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低空智联网技术体系白皮书

中移智库
2024-09-17

低空经济作为战略新兴产业,将成为新的经济增长引擎,信息服务是推动低空经济快速规模化发展的关键,低空智联网是推动低空信息服务高质量发展的基石。本白皮书全面剖析了低空经济的发展背景及信息服务需求,并从运营商视角揭示了低空智联网的技术内涵,同时深入探讨了发展低空智联网面临的挑战,并重点介绍了中国移动低空智联网的攻关成果和发展方向,旨在为产业在低空智联网领域的技术引入规划和产品方案设计等方面提供参考和指引。

低空经济发展趋势
低空经济是指在3000米以下,以低空空域为依托,以各种有人和无人驾驶航空器的低空飞行活动为牵引,辐射带动相关领域融合发展的综合性经济形态今年全国两会期间,低空经济首次被写入政府工作报告,并被纳入新质生产力的范畴。随着顶层设计的逐步完善政策支持的持续加力、市场规模稳步增长,我国低空经济即将迈入快速发展期呈现出多元化、智能化、生态化的发展趋势
一是多元化应用拓宽行业边界低空经济不再局限于传统的航空运输,而是深入物流配送、应急救援、环境监测、空中游览等众多领域,形成丰富多元的应用矩阵。无人机物流的快速发展,使得偏远地区的配送难题得以破解;空中游览项目的兴起,则为旅游行业带来了全新的体验维度。
二是智能化技术驱动产业升级随着人工智能、大数据、5G等前沿科技深度融合应用,低空飞行器的自主导航、智能调度、数据分析能力大幅提升,推动低空产业向更高效、更安全的智能化方向迈进。另外,智能算法优化空域管理,减少空中拥堵,确保飞行安全,同时降低运营成本,提升整体经济效益。
三是生态化模式构建协同体系低空经济的发展强调产业间的融合共生,形成包含技术研发、制造生产、运营服务、政策监管等环节的完整生态链。地方政府积极与企业紧密合作,共同探索低空经济的政策创新与商业模式,推动产业链上下游协同并进,打造有利于创新涌现与价值共享的生态环境。

低空信息服务需求

低空经济产业链涵盖低空生产制造、低空基础设施、低空行业应用上中下游全产业链产业链条长,价值潜力大。信息服务是低空经济的重要组成部分,我国在信息通信行业具有全球领先优势,有助于带动低空经济产业由初期的生产制造为主向未来的数智化运营服务快速演进。

图1:低空信息服务支撑低空经济快速规模化发展

随着低空经济应用场景的多元化,低空信息服务的需求也日益增长,主要体现在低空通信、飞行导航、空域监管三大方面。

一是低空通信需求。在低空物流运输、城市巡检、安防监控等领域,对无人机网联通信有强烈需求,主要是无人机与地面站间需要进行高可靠性数传飞控信息和高实时性图传视频信息。

二是飞行导航需求。在物流运输、应急救援、农业植保、电力巡检等领域,对低空飞行器的定位和导航提出了更高要求,包括行业作业厘米级精确定位复杂环境米级稳定导航等。

三是空域监管需求。随着低空空域的开放,公安、民航、军队、交通局等管理部门,对无人机监管的需求愈发强烈,一方面是对合作类无人机进行管控,另一方面是对非合作类无人机进行探测。

低空智联网现状及挑战
为满足以上三大低空经济信息服务需求,低空智联网应运而生。低空智联网是依托空天地一体化网络基础设施,以先进的信息通信、人工智能、大数据等技术手段,构建的网联化、数字化、智能化网络体系,旨在实现低空通信、导航、监管一体化服务。
我国低空经济发展刚刚起步,低空通信、导航、监管等技术发展尚不完善,传统点对点通信、卫星定位、低慢雷达等技术存在覆盖距离短、连续组网难、定位精度低、监管能力弱等问题。通信网联化、定位高精化、通感一体化是低空智联网未来技术发展方向。面向未来发展,还面临网络覆盖待增强、核心技术待突破、商业模式待探索三大挑战
一是网络覆盖待增强。无人机飞控数据传输需要连续稳定的网络覆盖,图传业务对上行速率有较高要求,基于网络级RTK的高精定位需依托蜂窝网承载差分数据传送,仅靠现有的地面蜂窝网,较难满足低空网络立体覆盖要求,还需进一步加强网络覆盖基础设施建设。低空丰富的业务场景和不同高度的覆盖需求、自由传播引起的强干扰等,导致低空网络覆盖方案异常复杂。
二是核心技术待突破。低空智联网面临飞控数据可靠性要求高、导航定位精度要求高、通感一体标准空白、实时监管难度大等挑战,空地一体的立体组网覆盖、低时延高可靠的飞控传输保障、空地间干扰抑制、通感一体新硬件、通导融合定位、低空探测反制等技术待突破。
三是商业模式待探索。低空技术的发展涉及信息通信、航空、飞行器等多个产业,包括硬件、平台、应用、服务等技术领域。如何打破行业壁垒,构建高效的合作机制和可持续发展的商业模式,共同研制低空智联网新技术、新产品,激发产业生态,已成为当下亟待解决的重要问题。

低空智联网技术体系
中国移动秉承空地协同、通感融合、安全可信的核心理念,从网络、平台、应用三大方向构建通、感、导一体的5G-A低空智联网技术体系,为实现低空全域可靠的、多维立体的、高效可控的、智能精准的奠定重要的技术基础。

图2:5G-A低空智联网技术体系

通信关键技术

网联化是低空通信的技术发展方向。网联通信可用于传输飞控数据、及图像视频等内容。中国移动已建成全球规模最大的4G/5G网络,为低空智联网的网联化发展奠定了坚实的网络基础。针对低空通信存在的空地协同难、网络干扰大、服务小区杂、切换次数多、飞控业务可靠性要求高等痛点问题,提出空地协同新覆盖、干扰控制新机制、移动性增强新策略、飞控业务新保障、可信接入新认证、集群通信新管理等关键技术

感知关键技术

通感一体是低空探测和感知的技术发展方向。低空探测和感知需求主要来自低空监管和航线保护两大场景,主要用于黑飞无人机入侵监测、固定航线等场景的飞行保护和避免碰撞。中国移动首创提出4.9GHz通感一体技术体系,针对感知架构和空口设计空白、覆盖距离和高度不足、精度不高、组网和测评复杂等问题,提出了敏捷部署新架构、混合波形新空口、超级张角新硬件、高精感知新功能、通感协同新组网、感知评测新模型等一系列创新技术及方案

管控关键技术

综合监管服务平台旨在针对低空空域内的飞行设备、飞行人员及飞行过程,构建一体化的监管流程,以支持低空空域各信息交互主体间的信息同步,并实现低空监管与运营服务的一体化。中国移动研发了业界领先的无人机智能管控平台中移凌云该平台提供全天候空域监视调度、垂直应用等服务,实现对低空飞行活动的规范化管理全方位运营支撑。

导航关键技术

低空飞行器在空域内飞行的复杂性和安全性要求高,传统GPS等卫星定位能力已难以满足需求无人机物流配送、测量测绘、农业植保等低空服务场景需求,迫切需要更精准的导航技术来保障飞行器的安全和效率。面向低空飞行器在行业作业下高精定位和复杂环境下的定位、避障和航路规划需求,提出5G+北斗星地一体融合增强关键技术,为低空经济提供高精度PNTC(定位、导航、授时、通信)增强能力。


总结与展望

本白皮书勾画了中国移动低空智联网的发展愿景和技术发展规划。展望未来,我们将继续发挥引领作用,积极倡导产业协同创新,加强与各行业的交流合作,共同探索低空智联网发展的新路径、新模式,以低空智联网核心技术支撑低空经济高质量发展。让我们携手并进,开创低空经济发展新时代。

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