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低空感知网现状与未来布局

2025-06-20 11:31:27

低空通信网现状与未来布局》一文中,我们深入探讨了低空通信网的发展与挑战,为读者揭开了低空经济中信息传输的神秘面纱。今天,我们继续沿着这一脉络,聚焦于低空经济的另一大支柱——低空感知网,探讨其发展现状、挑战以及未来的布局方向。

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现状与挑战

当前,低空感知网尚处于起步阶段,各种感知方式如雷达、光电、5G-A通感等并存,它们各自拥有差异化的感知能力和适用场景,但尚未形成明确的技术方案及大范围部署。传统感知体系,如民航雷达、ADS-B、光电系统等,虽已在重要区域实现了部署及飞行器感知监测,但各自存在着不容忽视的局限性。

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01
民航雷达

民航雷达利用电磁波回波探测目标,探测距离远达300公里,但电磁辐射大、易受建筑物遮挡,难以在城市低空区域大规模部署。

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ADS-B地面站

ADS-B地面站则通过接收机载设备广播的状态信息,实现对400公里范围内配备并启用ADS-B功能的飞行器的监测,稳定性和可靠性较高,然而对于“黑飞”和“违飞”活动,却束手无策。

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光电感知

光电感知,以其精确度高、快速成像和识别的优势,在低空目标实时追踪和监视中发挥着重要作用,但感知距离有限,且易受光照和能见度影响,恶劣天气下更是无法正常工作。

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5G-A通感技术

近年来,5G-A通感一体技术备受瞩目,理想条件下单个基站具备1000米范围内10米级的感知精度,为低空感知提供了新的可能。然而,大规模5G-A组网感知有效性尚需进一步验证,其在实际应用中的表现仍有待观察。

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多源感知能力融合

面对这些挑战,未来低空感知网将综合运用雷达、光电、ADS-B、5G-A通感一体等多种技术,构建多源感知能力融合感知体系,形成泛在监管、重点保障的低空感知能力。

面向机场、政府大楼、军队驻地等要地场景,主要布局雷达融合光电感知技术体系,构建由远至近的高精度融合感知能力体系。雷达的远距离探测能力与光电的高精度识别能力相结合,将实现对低空目标的全方位、多层次、高精度感知。

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面向航线、区域等一般场景,结合5G-A泛在连续组网能力和雷达的远距离感知能力,打造广域覆盖的融合感知体系。5G-A网络的广泛覆盖将为低空飞行器提供实时的通信保障和初步监测,而雷达则负责远距离的探测,两者相辅相成,确保低空域的安全。

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此外,面向重点设施、区域、航线等的差异化感知需求,探索多源感知能力融合的感知体系,成为满足差异化低空感知需求的发展重点。通过不断优化和调整感知技术的组合与布局,实现对低空域的精细化管理。

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深度挖掘与智能分析

多源感知能力协同的融合感知体系不仅在于技术的融合,更在于数据的深度挖掘和智能分析。在不远的未来,这一体系将充分结合机器学习、数字孪生、大数据等工具,打造多源感知能力协同平台。

该平台将利用全维度、各层次、多目标的实时监测结果,依据空域管理和调度等需求实现对感知数据的深度挖掘和智能分析。通过构建空域航路级空域流量和冲突模型,支撑空域、航路、飞行器等监测管理及实时动态调度能力,实现空域的精细化管理。这将极大地提高低空域的安全性和效率,为低空经济的规模化发展奠定坚实的基础。

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重点布局方向

图片尽管低空感知网的发展前景广阔,但现阶段仍面临着诸多挑战。

一是低空感知技术体系和融合架构尚不成熟,各种感知探测技术手段在低空领域的应用还不成熟,多种感知方式的融合架构未形成。

二是低空多感知能力协同算法及平台尚未建立,“数据孤岛”现象严重,无法有效支撑起空域管理部门精准空域管理的需求。

针对这些挑战,未来低空感知网的发展将重点布局以下方向:

PART.01



低空雷达城市场景适配

传统雷达多用于空旷环境对空中目标进行监测和跟踪,有较大的发射功率和数百公里的探测距离。

然而,在城市环境中,这些设备不仅会给居民带来长期的无线电辐射,还易受到建筑及植被的遮挡、反射的影响。为了适配城市环境,需要对传统的侦测雷达进行城市场景的适配性研发,形成功率可控、波束可调的新型低空专用雷达。这种雷达将能够在保证探测精度的同时,减少电磁辐射和对周围环境的干扰。

PART.02



低空广域动态感知

无线信号在传播过程中会随着距离的增加而逐渐衰减,通过测量接收信号强度(RSSI),可以推断出信号源与接收点之间的距离。

但在低空场景中,由于地理环境和气象环境复杂以及无人机产生的气流扰动,RSSI波动较大,极大地影响了定位性能。为了解决这个问题,未来将利用无线信号在低空环境中的传播特性,构建基于位置、气象等不同条件下的信道特征数据库,实现高精度的感知定位。同时,还将考虑到达角度(AOA)、到达时间差(TDOA)、载波相位等特征数据,利用大规模多天线和毫米波技术提高多径分量的可分辨性,从而实现高精度的动态定位。

PART.03



多源感知组网规划与能力协同

为达到更广区域、更小盲区的低空感知,需要根据不同感知技术的特点和有效监测范围进行分层组网覆盖。例如,5G-A网络可作为第一层覆盖,利用其广泛的基站分布实现低空飞行器的广域初步监测和通信保障;光电雷达可作为第二层覆盖,在重点区域或对精度要求较高的区域进行部署,实现对低空飞行器的高精度识别与跟踪;低空雷达则可作为第三层覆盖,在更高空域或作为补充手段对低空飞行器进行远距离探测。通过这种分层覆盖的方式,可以确保低空飞行器在不同高度和区域都能被有效感知探测。

同时,为了提升感知效能,需要确保不同监测设备在时间和空间上的同步。时间同步可通过网络时间协议(NTP)或精确时间协议(PTP)等技术实现;空间同步则需要通过精确的坐标系统和定位技术将不同设备的监测数据统一到同一空间参考系中。此外,还需要依据各层感知技术数据进行关联建模,构建特定场景、特定需求的感知追踪能力。

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结语

低空感知网作为未来低空经济的重要保障,其发展对于推动低空域的开放与利用具有重要意义。尽管当前仍面临着诸多挑战和困难,但随着技术的不断进步和应用的不断深化,相信低空感知网将不断突破瓶颈,为低空经济的规模化发展注入新的活力。让我们共同期待这片蔚蓝天空下更加安全、有序、高效的未来!

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注:文中部分图片来源于网络,如有侵权,请联系删除

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