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    • █ 什么是低空經(jīng)濟
    • █ 什么是通感一體
    • █ 通感一體的技術(shù)挑戰(zhàn)
    • █ 通感一體的試點
    • █ 結(jié)語
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“低空經(jīng)濟”和“通感一體”,為什么值得關(guān)注?

02/20 11:30
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年初這段時間,中央和地方開了很多會,規(guī)劃部署今年的工作。在這些會議上,有一個新詞,頻繁出現(xiàn),那就是——低空經(jīng)濟。

包括重慶、四川、浙江、安徽、深圳等在內(nèi)的多個省市,紛紛提出——“要積極布局低空經(jīng)濟,建設(shè)低空經(jīng)濟示范區(qū),拓展低空產(chǎn)品和服務(wù)應(yīng)用場景”。全國范圍內(nèi),目前已經(jīng)有十多個省份,將“低空經(jīng)濟”、“通用航空”等相關(guān)內(nèi)容寫入政府工作報告。

那么,究竟什么是“低空經(jīng)濟”呢?

我們通信行業(yè)今年馬上要搞5G-Advanced(5G-A)。5G-A里面有一個“通感一體”,經(jīng)常和“低空經(jīng)濟”放在一起討論。它們之間,又是什么關(guān)系呢?

今天這篇文章,小棗君就和大家聊聊這些話題。

什么是低空經(jīng)濟

很多人一提到低空經(jīng)濟,就會想到無人機。

其實,低空經(jīng)濟并不能和無人機經(jīng)濟劃等號。

低空經(jīng)濟的官方定義是:以各種有人駕駛和無人駕駛航空器的各類低空飛行活動為牽引,輻射帶動相關(guān)領(lǐng)域融合發(fā)展,所形成的綜合性經(jīng)濟形態(tài)。

也就是說,低空經(jīng)濟,既包括無人機,也包括有人機。低空有人機,因為技術(shù)和安全等條件尚不成熟,目前還沒有規(guī)模商用。所以,我們現(xiàn)在討論低空經(jīng)濟,主要還是集中在無人機應(yīng)用上。

低空或超低空無人機,目前比較多見。

低空經(jīng)濟并不僅僅包括航空器(飛行器)本體的研發(fā)、制造和銷售。

一般來說,圍繞低空飛行的制造、飛行、保障、綜合服務(wù)等四大板塊,都屬于低空經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈。

低空經(jīng)濟的價值在于:它在傳統(tǒng)地面空間和中高空空間、太空空間的基礎(chǔ)上,挖掘了一個新的空間范圍,加以利用,并形成產(chǎn)業(yè)。

這些年,大家應(yīng)該也看到了,無人機在各個行業(yè)領(lǐng)域大放光彩。

不管是娛樂拍攝等個人用途,還是物流運輸、文化旅游、交通治理、農(nóng)林防護、應(yīng)急救援、醫(yī)療救護、警務(wù)安防、政務(wù)飛行等行業(yè)用途,都有大量的無人機應(yīng)用案例。

無人機的“低空、低速、可懸停、低成本、小型化”特性,彌補了地面運輸工具和傳統(tǒng)飛機的不足,實現(xiàn)了“花小錢、辦大事”,受到了用戶和市場的廣泛歡迎,普及速度不斷加快。

在這樣的背景下,政府給予高度重視,專門提出了“低空經(jīng)濟”這個概念。

按有關(guān)部門的說法,低空經(jīng)濟屬于“新質(zhì)生產(chǎn)力”,是戰(zhàn)略型新興產(chǎn)業(yè),是國家未來重點發(fā)展的方向。

█ 什么是通感一體

再來說說通感一體。

發(fā)展低空經(jīng)濟,最重要的是安全。畢竟走在路上,誰也不希望天上突然兩架無人機相撞,然后砸在自己的頭上。

而且,萬一有“黑飛”,從事非法活動,也會帶來極大危害。

對飛行器進行監(jiān)管,傳統(tǒng)的辦法主要是:依靠制定法律法規(guī),設(shè)定禁飛區(qū),進行飛行申請等。

對飛行器進行跟蹤和探測,最有效的方法,是雷達。

雷達對于民航飛機這種中高空飛行器,是很有用的。但是,對于低空飛行器,雷達存在不足。

首先,低空的建筑物或障礙物較多,雷達會存在大量盲區(qū)。

其次,雷達的功率高,在居民區(qū)大量布設(shè),存在很多不便。

第三,針對低空飛行,新建大量雷達站,會帶來巨額成本。

于是,我們開始探索一種新的手段,專門針對低空飛行進行探測和管理。這個手段,就是通感一體。

通感一體,也叫通信感知一體化,英文名是Integrated Sensing and Communication(ISAC,“艾薩克”)。

針對通感一體的研究,多年之前就已經(jīng)開始了。早幾年的時候,我們將通感一體作為6G的主要研究方向。沒想到,在外部需求的推動下,這項技術(shù)變成了5G-A的關(guān)鍵技術(shù),提前和我們見面。

那么,什么是通感一體呢?

簡單來說,就是基于我們現(xiàn)在的蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)(通信能力),疊加上類似雷達的功能(感知能力),對周邊的無人機、汽車或輪船等物體進行探測跟蹤。

換言之,通信塔,變成了通信雷達多功能塔,更加強大。

使用基站進行感知,從技術(shù)的角度來說,并不難實現(xiàn)。

我們現(xiàn)在的通信,都是基于無線電磁波進行通信。而雷達的基本原理,也是基于無線電磁波。

發(fā)射無線電磁波信號,碰到物體,信號會反射。通過三角測量和綜合計算,可以得到物體的距離和位置信息。通過單位時間差的持續(xù)探測,可以得到物體的速度信息。

這些年,很多室內(nèi)定位技術(shù),也都是基于無線通信技術(shù),例如UWB(Ultra-Wideband,超寬帶)、Wi-Fi、藍牙等。

蜂窩移動通信在室外擁有優(yōu)勢,所以,非常適合室外低空飛行器的探測。

針對前面提到的傳統(tǒng)雷達方案缺陷,通感基站的優(yōu)勢明顯:

首先,基站在城市里到處都是,且位置都不錯,不需要重復(fù)建設(shè),節(jié)約了大量的資金。

其次,基站通感一體的無線信號發(fā)射功率極低,不會對居民健康造成影響。

第三,基站通感一體,使用的都是已授權(quán)的通信頻段,不需要另外劃分頻段,節(jié)約了寶貴的頻譜資源。

█ 通感一體的技術(shù)挑戰(zhàn)

通感一體的技術(shù)原理看上去很簡單,但實際上,真正想要實現(xiàn)預(yù)期效果,技術(shù)挑戰(zhàn)還是非常大的。

傳統(tǒng)蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)主要覆蓋地面,網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化也面向地面室外用戶和建筑物室內(nèi)用戶。

想要實現(xiàn)通感探測,并不是簡單調(diào)整基站天線的朝向就可以實現(xiàn)的。網(wǎng)絡(luò)首次面向低空場景,相關(guān)的網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)思路完全不同。

5G-A的通感一體,需要自身AAU(有源天線)能夠提供獨立的對地、對空波束。既包括通信波束,也包括感知波束。

感知波束增加了系統(tǒng)的設(shè)計難度和業(yè)務(wù)壓力。感知波束的寬度、數(shù)量和方向動態(tài)可調(diào),可通過數(shù)千種包含方位角、下傾角、波束寬度、波束數(shù)量等參數(shù)的權(quán)重組合,生成海量的波束Pattern,來滿足不同場景的通感需求。

如何對基站高度、下傾角等參數(shù)進行規(guī)劃,建立合適的RF模型,實現(xiàn)最優(yōu)參數(shù)組合,是通感一體的主要挑戰(zhàn)之一。

通信系統(tǒng)主要是采用連續(xù)波。而雷達既有連續(xù)波,也有脈沖波(周期性發(fā)送)。如何做好波形設(shè)計,如何優(yōu)化幀結(jié)構(gòu),如何對時隙進行合理分配,也是需要充分考慮的。

此外,射頻信號的自干擾、多站協(xié)同感知與精準同步、通感運算的算力滿足等等,都是挑戰(zhàn)。

如果不能很好地解決這些挑戰(zhàn),通感一體就難以達到預(yù)期效果,也就無法實現(xiàn)商用落地。

█ 通感一體的試點

目前,隨著5G-A腳步的不斷臨近,通感一體的測試和驗證工作也在加速。

國內(nèi)運營商和設(shè)備商合作,建設(shè)了多個外場試點,并取得了一些成效。

節(jié)前,小棗君去了一趟廈門,就參觀了福建移動與華為合作,在黃厝、椰風(fēng)寨區(qū)域部署的5G-A通感一體試點系統(tǒng)。

該系統(tǒng)基于中國移動的4.9GHz頻段,通過低空多站連續(xù)組網(wǎng)(全球首個通感基站的連片組網(wǎng)測試),在保證5G通信服務(wù)的同時,可以實時探測低空空域的飛行物,實現(xiàn)低成本、廣覆蓋、全時段的空域感知。

在現(xiàn)場驗證的過程中,無人飛行器時速達到60-80公里/小時的情況下,系統(tǒng)仍能快速鎖定目標,實時監(jiān)測無人機的航跡。

依托中國移動自研的“中移凌云”平臺,這個系統(tǒng)可以實現(xiàn)融合低空感知、無人機網(wǎng)聯(lián)飛行、空域管理、AI分析等能力,逐步形成低空空域管理運營一體化解決方案。

█ 結(jié)語

總而言之,低空經(jīng)濟前景廣闊,而通感一體對于國家發(fā)展低空經(jīng)濟具有重要意義。

想要發(fā)展一個產(chǎn)業(yè),進行有效監(jiān)管是前提條件。就像當年有了雷達,我們才能很好地發(fā)展民航產(chǎn)業(yè)一樣。有了通感一體,實現(xiàn)對飛行器的探測和監(jiān)管,才能引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的有序和健康發(fā)展,帶動背后的產(chǎn)業(yè)繁榮。

通感一體,也不僅僅是服務(wù)于低空經(jīng)濟。它的應(yīng)用領(lǐng)域非常寬泛,除了目標定位、跟蹤和識別之外,還可以用于目標檢測和目標成像。

前面小棗君也提到,除了飛行器之外,它也可以用于汽車和輪船的移動性探測。像一些水文監(jiān)測、空氣污染監(jiān)測、產(chǎn)品缺陷監(jiān)測、建筑或橋梁裂縫監(jiān)測、手勢控制等場景,其實也都可以采用通感一體來實現(xiàn)。

海量的應(yīng)用場景,意味著巨大的商業(yè)價值。在傳統(tǒng)通信應(yīng)用之外,能夠開發(fā)出一個全新的應(yīng)用領(lǐng)域,對于我們整個通信行業(yè)來說,無疑是令人振奮和期待的。

希望在新的一年里,通感一體能夠得到更好的普及,成為一個強勁的市場增長點。

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通信行業(yè)知名新媒體鮮棗課堂創(chuàng)始人,通信行業(yè)資深專家、行業(yè)分析師、自媒體作者,《智聯(lián)天下:移動通信改變中國》叢書作者。通信行業(yè)13年工作經(jīng)驗,曾長期任職于中興通訊股份有限公司,從事2/3/4G及5G相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域方面的研究,曾擔(dān)任中興通訊核心網(wǎng)產(chǎn)品線產(chǎn)品經(jīng)理、能力提升總監(jiān)、中興通訊學(xué)院二級講師、中興通訊高級主任工程師,擁有豐富的行業(yè)經(jīng)驗和積累。