2024年低空經(jīng)濟(jì)信息基礎(chǔ)設(shè)施專題報(bào)告：低空經(jīng)濟(jì)騰飛-基礎(chǔ)設(shè)施先行

2024年低空經(jīng)濟(jì)信息基礎(chǔ)設(shè)施專題報(bào)告：低空經(jīng)濟(jì)騰飛_基礎(chǔ)設(shè)施先行1、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是發(fā)展低空經(jīng)濟(jì)的首要前提低空經(jīng)濟(jì)是以低空空域?yàn)橐劳?，以包括各種直升機(jī)、固定翼飛行器、載人電動(dòng)垂直起降（eVTOL）、工業(yè)無人機(jī)、消費(fèi)無人機(jī)、城市治理無人機(jī)等有人駕駛和無人駕駛飛行器的低空飛行活動(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)，廣泛體現(xiàn)于以城市空中交通、無人機(jī)配送與物流、城市無人機(jī)應(yīng)用、消費(fèi)級(jí)無人機(jī)應(yīng)用、工業(yè)級(jí)無人機(jī)應(yīng)用等行業(yè)為主體的各類產(chǎn)業(yè)形態(tài)之中，在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、加強(qiáng)社會(huì)保障、服務(wù)國(guó)防事業(yè)等方面發(fā)揮著日益重要的作用。2023年12月，中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議提出，要打造低空經(jīng)濟(jì)等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。2024年3月，《政府工作報(bào)告》提出，要積極打造低空經(jīng)濟(jì)等新增長(zhǎng)引擎。低空經(jīng)濟(jì)正成為各地聚焦的產(chǎn)業(yè)發(fā)展“新賽道”，我們認(rèn)為2024年是低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展元年。參考深圳低空基礎(chǔ)設(shè)施框架定義，低空經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)設(shè)施框架包括四張“網(wǎng)”，分別為“設(shè)施網(wǎng)”、“空聯(lián)網(wǎng)”、“航路網(wǎng)”和“服務(wù)網(wǎng)”。一是“設(shè)施網(wǎng)”，主要指物理基礎(chǔ)設(shè)施，包括低空飛行起降站、接駁設(shè)施、能源站、緊急備降、停機(jī)設(shè)施、檢修設(shè)施、保障站、飛行測(cè)試等。二是“空聯(lián)網(wǎng)”，主要指低空通、導(dǎo)、監(jiān)等信息基礎(chǔ)設(shè)施，包括通信設(shè)施、導(dǎo)航設(shè)施、監(jiān)視設(shè)施、氣象設(shè)施等。三是“航路網(wǎng)”，主要指低空數(shù)字空域圖，包括空域表示、數(shù)字孿生、3D地圖、知識(shí)庫、規(guī)則庫等。四是“服務(wù)網(wǎng)”，主要指數(shù)字化管服系統(tǒng)，包括低空監(jiān)控系統(tǒng)、低空飛行服務(wù)系統(tǒng)、低空飛行管控系統(tǒng)等。2、支撐低空經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量發(fā)展，亟需構(gòu)建新型信息基礎(chǔ)設(shè)施未來低空管理的核心挑戰(zhàn)是如何支撐以“異構(gòu)、高密度、高頻次、高復(fù)雜性”為特征的大容量融合低空活動(dòng)，低空通信、導(dǎo)航、監(jiān)視等保障范圍受限，低空運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜等因素，對(duì)低空通導(dǎo)監(jiān)體系，省市、站三級(jí)服務(wù)管理體系等軟硬件協(xié)同布局帶來新挑戰(zhàn)。因此，在安全可控的前提下，要實(shí)現(xiàn)低空經(jīng)濟(jì)規(guī)?；?、可持續(xù)、高質(zhì)量的快速發(fā)展，建設(shè)完善的低空信息基礎(chǔ)設(shè)施就顯得尤為重要。2.1、通感一體化：為低空經(jīng)濟(jì)提供精準(zhǔn)、高質(zhì)量的通信、感知服務(wù)傳統(tǒng)的通信和監(jiān)控技術(shù)無法滿足低空經(jīng)濟(jì)的需求。首先，傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)以地面覆蓋為主要目標(biāo)，而低空信息網(wǎng)絡(luò)則需實(shí)現(xiàn)對(duì)空立體覆蓋。隨著低空經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，飛行器對(duì)于低空網(wǎng)絡(luò)的廣域連續(xù)覆蓋提出了更高的要求。大量的試驗(yàn)結(jié)果表明，盡管當(dāng)前對(duì)地覆蓋的無線網(wǎng)絡(luò)利用天線旁瓣對(duì)空中有一定的信號(hào)覆蓋，但是由于天線旁瓣較多且雜亂、信噪比普遍較差且起伏不定、天線輻射存在零陷無信號(hào)區(qū)域等因素，較難保障飛行器全路程連續(xù)業(yè)務(wù)服務(wù)和不中斷飛行操控。因此，構(gòu)建一張低空立體連續(xù)覆蓋的無線網(wǎng)絡(luò)是低空經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的基礎(chǔ)，也是亟需攻克的關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)。其次，為了實(shí)現(xiàn)低空經(jīng)濟(jì)規(guī)?；?、高質(zhì)量、安全可控的發(fā)展，需要憑借高效、完備、科學(xué)的低空飛行監(jiān)管技術(shù)對(duì)大密度、高頻次、多類型的低空飛行活動(dòng)進(jìn)行監(jiān)控，及時(shí)識(shí)別與管控不合理和不合法的飛行行為。然而，對(duì)于傳統(tǒng)的雷達(dá)技術(shù)而言，其單站監(jiān)控方式能力有限，難以發(fā)現(xiàn)和應(yīng)對(duì)在雷達(dá)顯示器上時(shí)隱時(shí)現(xiàn)、忽明忽暗的“低慢小”目標(biāo)；而多站組網(wǎng)費(fèi)用高昂，難以滿足規(guī)模化的低空飛行活動(dòng)監(jiān)控需求。而對(duì)于攝像監(jiān)控技術(shù)而言，其監(jiān)控范圍有限，且受光照條件影響，難以滿足遠(yuǎn)距離、全天候的監(jiān)控需求。通感一體化技術(shù)，即為通信基站和終端疊加“Buff”，在原有的蜂窩移動(dòng)通信能力上加上類似雷達(dá)的感知功能，可以很好地解決低空經(jīng)濟(jì)的通信和感知問題。5G-A以及6G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將革命性地?cái)U(kuò)充系統(tǒng)功能，即在提供高速通信功能的前提下（eMBB、mMTC、URLLC三大場(chǎng)景），增加感知能力，以支撐全方位的智能化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)。通感一體化是5G-A新提出的技術(shù)之一，其原理是結(jié)合高頻波束與多天線原理使能基站實(shí)現(xiàn)“雷達(dá)”功能，識(shí)別車輛和低空飛行物的位置、速度與方向等；相比雷達(dá)，通感一體基站在覆蓋、距離分辨率、測(cè)角精度等方面優(yōu)勢(shì)明顯。通感一體基站需要基站在時(shí)域和空域?qū)⑸倭康念l譜配置為專用的感知資源，并且需要基站具有支持感知探測(cè)和處理感知數(shù)據(jù)的功能，以滿足海量連接和超低時(shí)延需求，從而提供實(shí)時(shí)的環(huán)境感知，構(gòu)建現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界交互的橋梁。通感一體化能夠支撐遠(yuǎn)程操控、精準(zhǔn)識(shí)別和軌跡跟蹤。（1）遠(yuǎn)程交互與操控。5G為飛行器提供低空連續(xù)覆蓋，滿足飛行器隨時(shí)隨地的通信需求，實(shí)現(xiàn)高清4K數(shù)據(jù)圖像同步實(shí)時(shí)傳送；（2）精準(zhǔn)識(shí)別距離、方位和速度。實(shí)現(xiàn)基于回波時(shí)間檢測(cè)距離，基于波束掃描區(qū)分角度，基于多普勒頻偏識(shí)別速度；（3）精細(xì)軌跡跟蹤。實(shí)現(xiàn)10米級(jí)無人機(jī)入侵檢測(cè)，1-10米飛行路線跟蹤，米級(jí)飛行軌跡跟蹤與防碰撞。通感一體化的核心技術(shù)包括：（1）通感一體的信道模型。為了與5G信道模型保持更好的連續(xù)性，通感一體化的信道模型可以在3GPP的統(tǒng)計(jì)性信道模型基礎(chǔ)上進(jìn)行增強(qiáng)。例如，通過引入確定性信道多徑分量，提出一種基于混合方法的通感一體化信道模型。這種模型將感知信道分為目標(biāo)信道和背景信道兩部分，其中目標(biāo)信道為傳播環(huán)境中與目標(biāo)相關(guān)聯(lián)的多徑信道,可通過確定性方法建模；而背景信道為傳播環(huán)境中與目標(biāo)非相關(guān)聯(lián)的多徑信道,可通過統(tǒng)計(jì)性方法建模。（2）通感一體波形和幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通感波形的設(shè)計(jì)需要同時(shí)考慮通信性能和感知性能,合適的波形設(shè)計(jì)能夠提高感知的精度和通信的效率。一種簡(jiǎn)單的通感波形發(fā)送方式是采取時(shí)分、頻分、空分等方式實(shí)現(xiàn)通信和感知波形的分集發(fā)送。但這種方式資源利用效率較低。為了提高資源利用率,可以將通信和感知功能集成到同一種波形中，大致包括兩類設(shè)計(jì)思路，分別是基于現(xiàn)有波形的通感一體化波形改進(jìn)和新型通感一體化波形設(shè)計(jì)?；诂F(xiàn)有波形的一體化波形設(shè)計(jì)思路是通過分析現(xiàn)有通信和感知波形的性能,形成單一波形或復(fù)合波形。這一設(shè)計(jì)可進(jìn)一步細(xì)分為以通信性能為主和以感知性能為主的兩類波形設(shè)計(jì)。以通信性能為主的波形設(shè)計(jì)一般采用正交頻分復(fù)用波形(OFDM)，OFDM作為4G/5G的通信波形，具有抗衰落能力強(qiáng)、頻譜利用率高、抗碼間干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，可保證良好的通信速率傳輸。同時(shí)，作為感知波形，OFDM可實(shí)現(xiàn)測(cè)距、測(cè)速、測(cè)角等基本感知能力。以感知性能為主的波形設(shè)計(jì)一般采用線性調(diào)頻波形(LFM)，LFM是雷達(dá)中常用的脈沖壓縮波形，通過在雷達(dá)波形中嵌入通信信息來實(shí)現(xiàn)通信能力。此時(shí)，基于該機(jī)制的可達(dá)通信速率與感知性能的折中關(guān)系需要進(jìn)一步研究。新型通感一體化波形設(shè)計(jì)需要綜合考慮通信和感知性能，即需要根據(jù)通信與感知的基礎(chǔ)理論形成通感一體化設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的新型波形?；谶@種方式，新型波形可以達(dá)到通信和感知性能的折中。但是，這種波形設(shè)計(jì)優(yōu)化的復(fù)雜度高、與現(xiàn)有硬件適配難度大，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)仍面臨較大挑戰(zhàn)。此外，通信感知一體化需要對(duì)現(xiàn)有通信幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。（3）低空感知模式。低空感知模式可分為單站感知模式、雙站感知模式和端網(wǎng)協(xié)作感知模式。一是單站自發(fā)自收全雙工感知模式，在這種自發(fā)自收的模式下,發(fā)射的信號(hào)會(huì)直接泄漏到感知接收機(jī),形成自干擾，導(dǎo)致射頻前端飽和而無法檢測(cè)到遠(yuǎn)距離微弱信號(hào)。因此，在單站感知模式下，基站需要克服自干擾問題。二是雙站感知模式，即基站A發(fā)基站B收的感知模式。這種感知模式的優(yōu)勢(shì)在于無需基站實(shí)現(xiàn)全雙工功能，避免了基站自干擾處理的復(fù)雜性，但需要基站A和基站B之間實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的時(shí)間同步和頻率同步。三是端網(wǎng)感知模式?；诨景l(fā)終端收感知信號(hào)或者終端發(fā)基站收感知信號(hào)的端網(wǎng)感知可以復(fù)用現(xiàn)有幀結(jié)構(gòu)和現(xiàn)有信號(hào)，通過選擇合適的終端(例如距離感知目標(biāo)較近的終端)參與感知來提升感知覆蓋性能。將UE作為輔助感知節(jié)點(diǎn)接收感知信號(hào)時(shí)，感知UE無需與基站存在視距連接，僅與被感知物體保持視距即可。當(dāng)基站間或基站與感知物體間無直射徑時(shí)，端網(wǎng)感知可拓展感知距離和覆蓋范圍，而無需建設(shè)新的通感一體化基站。但它帶來的挑戰(zhàn)在于需要精心挑選與感知物體接近的UE，或者設(shè)計(jì)新型UE，使它更偏重感知性能，并且感知UE和被感知物體的相對(duì)位置和信道變化也會(huì)給端網(wǎng)感知引入額外的感知誤差。此外，其他的核心技術(shù)包括組網(wǎng)的感知干擾分析、組網(wǎng)下高可靠目標(biāo)檢測(cè)、精準(zhǔn)目標(biāo)識(shí)別、空地網(wǎng)絡(luò)協(xié)同、低空網(wǎng)絡(luò)的通信保障、空聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等。華為與移動(dòng)聯(lián)合持續(xù)探索低空天路的基礎(chǔ)技術(shù)。2023年5月23日，基于5G-A通感一體“低慢小”無人機(jī)感知技術(shù)在深圳華為坂田5.5GParK測(cè)試成功，首次實(shí)現(xiàn)了5G-A立體感知網(wǎng)在低空?qǐng)鼍跋碌臒o人機(jī)航跡精準(zhǔn)追蹤、非法入侵探測(cè)、電子圍欄等多場(chǎng)景驗(yàn)證，實(shí)測(cè)目標(biāo)識(shí)別率達(dá)到100%。2023年12月，全球首個(gè)“5G-A通感一體低空協(xié)同組網(wǎng)”于廈門成功試點(diǎn)，用于城市低空的目標(biāo)探測(cè)與預(yù)警，為各種低空應(yīng)用提供了強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)支持。2024年3月，云南移動(dòng)完成全球首個(gè)低空通感網(wǎng)絡(luò)智慧機(jī)場(chǎng)建設(shè)。2.2、北斗+GPS：為低空經(jīng)濟(jì)提供精確、安全可靠的導(dǎo)航服務(wù)中國(guó)高度重視北斗系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展，自20世紀(jì)80年代開始探索適合國(guó)情的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展道路，形成了“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略：2000年年底，建成北斗一號(hào)系統(tǒng)，向中國(guó)提供服務(wù)；2012年年底，建成北斗二號(hào)系統(tǒng)，向亞太地區(qū)提供服務(wù)；2020年，建成北斗三號(hào)系統(tǒng)，向全球提供服務(wù)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成，可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時(shí)為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)，并且具備短報(bào)文通信能力，已經(jīng)初步具備區(qū)域?qū)Ш?、定位和授時(shí)能力。根據(jù)《中國(guó)民航北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)施路線圖》，提出到2035年底，構(gòu)建以北斗系統(tǒng)為核心的，與GPS等其他星座兼容互操作的雙頻多星座GNSS技術(shù)應(yīng)用體系，逐步實(shí)現(xiàn)北斗系統(tǒng)民航行業(yè)應(yīng)用“全覆蓋、可替代”，為運(yùn)輸、通用航空及無人駕駛航空器飛行提供精確完好、安全可靠的導(dǎo)航服務(wù)，為空中交通提供全空域監(jiān)視服務(wù)，全面提升民航安全水平、空域容量、運(yùn)行效率和服務(wù)能力。北斗網(wǎng)格碼是在GeoSOT地球空間剖分理論的基礎(chǔ)上發(fā)展出的一種離散化、多尺度區(qū)域位置標(biāo)識(shí)體系，它可以為地心至地上6萬公里地球空間中各種大小不等、最高精度達(dá)1.5厘米的任意網(wǎng)格賦予全球唯一的一維整形數(shù)編碼，并可以在同一區(qū)域范圍內(nèi)，非常方便地與任意一個(gè)實(shí)體對(duì)象和各種不同的數(shù)據(jù)建立起內(nèi)在的相互關(guān)聯(lián)。目前，基于北斗網(wǎng)格碼國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的低空立體交通圖技術(shù)已在安徽合肥、上海臨港、廣東坪山、福建福州、浙江衢州、四川成都、吉林長(zhǎng)春等省市開展應(yīng)用，初步具備發(fā)展全國(guó)統(tǒng)一的低空立體交通建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的條件。2.3、低空服務(wù)與管控平臺(tái)：低空信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要一環(huán)低空服務(wù)與管控平臺(tái)提供與其他空域管理相關(guān)系統(tǒng)的對(duì)接服務(wù)，實(shí)現(xiàn)空域管理機(jī)構(gòu)對(duì)飛行器“看得見”、“叫得到”、“管得住”，讓管理機(jī)構(gòu)能夠隨時(shí)隨地掌握空中動(dòng)態(tài)。一是低空服務(wù)將實(shí)現(xiàn)全空域信息融合匯總并通過可視化的方式提供給管理機(jī)構(gòu)，同時(shí)在審批服務(wù)流程上，完成例如飛行器ID驗(yàn)證、飛行記錄、飛行計(jì)劃審批信息管理與對(duì)接服務(wù)等數(shù)字化流程的搭建與對(duì)接。二是在風(fēng)險(xiǎn)管理上，實(shí)現(xiàn)空域監(jiān)控預(yù)警、空中交通風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、非合作飛行器處置、空中交通風(fēng)險(xiǎn)處置、飛行協(xié)調(diào)管控等重要能力。同時(shí)實(shí)現(xiàn)設(shè)施管理調(diào)度、跨城交接系統(tǒng)、跨境交換與監(jiān)管系統(tǒng)等運(yùn)行管理相關(guān)功能。三是非法飛行器識(shí)別與處置。通過對(duì)監(jiān)測(cè)、定位設(shè)施等地面硬件基礎(chǔ)設(shè)施回傳的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析，識(shí)別出空域中所有在飛飛行器(實(shí)時(shí)定位、速度、飛行方向等信息)，并與已注冊(cè)獲批的飛行器飛行計(jì)劃以及實(shí)時(shí)軌跡進(jìn)行比對(duì)，識(shí)別出黑飛飛行器，為空管人員提供下一步黑飛處置的相關(guān)信息和建議。此外，我們認(rèn)為未來如何實(shí)現(xiàn)低空和高空的一體化管理，也將成為重要的方向。3、頂層政策推動(dòng)下，深圳、安徽等地加速推進(jìn)低空基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)落地從政策上看，《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于促進(jìn)通用航空業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》、《“十四五”通用航空發(fā)展專項(xiàng)規(guī)劃》、《低空飛行服務(wù)保障體系建設(shè)總體方案》、《通用航空裝備創(chuàng)新應(yīng)用實(shí)施方案（2024-2030年）》等政策文件相繼出臺(tái)，均提出加強(qiáng)飛行服務(wù)保證及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推廣應(yīng)用北斗、ADS-B等新技術(shù)，研發(fā)適用我國(guó)低空空域通信、導(dǎo)航、監(jiān)視、氣象與空中交通服務(wù)需求的核心裝備。目前來看，深圳、安徽等地在低空基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面走在全國(guó)前列。2022年底，《深圳市低空經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展實(shí)施方案（2022-2025年）》出臺(tái)，為城市低空經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展指明方向。2023年初，深圳首次將“低空經(jīng)濟(jì)”寫入政府工作報(bào)告，提出打造低空經(jīng)濟(jì)中心；12月，《深圳市支持低空經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的若干措施》正式出臺(tái)，圍繞引培低空經(jīng)濟(jì)鏈上企業(yè)、鼓勵(lì)技術(shù)創(chuàng)新、擴(kuò)大低空飛行應(yīng)用場(chǎng)景、完善產(chǎn)業(yè)配套環(huán)境四個(gè)方面提出20項(xiàng)具體支持措施，鼓勵(lì)各區(qū)以補(bǔ)投結(jié)合為原則，推進(jìn)低空基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。2024年初，深圳出臺(tái)全國(guó)首部低空經(jīng)濟(jì)立法——《深圳經(jīng)濟(jì)特區(qū)低空經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)促進(jìn)條例》，從基礎(chǔ)設(shè)施、飛行服務(wù)、產(chǎn)業(yè)應(yīng)用、技術(shù)創(chuàng)新、安全管理等方面助力低空經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)“高飛”。在深圳市政策引導(dǎo)和扶持下，各區(qū)也紛紛出臺(tái)政策推動(dòng)低空經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。以寶安區(qū)為例，2023年8月深圳市寶安區(qū)人民政府