田 園 吳 峰 歐陽俊 王 野

鵬城實(shí)驗(yàn)室 深圳 518055

引言

近年來，低空經(jīng)濟(jì)不斷賦能交通、物流、文旅等產(chǎn)業(yè)，為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了新動(dòng)能。低空經(jīng)濟(jì)是以低空空域?yàn)橐劳?，以各種有人駕駛和無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)展的綜合性經(jīng)濟(jì)形態(tài)[1]。在這其中，無人駕駛航空器尤其是無人機(jī)的應(yīng)用，正成為不容忽視的趨勢(shì)。無人機(jī)傳統(tǒng)模式是基于遙控器與無人機(jī)的通信，實(shí)現(xiàn)視線范圍內(nèi)的人工操作，未來低空經(jīng)濟(jì)場景下，其趨勢(shì)是實(shí)現(xiàn)超視線范圍的遠(yuǎn)程控制和無人機(jī)自主操作。這意味著無人機(jī)在數(shù)百米高度層中進(jìn)行飛行時(shí)需要高帶寬、低時(shí)延，并滿足低空縱深覆蓋的通信服務(wù)。新一代移動(dòng)通信技術(shù)，如5G/5G+通信技術(shù)，因其具有大帶寬、低時(shí)延、抗干擾、廣接入、多波束指向等鮮明特點(diǎn)，正在成為解決這個(gè)問題的關(guān)鍵[2]，這些通信技術(shù)的應(yīng)用不僅能促進(jìn)無人機(jī)技術(shù)成熟和產(chǎn)業(yè)鏈完善，也有助于打通應(yīng)用孤島，為面向低空經(jīng)濟(jì)的數(shù)字化服務(wù)平臺(tái)奠定通信基礎(chǔ)底座。

本文首先描述了低空經(jīng)濟(jì)場景下無人機(jī)通信的應(yīng)用場景，然后從穩(wěn)定覆蓋、干擾抑制、移動(dòng)性管理、安全管理等方面探討其面臨的挑戰(zhàn)與應(yīng)對(duì)措施，最后在總結(jié)3GPP標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展的基礎(chǔ)上，對(duì)無人機(jī)通信在人工智能應(yīng)用、多無人機(jī)協(xié)同通信、空天地一體化通信、通感算融合等方面的技術(shù)進(jìn)行展望。

1 面向低空經(jīng)濟(jì)的無人機(jī)通信應(yīng)用場景

無人機(jī)與移動(dòng)通信技術(shù)的結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的監(jiān)控和管理、航線的規(guī)范、效率的提升，促進(jìn)空域資源的合理利用，從而極大延展無人機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域，具有巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[3]。新一代蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)5G/5G+為無人機(jī)賦予的實(shí)時(shí)超高清圖傳、遠(yuǎn)程低時(shí)延控制、永遠(yuǎn)在線等重要能力，將加速推進(jìn)以網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化為特點(diǎn)的低空智能網(wǎng)絡(luò)建設(shè)[4]。本節(jié)針對(duì)低空經(jīng)濟(jì)中的無人機(jī)通信應(yīng)用場景進(jìn)行初步分析，如圖1所示。

圖1 低空經(jīng)濟(jì)應(yīng)用場景圖

1.1 指揮控制通信

無人駕駛航空系統(tǒng)(Uncrewed Aerial System，UAS)是無人駕駛飛行器(Uncrewed Aerial Vehicle，UAV)和UAV控制器的組合。UAS的通信既包括指揮與控制通信(Command and Control，C2)，也包括UAS組件到服務(wù)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的上下行鏈路數(shù)據(jù)，如圖2所示。無人機(jī)傳統(tǒng)模式是基于遙控器與無人機(jī)的通信，實(shí)現(xiàn)視線范圍內(nèi)的人工操作。隨著無人機(jī)應(yīng)用的快速發(fā)展，通過移動(dòng)通信實(shí)現(xiàn)超視線范圍的遠(yuǎn)程控制已成為無人機(jī)應(yīng)用的通用功能。C2鏈路將無人機(jī)飛行控制命令從地面控制站傳送到無人機(jī)，也從無人機(jī)攜帶遙測(cè)數(shù)據(jù)到控制器以促進(jìn)有效操作。除了C2直接通信以外，移動(dòng)通信還支持網(wǎng)絡(luò)輔助C2通信和UTM(Uncrewed Aerial System Traffic Management)導(dǎo)航C2通信，前者可在蜂窩網(wǎng)絡(luò)與無人機(jī)之間以及網(wǎng)絡(luò)與無人機(jī)控制器之間建立單播C2鏈路，后者被UTM用于監(jiān)控?zé)o人機(jī)的飛行狀態(tài)、提供飛行路徑更新、跟蹤無人機(jī)的導(dǎo)航并在需要時(shí)提供飛行導(dǎo)航命令。通過無人機(jī)命令和控制通信可以為空中交通管理提供全面、端到端、低時(shí)延服務(wù)，從而支撐物流、交通等行業(yè)的網(wǎng)聯(lián)化、實(shí)時(shí)化、智能化應(yīng)用。

圖2 3GPP生態(tài)系統(tǒng)的UAS模型

1.2 數(shù)據(jù)傳輸通信

利用無人機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸通道，為無人機(jī)配備高清攝像頭、各類氣體/溫度/濕度傳感器等，可以提供只能從空中提供的新型服務(wù)，并在各個(gè)垂直行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。主要場景有三類：第一類是利用各類傳感器進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施檢查，如對(duì)輸電線路、輸油管道、基站塔臺(tái)、風(fēng)力發(fā)電等基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行巡檢和檢測(cè)；第二類是利用無人機(jī)協(xié)助收集各類信息，如在農(nóng)業(yè)植保領(lǐng)域?qū)r(nóng)作物、土地肥力進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和分析，在地理測(cè)繪領(lǐng)域?qū)Φ貓D數(shù)據(jù)抓取和拼接等[5]；第三類是將無人機(jī)與全景VR直播相結(jié)合，使得現(xiàn)場視頻體驗(yàn)成為可能，就像觀眾身臨其境一樣。由于場景和需求不同，這些應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸捄蛯?shí)時(shí)性等性能要求又各有不同。

1.3 輔助接入通信

無人機(jī)由于易部署、具有高機(jī)動(dòng)性和懸停能力、維護(hù)和部署成本低，既可以作為終端，也可以作為空中無線電接入節(jié)點(diǎn)(Radio Access Node on-Board UAV，UxNB)用于擴(kuò)展蜂窩網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍或增加容量。它可以在自然災(zāi)害發(fā)生后，地面通信設(shè)備受到破壞的情況下快速部署，為受災(zāi)地區(qū)的應(yīng)急救援和日常通信提供基礎(chǔ)保障。除此以外，在體育賽事、大型活動(dòng)、音樂演出等熱點(diǎn)事件中，蜂窩網(wǎng)絡(luò)面臨著極高的通信容量需求，可能會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)服務(wù)惡化、呼叫中斷和互聯(lián)網(wǎng)連接降級(jí)，使用配備小型蜂窩的按需無人機(jī)群可以更好地解決這一挑戰(zhàn)。UxNB會(huì)飛到需要無線服務(wù)的指定區(qū)域，在那里盤旋，同時(shí)為地面用戶提供無線連接。

2 面向低空經(jīng)濟(jì)的無人機(jī)通信挑戰(zhàn)與應(yīng)對(duì)

由于各類無人機(jī)的應(yīng)用場景和服務(wù)對(duì)象不同，因此不同場景下對(duì)帶寬、速率、時(shí)延、覆蓋、定位等方面的通信能力需求存在差異。除了需要滿足通信的數(shù)據(jù)類型和場景需求之外，低空經(jīng)濟(jì)場景下無人機(jī)通信服務(wù)還需要解決無線通信環(huán)境差異帶來的新問題，應(yīng)對(duì)低空無人機(jī)設(shè)備異構(gòu)、高密度、高頻次、高安全要求等特性帶來的監(jiān)管和服務(wù)新挑戰(zhàn)，保證監(jiān)管者對(duì)無人機(jī)實(shí)現(xiàn)“看得見、叫得到、管得住”的有效管控[6]。本節(jié)針對(duì)無人機(jī)通信的關(guān)鍵問題，從穩(wěn)定覆蓋、干擾抑制、移動(dòng)性管理、安全管理等方面探討低空經(jīng)濟(jì)下無人機(jī)通信的挑戰(zhàn)與應(yīng)對(duì)。

2.1 穩(wěn)定覆蓋

面向低空經(jīng)濟(jì)的無人機(jī)通信，因?yàn)樘炀€零位問題存在覆蓋能力差、穩(wěn)定覆蓋難的問題。定向天線有多個(gè)旁瓣，通過零位互相分開，在旁瓣之間的天線零位存在覆蓋盲區(qū)。由于地面蜂窩網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施天線傾角向下，導(dǎo)致低空無人機(jī)處于天線零位區(qū)域時(shí)無信號(hào)覆蓋，若被其他小區(qū)的旁瓣覆蓋則可能發(fā)生切換，或因信號(hào)強(qiáng)度突降導(dǎo)致鏈路故障[7]?？梢酝ㄟ^站點(diǎn)協(xié)同組網(wǎng)規(guī)劃、調(diào)整天線布放和參數(shù)配置、高效波束掃描和跟蹤等手段解決這些問題。也可以通過空天地一體化組網(wǎng)，利用NTN網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充實(shí)現(xiàn)低空無人機(jī)通信的持續(xù)、穩(wěn)定覆蓋。

2.2 干擾抑制

相比地面蜂窩網(wǎng)絡(luò)，低空無人機(jī)通信面臨更大的干擾問題，如圖3所示。當(dāng)無人機(jī)飛行高度高于天線高度時(shí)，由于視線傳播的概率增大，其上行信號(hào)會(huì)被更多站點(diǎn)接收到，同時(shí)亦會(huì)探測(cè)到來自更多站點(diǎn)的下行信號(hào)。無人機(jī)在空中收到大量鄰區(qū)，鄰區(qū)數(shù)量超過十幾個(gè)，導(dǎo)致平均SINR下降。低空無人機(jī)主要由基站天線的旁瓣提供服務(wù)，而地面用戶主要由主瓣提供服務(wù)，由此導(dǎo)致無人機(jī)對(duì)地面用戶的干擾和地面用戶對(duì)無人機(jī)的干擾程度各有不同[8]。

圖3 無人機(jī)通信可能的上下行干擾問題

有多種方案可以解決干擾的探測(cè)和抑制問題，如RSRP(Reference Signal Reference Power)是用來指示給定小區(qū)信號(hào)強(qiáng)度的主要測(cè)量參數(shù)，空中UE看到來自不同小區(qū)的多個(gè)RSRP值接近等強(qiáng)，因此，可以通過增強(qiáng)現(xiàn)有的測(cè)量報(bào)告機(jī)制更好地實(shí)現(xiàn)干擾檢測(cè)?；赨E的信息如移動(dòng)歷史報(bào)告、速度估計(jì)、時(shí)間提前調(diào)整值和位置信息也可以被網(wǎng)絡(luò)用來輔助干擾檢測(cè)。干擾抑制方面，MIMO波束賦形可以最大限度地減少小區(qū)間干擾和空地干擾，CoMP技術(shù)可以交換檢測(cè)到的上行鏈路干擾信息，使得提供服務(wù)的基站知道鄰近節(jié)點(diǎn)是否正在經(jīng)歷來自它所提供服務(wù)的特定UE的干擾，從而限制該UE的上行鏈路調(diào)度。上行干擾則可以通過對(duì)空中和地面終端的開環(huán)和閉環(huán)功率控制，以及考慮無人機(jī)和終端位置的新調(diào)度、準(zhǔn)入和擁塞控制機(jī)制來進(jìn)一步控制。總體而言，一兩架無人機(jī)不會(huì)對(duì)蜂窩網(wǎng)絡(luò)造成較大影響，但是如果一個(gè)區(qū)域內(nèi)無人機(jī)數(shù)量增加則會(huì)存在干擾增加的風(fēng)險(xiǎn)，因此空中—地面UE共存機(jī)制需要根據(jù)UE和基站功能以及蜂窩連接無人機(jī)的密度來設(shè)計(jì)。

2.3 移動(dòng)性管理

無人機(jī)在移動(dòng)過程中因頻繁進(jìn)出零位區(qū)域?qū)е滦^(qū)出現(xiàn)頻繁切換，切換失敗和掉線次數(shù)比地面高出2～5倍。無人機(jī)移動(dòng)性問題在不同部署場景下影響不同，和農(nóng)村地區(qū)相比，更密集的城市地區(qū)由于信號(hào)波動(dòng)和干擾，移動(dòng)性問題(如切換失敗、RLF、切換中斷、呼出時(shí)間等)更加突出。切換過程增強(qiáng)可以提高移動(dòng)性性能，如：基于位置信息、UE的空中狀態(tài)、飛行路徑計(jì)劃等信息，提高空中UE的移交程序和相關(guān)參數(shù)；通過定義新事件、增強(qiáng)觸發(fā)條件、控制度量報(bào)告數(shù)量等增強(qiáng)度量報(bào)告機(jī)制[9]。此外，干擾管理中列出的DL和UL干擾緩解技術(shù)也可以改善空中UE的移動(dòng)性能。

2.4 安全管理

對(duì)無人機(jī)進(jìn)行準(zhǔn)確的識(shí)別跟蹤是低空經(jīng)濟(jì)管理中實(shí)現(xiàn)“看的見”要素的基本要求。移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該提供一種驗(yàn)證UAV位置的方法，網(wǎng)絡(luò)還應(yīng)該能夠提供UE身份和其他與飛行相關(guān)的信息[10]?？罩泄?jié)點(diǎn)容易受到攻擊，例如未經(jīng)授權(quán)的訪問和控制，竊聽無人機(jī)和地面控制站之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，干擾GPS信號(hào)或無人機(jī)通信鏈路，以及位置和身份欺騙攻擊。因此，提供安全可靠的無線鏈路以及不同級(jí)別的完整性和隱私保護(hù)機(jī)制是必須予以支持的。

3 面向低空經(jīng)濟(jì)的無人機(jī)通信標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展及技術(shù)展望

3GPP從2017年至今一直針對(duì)無人機(jī)通信技術(shù)開展標(biāo)準(zhǔn)化工作，如圖4所示。然而，實(shí)現(xiàn)面向低空經(jīng)濟(jì)的無人機(jī)通信仍面臨著一系列挑戰(zhàn)需要進(jìn)一步探索和研究。本節(jié)我們先對(duì)無人機(jī)通信的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展進(jìn)行回顧，然后從人工智能應(yīng)用、多無人機(jī)協(xié)同通信、空天地一體化通信以及通感算融合應(yīng)用等方面展開討論，為面向低空經(jīng)濟(jì)的無人機(jī)通信創(chuàng)新和發(fā)展提供參考。

圖4 3GPP UAV標(biāo)準(zhǔn)化過程

3.1 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展

3GPP對(duì)低空無人機(jī)通信支持的正式研究最早可追溯到2017年3GPP RAN#75會(huì)議上，“增強(qiáng)飛行器支持研究”項(xiàng)目(SI)獲得批準(zhǔn)?；诖搜芯宽?xiàng)目，R15完成技術(shù)報(bào)告TR 36.777[9]，報(bào)告確定了LTE在干擾檢測(cè)、上下行干擾抑制、移動(dòng)性管理等方面的功能增強(qiáng)，以優(yōu)化無人機(jī)服務(wù)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)性能。從R16到R17，3GPP先后輸出了TS 22.125和TR 22.829，前者規(guī)定了通過3GPP網(wǎng)絡(luò)提供無人機(jī)服務(wù)的要求，后者描述了支持無人機(jī)應(yīng)用的若干用例，明確了潛在的服務(wù)水平要求和關(guān)鍵指標(biāo)定義[11]。進(jìn)一步地，3GPP針對(duì)無人機(jī)通信在識(shí)別跟蹤、應(yīng)用管理和安全管理三個(gè)方面做了更深入的研究，相繼輸出了TR 22.825[12]、TR23.754[13]、TR23.755[14]和TR 33.854[15]等研究報(bào)告。

目前R18和R19的標(biāo)準(zhǔn)化工作正在進(jìn)行中，除了在識(shí)別跟蹤、應(yīng)用管理和安全管理進(jìn)一步深入和增強(qiáng)以外，R18新增了NR支持無人機(jī)的工作項(xiàng)(WI)，計(jì)劃在測(cè)量報(bào)告(RAN2)功能增強(qiáng)、指定信令以支持基于訂閱的空中終端識(shí)別、指定NR PC5中對(duì)UAV識(shí)別廣播(BRID)的支持、研究UE信令以指示無人機(jī)波束賦形能力等方面展開研究[16]；R19針對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)支持無人機(jī)運(yùn)營和管理的能力空白，計(jì)劃輸出TR 22.843給出改進(jìn)5G系統(tǒng)對(duì)UAV應(yīng)用、UAV運(yùn)營和管理的潛在支持需求[17]。

3.2 技術(shù)展望

3.2.1 人工智能的應(yīng)用

人工智能在服務(wù)低空經(jīng)濟(jì)無人機(jī)通信中的應(yīng)用預(yù)計(jì)主要集中在數(shù)據(jù)處理和決策機(jī)制兩個(gè)方面。首先在數(shù)據(jù)處理方面，無人機(jī)的傳感器和攝像頭獲取到的數(shù)據(jù)包含豐富的環(huán)境信息，如低空經(jīng)濟(jì)區(qū)域高精度三維地面地形數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)圖片、實(shí)時(shí)視頻等，而人工智能算法能夠從中提取有用的特征和模式。例如，通過圖像識(shí)別和目標(biāo)檢測(cè)，無人機(jī)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地面目標(biāo)的自動(dòng)識(shí)別和跟蹤，從而提供更精確的信息。此外，人工智能還能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和壓縮，減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸捫枨?。其次，在決策機(jī)制方面，通過結(jié)合強(qiáng)化學(xué)習(xí)和規(guī)劃算法，無人機(jī)可以實(shí)現(xiàn)智能感知和自主決策能力，如控制飛行軌跡、避障和資源分配等[18]。人工智能的決策機(jī)制使得無人機(jī)能夠在復(fù)雜的環(huán)境中做出準(zhǔn)確、靈活的決策，提高通信系統(tǒng)的效率和魯棒性。通過人工智能的數(shù)據(jù)處理和決策機(jī)制，無人機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)環(huán)境的智能感知和自主決策，提高通信系統(tǒng)的性能和智能化水平。

3.2.2 多無人機(jī)協(xié)同通信

多無人機(jī)協(xié)同通信在低空經(jīng)濟(jì)中將扮演關(guān)鍵角色。以快遞行業(yè)為例，快遞公司可以迅速釋放大量無人機(jī)并行遞送多個(gè)包裹。在這一過程中，控制中心根據(jù)配送信息規(guī)劃所需的無人機(jī)數(shù)量和運(yùn)輸路線，對(duì)集群無人機(jī)進(jìn)行控制和監(jiān)控。無人機(jī)通過通信服務(wù)支持無人機(jī)群之間的消息傳輸，或者在短距離區(qū)域內(nèi)廣播身份數(shù)據(jù)以避免碰撞和沖突。這種高效的通信機(jī)制使得無人機(jī)能夠智能地協(xié)同工作，為無人機(jī)團(tuán)隊(duì)建立“互幫互助”的關(guān)系[19]，提高運(yùn)輸效率和安全性。多無人機(jī)機(jī)群通信不僅在快遞行業(yè)有應(yīng)用，還可以擴(kuò)展到其他低空經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域。在城市交通管理中，可以監(jiān)測(cè)和管理交通流量，提供實(shí)時(shí)的交通信息和熱點(diǎn)、突發(fā)路況的詳細(xì)報(bào)告。農(nóng)業(yè)領(lǐng)域也可以通過無人機(jī)的監(jiān)測(cè)和通信能力，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田的精準(zhǔn)澆灌、施肥等操作。這些場景都需要在空域形成機(jī)群，通過智能信道管理、路由規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)自組織等技術(shù)實(shí)現(xiàn)多無人機(jī)協(xié)同通信，交換任務(wù)規(guī)劃、控制指令、環(huán)境傳感等信息，以共同完成工作任務(wù)，如圖5所示。多無人機(jī)協(xié)同通信將進(jìn)一步推動(dòng)低空經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為人們帶來更加智能和高效的服務(wù)體驗(yàn)。

圖5 服務(wù)低空經(jīng)濟(jì)的多無人機(jī)協(xié)同通信示意圖

3.2.3 空天地一體化通信

空天地一體化是未來通信網(wǎng)絡(luò)向6G演進(jìn)發(fā)展的必然趨勢(shì)和重要方向，將由地面蜂窩網(wǎng)絡(luò)、高軌/低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、高空平臺(tái)通信網(wǎng)絡(luò)等多種網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)融合組成，具有上述多種網(wǎng)絡(luò)各自的優(yōu)勢(shì)，相互補(bǔ)充，極大地提高了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的覆蓋范圍和服務(wù)質(zhì)量[20]。如圖6所示，對(duì)低空經(jīng)濟(jì)無人機(jī)而言，在未來空天地一體化通信網(wǎng)絡(luò)中，其通信能力將得到大幅拓展和增強(qiáng)：1)覆蓋增強(qiáng)，未來空天地一體化網(wǎng)絡(luò)中，在平流層(20～50km)以下，將都會(huì)被衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、高空平臺(tái)通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋，低空無人機(jī)作為用戶終端，將實(shí)現(xiàn)真正的“永不失聯(lián)”；2)業(yè)務(wù)增強(qiáng)，低軌寬帶衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)和高空平臺(tái)通信網(wǎng)絡(luò)將給飛行中的無人機(jī)提供寬帶無線傳輸，以滿足無人機(jī)在開展某些業(yè)務(wù)的大帶寬需求，例如超高清視頻監(jiān)控等；3)服務(wù)質(zhì)量增強(qiáng)，空天地一體化網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)三維立體空間內(nèi)大帶寬、低時(shí)延、大連接的統(tǒng)一協(xié)調(diào)分配，可以根據(jù)不同應(yīng)用場景中無人機(jī)對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的需求，將大帶寬需求、低時(shí)延需求分配接入到不同平臺(tái)的通信子網(wǎng)中，或者進(jìn)行空天地協(xié)同傳輸，同類業(yè)務(wù)也可以通過QoS實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級(jí)排列，從而進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源的統(tǒng)一協(xié)調(diào)和靈活分配，提高無人機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)的容量和網(wǎng)絡(luò)資源的分配效率，增強(qiáng)對(duì)大量分布在三維空間中無人機(jī)的服務(wù)質(zhì)量[21]。

圖6 服務(wù)低空經(jīng)濟(jì)的空天地一體化網(wǎng)絡(luò)示意圖

3.2.4 通感算融合

通感算融合技術(shù)是一項(xiàng)未來移動(dòng)通信關(guān)鍵使能技術(shù)[22]，它實(shí)現(xiàn)了多維感知、協(xié)作通信和智能計(jì)算的深度融合[23]。通過利用地面通信基站的無線信號(hào)，不僅可以提供通信功能，還可以類似雷達(dá)一樣感知無人機(jī)[24]。地面基站具備強(qiáng)大的實(shí)時(shí)計(jì)算能力，能夠獲取無人機(jī)的位置、速度、姿態(tài)等信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。這種通感算融合有助于完善低空空管體系的建設(shè)，確保授權(quán)無人機(jī)的正?；顒?dòng)，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)、監(jiān)視未獲授權(quán)的無人機(jī)活動(dòng)，為低空經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供保障。相較于可見光等感知手段，無線信號(hào)感知具有穿透障礙物、覆蓋范圍廣、適應(yīng)惡劣天氣等優(yōu)勢(shì)。通過無線信號(hào)感知，無人機(jī)能夠獲取實(shí)時(shí)、全面的環(huán)境信息，包括地形、建筑物、氣象等。這種優(yōu)勢(shì)使得無人機(jī)能夠在多種復(fù)雜場景下實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的感知，提高任務(wù)執(zhí)行的效率和安全性。通感算融合技術(shù)還有望簡化無人機(jī)的硬件配置并延長工作時(shí)間，通過集成多種傳感器數(shù)據(jù)，并進(jìn)行智能計(jì)算和決策，可以減少傳感器數(shù)量和負(fù)載，降低能耗，從而增加無人機(jī)的機(jī)動(dòng)性和續(xù)航時(shí)間。這使得無人機(jī)能夠更長時(shí)間地執(zhí)行任務(wù)，覆蓋更廣闊的區(qū)域。服務(wù)低空經(jīng)濟(jì)的通感算融合示意圖如圖7所示。

圖7 服務(wù)低空經(jīng)濟(jì)的通感算融合示意圖

4 結(jié)束語

當(dāng)前，低空空域管理政策相繼出臺(tái)，無人機(jī)行業(yè)應(yīng)用廣泛開展試點(diǎn)驗(yàn)證，低空經(jīng)濟(jì)已經(jīng)由啟動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)入加速發(fā)展?fàn)顟B(tài)。與此同時(shí)，移動(dòng)通信技術(shù)正朝著AI與通信融合、感知與通信融合、空天與地面融合的趨勢(shì)發(fā)展，可以預(yù)見，移動(dòng)通信+無人機(jī)的結(jié)合將進(jìn)一步推動(dòng)無人機(jī)應(yīng)用向數(shù)字化、智能化、服務(wù)化方向提升，助力低空經(jīng)濟(jì)快速騰飛。