“低空经济”和“通感一体”，为什么值得关注？

年初这段时间，中央和地方开了很多会，规划部署今年的工作。在这些会议上，有一个新词，频繁出现，那就是 —— 低空经济。

包括重庆、四川、浙江、安徽、深圳等在内的多个省市，纷纷提出 ——“要积极布局低空经济，建设低空经济示范区，拓展低空产品和服务应用场景”。全国范围内，目前已经有十多个省份，将“低空经济”、“通用航空”等相关内容写入政府工作报告。那么，究竟什么是“低空经济”呢？我们通信行业今年马上要搞 5G-Advanced（5G-A）。5G-A 里面有一个“通感一体”，经常和“低空经济”放在一起讨论。它们之间，又是什么关系呢？今天这篇文章，小枣君就和大家聊聊这些话题。

█ 什么是低空经济

很多人一提到低空经济，就会想到无人机。其实，低空经济并不能和无人机经济划等号。低空经济的官方定义是：以各种有人驾驶和无人驾驶航空器的各类低空飞行活动为牵引，辐射带动相关领域融合发展，所形成的综合性经济形态。也就是说，低空经济，既包括无人机，也包括有人机。低空有人机，因为技术和安全等条件尚不成熟，目前还没有规模商用。所以，我们现在讨论低空经济，主要还是集中在无人机应用上。低空经济并不仅仅包括航空器（飞行器）本体的研发、制造和销售。一般来说，围绕低空飞行的制造、飞行、保障、综合服务等四大板块，都属于低空经济产业链。低空经济的价值在于：它在传统地面空间和中高空空间、太空空间的基础上，挖掘了一个新的空间范围，加以利用，并形成产业。这些年，大家应该也看到了，无人机在各个行业领域大放光彩。不管是娱乐拍摄等个人用途，还是物流运输、文化旅游、交通治理、农林防护、应急救援、医疗救护、警务安防、政务飞行等行业用途，都有大量的无人机应用案例。无人机的“低空、低速、可悬停、低成本、小型化”特性，弥补了地面运输工具和传统飞机的不足，实现了“花小钱、办大事”，受到了用户和市场的广泛欢迎，普及速度不断加快。在这样的背景下，政府给予高度重视，专门提出了“低空经济”这个概念。按有关部门的说法，低空经济属于“新质生产力”，是战略型新兴产业，是国家未来重点发展的方向。

█ 什么是通感一体

再来说说通感一体。发展低空经济，最重要的是安全。毕竟走在路上，谁也不希望天上突然两架无人机相撞，然后砸在自己的头上。而且，万一有“黑飞”，从事非法活动，也会带来极大危害。对飞行器进行监管，传统的办法主要是：依靠制定法律法规，设定禁飞区，进行飞行申请等。对飞行器进行跟踪和探测，最有效的方法，是雷达。雷达对于民航飞机这种中高空飞行器，是很有用的。但是，对于低空飞行器，雷达存在不足。首先，低空的建筑物或障碍物较多，雷达会存在大量盲区。其次，雷达的功率高，在居民区大量布设，存在很多不便。第三，针对低空飞行，新建大量雷达站，会带来巨额成本。于是，我们开始探索一种新的手段，专门针对低空飞行进行探测和管理。这个手段，就是通感一体。通感一体，也叫通信感知一体化，英文名是 Integrated Sensing and Communication（ISAC，“艾萨克”）。针对通感一体的研究，多年之前就已经开始了。早几年的时候，我们将通感一体作为 6G 的主要研究方向。没想到，在外部需求的推动下，这项技术变成了 5G-A 的关键技术，提前和我们见面。那么，什么是通感一体呢？简单来说，就是基于我们现在的蜂窝移动通信网络（通信能力），叠加上类似雷达的功能（感知能力），对周边的无人机、汽车或轮船等物体进行探测跟踪。换言之，通信塔，变成了通信雷达多功能塔，更加强大。使用基站进行感知，从技术的角度来说，并不难实现。我们现在的通信，都是基于无线电磁波进行通信。而雷达的基本原理，也是基于无线电磁波。发射无线电磁波信号，碰到物体，信号会反射。通过三角测量和综合计算，可以得到物体的距离和位置信息。通过单位时间差的持续探测，可以得到物体的速度信息。这些年，很多室内定位技术，也都是基于无线通信技术，例如 UWB（Ultra-Wideband，超宽带）、Wi-Fi、蓝牙等。蜂窝移动通信在室外拥有优势，所以，非常适合室外低空飞行器的探测。针对前面提到的传统雷达方案缺陷，通感基站的优势明显：首先，基站在城市里到处都是，且位置都不错，不需要重复建设，节约了大量的资金。其次，基站通感一体的无线信号发射功率极低，不会对居民健康造成影响。第三，基站通感一体，使用的都是已授权的通信频段，不需要另外划分频段，节约了宝贵的频谱资源。

█通感一体的技术挑战

通感一体的技术原理看上去很简单，但实际上，真正想要实现预期效果，技术挑战还是非常大的。传统蜂窝移动通信网络主要覆盖地面，网络规划和优化也面向地面室外用户和建筑物室内用户。想要实现通感探测，并不是简单调整基站天线的朝向就可以实现的。网络首次面向低空场景，相关的网规网优思路完全不同。5G-A 的通感一体，需要自身 AAU（有源天线）能够提供独立的对地、对空波束。既包括通信波束，也包括感知波束。感知波束增加了系统的设计难度和业务压力。感知波束的宽度、数量和方向动态可调，可通过数千种包含方位角、下倾角、波束宽度、波束数量等参数的权重组合，生成海量的波束 Pattern，来满足不同场景的通感需求。如何对基站高度、下倾角等参数进行规划，建立合适的 RF 模型，实现最优参数组合，是通感一体的主要挑战之一。通信系统主要是采用连续波。而雷达既有连续波，也有脉冲波（周期性发送）。如何做好波形设计，如何优化帧结构，如何对时隙进行合理分配，也是需要充分考虑的。此外，射频信号的自干扰、多站协同感知与精准同步、通感运算的算力满足等等，都是挑战。如果不能很好地解决这些挑战，通感一体就难以达到预期效果，也就无法实现商用落地。

█通感一体的试点

目前，随着 5G-A 脚步的不断临近，通感一体的测试和验证工作也在加速。国内运营商和设备商合作，建设了多个外场试点，并取得了一些成效。节前，小枣君去了一趟厦门，就参观了福建移动与华为合作，在黄厝、椰风寨区域部署的 5G-A 通感一体试点系统。该系统基于中国移动的 4.9GHz 频段，通过低空多站连续组网（全球首个通感基站的连片组网测试），在保证 5G 通信服务的同时，可以实时探测低空空域的飞行物，实现低成本、广覆盖、全时段的空域感知。在现场验证的过程中，无人飞行器时速达到 60-80 公里 / 小时的情况下，系统仍能快速锁定目标，实时监测无人机的航迹。依托中国移动自研的“中移凌云”平台，这个系统可以实现融合低空感知、无人机网联飞行、空域管理、AI 分析等能力，逐步形成低空空域管理运营一体化解决方案。

█结语

总而言之，低空经济前景广阔，而通感一体对于国家发展低空经济具有重要意义。想要发展一个产业，进行有效监管是前提条件。就像当年有了雷达，我们才能很好地发展民航产业一样。有了通感一体，实现对飞行器的探测和监管，才能引导产业的有序和健康发展，带动背后的产业繁荣。通感一体，也不仅仅是服务于低空经济。它的应用领域非常宽泛，除了目标定位、跟踪和识别之外，还可以用于目标检测和目标成像。前面小枣君也提到，除了飞行器之外，它也可以用于汽车和轮船的移动性探测。像一些水文监测、空气污染监测、产品缺陷监测、建筑或桥梁裂缝监测、手势控制等场景，其实也都可以采用通感一体来实现。海量的应用场景，意味着巨大的商业价值。在传统通信应用之外，能够开发出一个全新的应用领域，对于我们整个通信行业来说，无疑是令人振奋和期待的。希望在新的一年里，通感一体能够得到更好的普及，成为一个强劲的市场增长点。本文来自微信公众号：鲜枣课堂 （ID：xzclasscom），作者：小枣君