延、高安全”作業(yè)需求，可以有效助力低空經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

2024年是國(guó)內(nèi)低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展元年，也是5G-Advanced商用元年，以通感融合為代表的新興技術(shù)已展現(xiàn)其在低空經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用前景，空天地一體網(wǎng)絡(luò)將成為低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“神經(jīng)中樞”，提供從廣域連接到精細(xì)感知的全方位支持。展望未來(lái)，從便利到安全，從生產(chǎn)到生活，低空經(jīng)濟(jì)的發(fā)展將深刻改變?nèi)藗兊纳罘绞?，推?dòng)社會(huì)向智能化邁進(jìn)。

（作者系北京理工大學(xué)信息與電子學(xué)院教授）