2024年低空經(jīng)濟信息基礎(chǔ)設(shè)施專題報告：低空經(jīng)濟騰飛-基礎(chǔ)設(shè)施先行

2024年低空經(jīng)濟信息基礎(chǔ)設(shè)施專題報告：低空經(jīng)濟騰飛_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)濟的首要前提低空經(jīng)濟是以低空空域為依托，以包括各種直升機、固定翼飛行器、載人電動垂直起降（eVTOL）、工業(yè)無人機、消費無人機、城市治理無人機等有人駕駛和無人駕駛飛行器的低空飛行活動為牽引，輻射帶動相關(guān)領(lǐng)域融合發(fā)展的綜合性經(jīng)濟形態(tài)，廣泛體現(xiàn)于以城市空中交通、無人機配送與物流、城市無人機應(yīng)用、消費級無人機應(yīng)用、工業(yè)級無人機應(yīng)用等行業(yè)為主體的各類產(chǎn)業(yè)形態(tài)之中，在促進經(jīng)濟發(fā)展、加強社會保障、服務(wù)國防事業(yè)等方面發(fā)揮著日益重要的作用。2023年12月，中央經(jīng)濟工作會議提出，要打造低空經(jīng)濟等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。2024年3月，《政府工作報告》提出，要積極打造低空經(jīng)濟等新增長引擎。低空經(jīng)濟正成為各地聚焦的產(chǎn)業(yè)發(fā)展“新賽道”，我們認為2024年是低空經(jīng)濟發(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、停機設(shè)施、檢修設(shè)施、保障站、飛行測試等。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，低空通信、導(dǎo)航、監(jiān)視等保障范圍受限，低空運行環(huán)境復(fù)雜等因素，對低空通導(dǎo)監(jiān)體系，省市、站三級服務(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，要實現(xiàn)低空經(jīng)濟規(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)濟提供精準、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)濟的需求。首先，傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)以地面覆蓋為主要目標，而低空信息網(wǎng)絡(luò)則需實現(xiàn)對空立體覆蓋。隨著低空經(jīng)濟的快速發(fā)展，飛行器對于低空網(wǎng)絡(luò)的廣域連續(xù)覆蓋提出了更高的要求。大量的試驗結(jié)果表明，盡管當前對地覆蓋的無線網(wǎng)絡(luò)利用天線旁瓣對空中有一定的信號覆蓋，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，為了實現(xiàn)低空經(jīng)濟規(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)對大密度、高頻次、多類型的低空飛行活動進行監(jiān)控，及時識別與管控不合理和不合法的飛行行為。然而，對于傳統(tǒng)的雷達技術(shù)而言，其單站監(jiān)控方式能力有限，難以發(fā)現(xiàn)和應(yīng)對在雷達顯示器上時隱時現(xiàn)、忽明忽暗的“低慢小”目標；而多站組網(wǎng)費用高昂，難以滿足規(guī)?；牡涂诊w行活動監(jiān)控需求。而對于攝像監(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”，在原有的蜂窩移動通信能力上加上類似雷達的感知功能，可以很好地解決低空經(jīng)濟的通信和感知問題。5G-A以及6G移動通信網(wǎng)絡(luò)將革命性地擴充系統(tǒng)功能，即在提供高速通信功能的前提下（eMBB、mMTC、URLLC三大場景），增加感知能力，以支撐全方位的智能化應(yīng)用，實現(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現(xiàn)“雷達”功能，識別車輛和低空飛行物的位置、速度與方向等；相比雷達，通感一體基站在覆蓋、距離分辨率、測角精度等方面優(yōu)勢明顯。通感一體基站需要基站在時域和空域?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和處理感知數(shù)據(jù)的功能，以滿足海量連接和超低時延需求，從而提供實時的環(huán)境感知，構(gòu)建現(xiàn)實世界與虛擬世界交互的橋梁。通感一體化能夠支撐遠程操控、精準識別和軌跡跟蹤。（1）遠程交互與操控。5G為飛行器提供低空連續(xù)覆蓋，滿足飛行器隨時隨地的通信需求，實現(xiàn)高清4K數(shù)據(jù)圖像同步實時傳送；（2）精準識別距離、方位和速度。實現(xiàn)基于回波時間檢測距離，基于波束掃描區(qū)分角度，基于多普勒頻偏識別速度；（3）精細軌跡跟蹤。實現(xiàn)10米級無人機入侵檢測，1-10米飛行路線跟蹤，米級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)計性信道模型基礎(chǔ)上進行增強。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信道和背景信道兩部分，其中目標信道為傳播環(huán)境中與目標相關(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)境中與目標非相關(guān)聯(lián)的多徑信道,可通過統(tǒng)計性方法建模。（2）通感一體波形和幀結(jié)構(gòu)設(shè)計。通感波形的設(shè)計需要同時考慮通信性能和感知性能,合適的波形設(shè)計能夠提高感知的精度和通信的效率。一種簡單的通感波形發(fā)送方式是采取時分、頻分、空分等方式實現(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)計思路，分別是基于現(xiàn)有波形的通感一體化波形改進和新型通感一體化波形設(shè)計?；诂F(xiàn)有波形的一體化波形設(shè)計思路是通過分析現(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)計可進一步細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。以通信性能為主的波形設(shè)計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、頻譜利用率高、抗碼間干擾能力強等優(yōu)勢，可保證良好的通信速率傳輸。同時，作為感知波形，OFDM可實現(xiàn)測距、測速、測角等基本感知能力。以感知性能為主的波形設(shè)計一般采用線性調(diào)頻波形(LFM)，LFM是雷達中常用的脈沖壓縮波形，通過在雷達波形中嵌入通信信息來實現(xiàn)通信能力。此時，基于該機制的可達通信速率與感知性能的折中關(guān)系需要進一步研究。新型通感一體化波形設(shè)計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)計準則，并設(shè)計相應(yīng)的新型波形。基于這種方式，新型波形可以達到通信和感知性能的折中。但是，這種波形設(shè)計優(yōu)化的復(fù)雜度高、與現(xiàn)有硬件適配難度大，在實際應(yīng)用時仍面臨較大挑戰(zhàn)。此外，通信感知一體化需要對現(xiàn)有通信幀結(jié)構(gòu)進行重新設(shè)計。（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)射的信號會直接泄漏到感知接收機,形成自干擾，導(dǎo)致射頻前端飽和而無法檢測到遠距離微弱信號。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)勢在于無需基站實現(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之間實現(xiàn)嚴格的時間同步和頻率同步。三是端網(wǎng)感知模式?；诨景l(fā)終端收感知信號或者終端發(fā)基站收感知信號的端網(wǎng)感知可以復(fù)用現(xiàn)有幀結(jié)構(gòu)和現(xiàn)有信號，通過選擇合適的終端(例如距離感知目標較近的終端)參與感知來提升感知覆蓋性能。將UE作為輔助感知節(jié)點接收感知信號時，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。當基站間或基站與感知物體間無直射徑時，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位置和信道變化也會給端網(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)下高可靠目標檢測、精準目標識別、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”無人機感知技術(shù)在深圳華為坂田5.5GParK測試成功，首次實現(xiàn)了5G-A立體感知網(wǎng)在低空場景下的無人機航跡精準追蹤、非法入侵探測、電子圍欄等多場景驗證，實測目標識別率達到100%。2023年12月，全球首個“5G-A通感一體低空協(xié)同組網(wǎng)”于廈門成功試點，用于城市低空的目標探測與預(yù)警，為各種低空應(yīng)用提供了強大的網(wǎng)絡(luò)支持。2024年3月，云南移動完成全球首個低空通感網(wǎng)絡(luò)智慧機場建設(shè)。2.2、北斗+GPS：為低空經(jīng)濟提供精確、安全可靠的導(dǎo)航服務(wù)中國高度重視北斗系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展，自20世紀80年代開始探索適合國情的衛(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，建成北斗一號系統(tǒng)，向中國提供服務(wù)；2012年年底，建成北斗二號系統(tǒng)，向亞太地區(qū)提供服務(wù)；2020年，建成北斗三號系統(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、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時服務(wù)，并且具備短報文通信能力，已經(jīng)初步具備區(qū)域?qū)Ш?、定位和授時能力。根據(jù)《中國民航北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用實施路線圖》，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，逐步實現(xiàn)北斗系統(tǒng)民航行業(yè)應(yīng)用“全覆蓋、可替代”，為運輸、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)域位置標識體系，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實體對象和各種不同的數(shù)據(jù)建立起內(nèi)在的相互關(guān)聯(lián)。目前，基于北斗網(wǎng)格碼國家標準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、吉林長春等省市開展應(yīng)用，初步具備發(fā)展全國統(tǒng)一的低空立體交通建設(shè)標準的條件。2.3、低空服務(wù)與管控平臺：低空信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要一環(huán)低空服務(wù)與管控平臺提供與其他空域管理相關(guān)系統(tǒng)的對接服務(wù)，實現(xiàn)空域管理機構(gòu)對飛行器“看得見”、“叫得到”、“管得住”，讓管理機構(gòu)能夠隨時隨地掌握空中動態(tài)。一是低空服務(wù)將實現(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構(gòu)，同時在審批服務(wù)流程上，完成例如飛行器ID驗證、飛行記錄、飛行計劃審批信息管理與對接服務(wù)等數(shù)字化流程的搭建與對接。二是在風險管理上，實現(xiàn)空域監(jiān)控預(yù)警、空中交通風險識別、非合作飛行器處置、空中交通風險處置、飛行協(xié)調(diào)管控等重要能力。同時實現(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)等運行管理相關(guān)功能。三是非法飛行器識別與處置。通過對監(jiān)測、定位設(shè)施等地面硬件基礎(chǔ)設(shè)施回傳的實時數(shù)據(jù)分析，識別出空域中所有在飛飛行器(實時定位、速度、飛行方向等信息)，并與已注冊獲批的飛行器飛行計劃以及實時軌跡進行比對，識別出黑飛飛行器，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，我們認為未來如何實現(xiàn)低空和高空的一體化管理，也將成為重要的方向。3、頂層政策推動下，深圳、安徽等地加速推進低空基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)落地從政策上看，《國務(wù)院辦公廳關(guān)于促進通用航空業(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)用實施方案（2024-2030年）》等政策文件相繼出臺，均提出加強飛行服務(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)方面走在全國前列。2022年底，《深圳市低空經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展實施方案（2022-2025年）》出臺，為城市低空經(jīng)濟產(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”寫入政府工作報告，提出打造低空經(jīng)濟中心；12月，《深圳市支持低空經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的若干措施》正式出臺，圍繞引培低空經(jīng)濟鏈上企業(yè)、鼓勵技術(shù)創(chuàng)新、擴大低空飛行應(yīng)用場景、完善產(chǎn)業(yè)配套環(huán)境四個方面提出20項具體支持措施，鼓勵各區(qū)以補投結(jié)合為原則，推進低空基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。2024年初，深圳出臺全國首部低空經(jīng)濟立法——《深圳經(jīng)濟特區(qū)低空經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)促進條例》，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)也紛紛出臺政策推動低空經(jīng)濟的發(fā)展。以寶安區(qū)為例，2023年8月深圳市寶安區(qū)人民政府