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徐宁、马巍威等:低空经济建什么?——支撑大规模飞行的基础设施

发布时间:2024-11-09 文章来源:人民网作者:徐宁、马巍威等

在广袤的天空中,飞行器如同汪洋大海中的一叶扁舟,缺失了地面交通中常见的参照物。因此,三维空域内的导航定位显得尤为关键,需要建立起一套地面与飞行器之间的通信机制,就像是铺设一条无形的电路,既能向无人机输入各种指令和信息,又能将飞行器在空中采集的数据回传给地面,形成一个闭环系统。


试想,当千万个无人机在空中飞行时,就会形成千万个这样的闭环,从而实现大规模飞行。最终,低空经济的经济性和安全性将通过这套“千万闭环”的低空智联基础设施得以实现。


低空基石:建设“物理性+数字化”双轮驱动的基础设施


低空经济的发展离不开完备的基础设施,通过“物理性+数字化”的双重设施,来支撑高频次的大规模飞行。首先,传统的物理基础设施,涵盖机场、跑道、无人机机巢、飞行服务站等,为无人机的起降、停放、补能提供了必要的支持;其次,数字基础设施集成通信网络、气象信息、卫星定位等多种技术,形成全方位的网联化载体。同时,我国对低空经济发展的安全性给予高度重视,而健全的数字基础设施,是保证飞行安全和空域安全重要前提。因此,实现无人机、机库、机场、通信设施以及第三方服务设施的有机整合,构建一个完整的低空智联网体系是建设基础设施的核心目标。


在垂直于地面3000米的三维空间中,飞行作业与地面行车不同,大多数情况下无法通过人眼观察判断。面对如此“复杂且无依”的低空环境,低空智联体系所具备的通信、感知、管控和导航四大功能,将成为支持快速准确决策的关键。


四大功能:以低空智联为导向的基础设施建设


1、通信功能


通信技术是低空飞行器与地面数据传输的基础。这类似于飞机与民航管理局之间的数据交互,通过稳定的数据传输,可以实现对飞行器的远程控制,实时获取其定位信息、速度、高度等关键参数。随着低空领域的加速布局,网联化成为低空通信技术的发展方向,网联通信可用于传输飞控数据、及图像视频等内容。


在不同应用场景下,飞行器的工作高度和通信需求也有所不同。例如,在城市巡查任务中,飞行器通常在300米以下的高度运行,为了获取更高清的图像,常采用4K的视频,此时需要约25Mbps的上行带宽来确保图像质量;此外,网络延迟也必须小于规定标准。



2、感知功能


感知技术是低空飞行器实现环境认知的核心。在三维低空领域,飞行器无法依靠人眼观察周围情况,必须借助先进感知技术。通过雷达、卫星、航空摄影、地面传感器等多源数据融合,飞行器能够实时感知周围环境,包括地形、天气以及空中交通等信息。这极大地提高了飞行安全性,也为飞行器自主导航提供关键支持。


传统的低慢雷达等探测技术存在城区难覆盖、连续组网难、可靠性不高等痛点。目前,通感一体是低空探测和感知的技术发展方向,主要应用于低空监管和航线保护两大场景。在低空监管中,监管部门主要用于监测“黑飞”无人机入侵;在航线保护中,物流和无人机企业用其保护固定航线等场景的飞行,避免碰撞。


3、管控关键技术


管控技术是低空经济安全运行的重要保障。通过构建统一的管控平台,实现对低空飞行器的全方位监管。该平台能够汇聚飞行器的各类信息,如起飞申报、飞行路径、空域使用情况等,确保所有飞行活动都处于监管范畴内。对于非法飞行行为,管控平台可以利用技术手段进行识别和反制,保证低空空域的安全。例如,合作类无人机可以通过引入高精定位技术实现厘米级的定位,并将位置信息上报给管控平台,而非合作类无人机(即“黑飞”)需要通过基站主动发送探测信号感知无人机位置,感知精度通常在10m到20m左右,这为监管提供了有力支持。


综合监管服务平台面向低空空域中的飞行装备、飞行员及飞行活动,建立集成化的监管流程,促进各信息交流方之间的数据同步,贯通监管运营服务全流程业务,达成无人驾驶航空器全生命周期管理,实现低空监管和运营服务能力应用开放,提升监管人员效率,满足业务闭环需求(来源:《中国移动:低空智联网技术体系白皮书》)。



4、导航关键技术/功能


导航技术是低空飞行的关键支持。在物流运输、应急救援、农业植保、电力巡检等低空场景中,对飞行器的实时精确定位和复杂环境稳定导航有更高要求。而高空飞行传统的卫星导航在城市环境定位精度不高。当前,中国移动建成全球规模最大、覆盖最广的5G+北斗高精度定位系统,可以实现厘米级的高精度定位。


展望未来:低空迈向智能化


依托“物理+数字”双重基础设施,以通、感、管、导四大功能作为基点,建立一个完整的低空智联体系。面向未来,在高频次、高密度的飞行情况下,传统的手动管理方式已经无法满足需求。随着人工智能等新技术的融入,有望通过建立独特的算法,实现自动分配航线、自动反制“黑飞”等功能,低空飞行的管理和调度将更加高效,创造更大的经济价值和社会效益。


文稿:南京大学长江产业发展研究院副院长徐宁、研究助理刘奕君

中国移动研究院(中移智库)研究员马巍威、主任研究员李新

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