“低空經(jīng)濟(jì)”和“通感一體”，為什么值得關(guān)注？

年初這段時(shí)間，中央和地方開(kāi)了很多會(huì)，規(guī)劃部署今年的工作。在這些會(huì)議上，有一個(gè)新詞，頻繁出現(xiàn)，那就是——低空經(jīng)濟(jì)。

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

那么，究竟什么是“低空經(jīng)濟(jì)”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(gè)“通感一體”，經(jīng)常和“低空經(jīng)濟(jì)”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(jì)

很多人一提到低空經(jīng)濟(jì)，就會(huì)想到無(wú)人機(jī)。

其實(shí)，低空經(jīng)濟(jì)并不能和無(wú)人機(jī)經(jīng)濟(jì)劃等號(hào)。

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

也就是說(shuō)，低空經(jīng)濟(jì)，既包括無(wú)人機(jī)，也包括有人機(jī)。低空有人機(jī)，因?yàn)榧夹g(shù)和安全等條件尚不成熟，目前還沒(méi)有規(guī)模商用。所以，我們現(xiàn)在討論低空經(jīng)濟(jì)，主要還是集中在無(wú)人機(jī)應(yīng)用上。

低空或超低空無(wú)人機(jī)，目前比較多見(jiàn)。

低空經(jīng)濟(jì)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(lái)說(shuō)，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(jì)產(chǎn)業(yè)鏈。

低空經(jīng)濟(jì)的價(jià)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(gè)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(wú)人機(jī)在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域大放光彩。

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

無(wú)人機(jī)的“低空、低速、可懸停、低成本、小型化”特性，彌補(bǔ)了地面運(yùn)輸工具和傳統(tǒng)飛機(jī)的不足，實(shí)現(xiàn)了“花小錢、辦大事”，受到了用戶和市場(chǎng)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(jì)”這個(gè)概念。

按有關(guān)部門的說(shuō)法，低空經(jīng)濟(jì)屬于“新質(zhì)生產(chǎn)力”，是戰(zhàn)略型新興產(chǎn)業(yè)，是國(guó)家未來(lái)重點(diǎn)發(fā)展的方向。

█ 什么是通感一體

再來(lái)說(shuō)說(shuō)通感一體。

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

而且，萬(wàn)一有“黑飛”，從事非法活動(dòng)，也會(huì)帶來(lái)極大危害。

對(duì)飛行器進(jìn)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(jìn)行飛行申請(qǐng)等。

對(duì)飛行器進(jìn)行跟蹤和探測(cè)，最有效的方法，是雷達(dá)。

雷達(dá)對(duì)于民航飛機(jī)這種中高空飛行器，是很有用的。但是，對(duì)于低空飛行器，雷達(dá)存在不足。

首先，低空的建筑物或障礙物較多，雷達(dá)會(huì)存在大量盲區(qū)。

其次，雷達(dá)的功率高，在居民區(qū)大量布設(shè)，存在很多不便。

第三，針對(duì)低空飛行，新建大量雷達(dá)站，會(huì)帶來(lái)巨額成本。

于是，我們開(kāi)始探索一種新的手段，專門針對(duì)低空飛行進(jìn)行探測(cè)和管理。這個(gè)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(duì)通感一體的研究，多年之前就已經(jīng)開(kāi)始了。早幾年的時(shí)候，我們將通感一體作為6G的主要研究方向。沒(méi)想到，在外部需求的推動(dòng)下，這項(xiàng)技術(shù)變成了5G-A的關(guān)鍵技術(shù)，提前和我們見(jiàn)面。

那么，什么是通感一體呢？

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是基于我們現(xiàn)在的蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)（通信能力），疊加上類似雷達(dá)的功能（感知能力），對(duì)周邊的無(wú)人機(jī)、汽車或輪船等物體進(jìn)行探測(cè)跟蹤。

換言之，通信塔，變成了通信雷達(dá)多功能塔，更加強(qiáng)大。

使用基站進(jìn)行感知，從技術(shù)的角度來(lái)說(shuō)，并不難實(shí)現(xiàn)。

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

發(fā)射無(wú)線電磁波信號(hào)，碰到物體，信號(hào)會(huì)反射。通過(guò)三角測(cè)量和綜合計(jì)算，可以得到物體的距離和位置信息。通過(guò)單位時(shí)間差的持續(xù)探測(cè)，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(wú)線通信技術(shù)，例如UWB（Ultra-Wideband，超寬帶）、Wi-Fi、藍(lán)牙等。

蜂窩移動(dòng)通信在室外擁有優(yōu)勢(shì)，所以，非常適合室外低空飛行器的探測(cè)。

針對(duì)前面提到的傳統(tǒng)雷達(dá)方案缺陷，通感基站的優(yōu)勢(shì)明顯：

首先，基站在城市里到處都是，且位置都不錯(cuò)，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(wú)線信號(hào)發(fā)射功率極低，不會(huì)對(duì)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(jiǎn)單，但實(shí)際上，真正想要實(shí)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(dòng)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(shí)現(xiàn)通感探測(cè)，并不是簡(jiǎn)單調(diào)整基站天線的朝向就可以實(shí)現(xiàn)的。網(wǎng)絡(luò)首次面向低空?qǐng)鼍?，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(dú)立的對(duì)地、對(duì)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(jì)難度和業(yè)務(wù)壓力。感知波束的寬度、數(shù)量和方向動(dòng)態(tài)可調(diào)，可通過(guò)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(lái)滿足不同場(chǎng)景的通感需求。

如何對(duì)基站高度、下傾角等參數(shù)進(jìn)行規(guī)劃，建立合適的RF模型，實(shí)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(dá)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(jì)，如何優(yōu)化幀結(jié)構(gòu)，如何對(duì)時(shí)隙進(jìn)行合理分配，也是需要充分考慮的。

此外，射頻信號(hào)的自干擾、多站協(xié)同感知與精準(zhǔn)同步、通感運(yùn)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(dá)到預(yù)期效果，也就無(wú)法實(shí)現(xiàn)商用落地。

█ 通感一體的試點(diǎn)

目前，隨著5G-A腳步的不斷臨近，通感一體的測(cè)試和驗(yàn)證工作也在加速。

國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備商合作，建設(shè)了多個(gè)外場(chǎng)試點(diǎn)，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(dòng)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(diǎn)系統(tǒng)。

該系統(tǒng)基于中國(guó)移動(dòng)的4.9GHz頻段，通過(guò)低空多站連續(xù)組網(wǎng)（全球首個(gè)通感基站的連片組網(wǎng)測(cè)試），在保證5G通信服務(wù)的同時(shí)，可以實(shí)時(shí)探測(cè)低空空域的飛行物，實(shí)現(xiàn)低成本、廣覆蓋、全時(shí)段的空域感知。

在現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證的過(guò)程中，無(wú)人飛行器時(shí)速達(dá)到60-80公里/小時(shí)的情況下，系統(tǒng)仍能快速鎖定目標(biāo)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)無(wú)人機(jī)的航跡。

依托中國(guó)移動(dòng)自研的“中移凌云”平臺(tái)，這個(gè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)融合低空感知、無(wú)人機(jī)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(yùn)營(yíng)一體化解決方案。

█ 結(jié)語(yǔ)

總而言之，低空經(jīng)濟(jì)前景廣闊，而通感一體對(duì)于國(guó)家發(fā)展低空經(jīng)濟(jì)具有重要意義。

想要發(fā)展一個(gè)產(chǎn)業(yè)，進(jìn)行有效監(jiān)管是前提條件。就像當(dāng)年有了雷達(dá)，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(shí)現(xiàn)對(duì)飛行器的探測(cè)和監(jiān)管，才能引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的有序和健康發(fā)展，帶動(dòng)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(jì)。它的應(yīng)用領(lǐng)域非常寬泛，除了目標(biāo)定位、跟蹤和識(shí)別之外，還可以用于目標(biāo)檢測(cè)和目標(biāo)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(dòng)性探測(cè)。像一些水文監(jiān)測(cè)、空氣污染監(jiān)測(cè)、產(chǎn)品缺陷監(jiān)測(cè)、建筑或橋梁裂縫監(jiān)測(cè)、手勢(shì)控制等場(chǎng)景，其實(shí)也都可以采用通感一體來(lái)實(shí)現(xiàn)。

海量的應(yīng)用場(chǎng)景，意味著巨大的商業(yè)價(jià)值。在傳統(tǒng)通信應(yīng)用之外，能夠開(kāi)發(fā)出一個(gè)全新的應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)于我們整個(gè)通信行業(yè)來(lái)說(shuō)，無(wú)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(gè)強(qiáng)勁的市場(chǎng)增長(zhǎng)點(diǎn)。