“低空經濟”和“通感一體”，爲什麼值得關注？

年初這段時間，中央和地方開了很多會，規劃部署今年的工作。在這些會議上，有一個新詞，頻繁出現，那就是 —— 低空經濟。

包括重慶、四川、浙江、安徽、深圳等在內的多個省市，紛紛提出 ——“要積極佈局低空經濟，建設低空經濟示範區，拓展低空產品和服務應用場景”。全國範圍內，目前已經有十多個省份，將“低空經濟”、“通用航空”等相關內容寫入政府工作報告。那麼，究竟什麼是“低空經濟”呢？我們通信行業今年馬上要搞 5G-Advanced（5G-A）。5G-A 裏面有一個“通感一體”，經常和“低空經濟”放在一起討論。它們之間，又是什麼關係呢？今天這篇文章，小棗君就和大家聊聊這些話題。

█ 什麼是低空經濟

很多人一提到低空經濟，就會想到無人機。其實，低空經濟並不能和無人機經濟劃等號。低空經濟的官方定義是：以各種有人駕駛和無人駕駛航空器的各類低空飛行活動爲牽引，輻射帶動相關領域融合發展，所形成的綜合性經濟形態。也就是說，低空經濟，既包括無人機，也包括有人機。低空有人機，因爲技術和安全等條件尚不成熟，目前還沒有規模商用。所以，我們現在討論低空經濟，主要還是集中在無人機應用上。低空經濟並不僅僅包括航空器（飛行器）本體的研發、製造和銷售。一般來說，圍繞低空飛行的製造、飛行、保障、綜合服務等四大板塊，都屬於低空經濟產業鏈。低空經濟的價值在於：它在傳統地面空間和中高空空間、太空空間的基礎上，挖掘了一個新的空間範圍，加以利用，並形成產業。這些年，大家應該也看到了，無人機在各個行業領域大放光彩。不管是娛樂拍攝等個人用途，還是物流運輸、文化旅遊、交通治理、農林防護、應急救援、醫療救護、警務安防、政務飛行等行業用途，都有大量的無人機應用案例。無人機的“低空、低速、可懸停、低成本、小型化”特性，彌補了地面運輸工具和傳統飛機的不足，實現了“花小錢、辦大事”，受到了用戶和市場的廣泛歡迎，普及速度不斷加快。在這樣的背景下，政府給予高度重視，專門提出了“低空經濟”這個概念。按有關部門的說法，低空經濟屬於“新質生產力”，是戰略型新興產業，是國家未來重點發展的方向。

█ 什麼是通感一體

再來說說通感一體。發展低空經濟，最重要的是安全。畢竟走在路上，誰也不希望天上突然兩架無人機相撞，然後砸在自己的頭上。而且，萬一有“黑飛”，從事非法活動，也會帶來極大危害。對飛行器進行監管，傳統的辦法主要是：依靠制定法律法規，設定禁飛區，進行飛行申請等。對飛行器進行跟蹤和探測，最有效的方法，是雷達。雷達對於民航飛機這種中高空飛行器，是很有用的。但是，對於低空飛行器，雷達存在不足。首先，低空的建築物或障礙物較多，雷達會存在大量盲區。其次，雷達的功率高，在居民區大量佈設，存在很多不便。第三，針對低空飛行，新建大量雷達站，會帶來鉅額成本。於是，我們開始探索一種新的手段，專門針對低空飛行進行探測和管理。這個手段，就是通感一體。通感一體，也叫通信感知一體化，英文名是 Integrated Sensing and Communication（ISAC，“艾薩克”）。針對通感一體的研究，多年之前就已經開始了。早幾年的時候，我們將通感一體作爲 6G 的主要研究方向。沒想到，在外部需求的推動下，這項技術變成了 5G-A 的關鍵技術，提前和我們見面。那麼，什麼是通感一體呢？簡單來說，就是基於我們現在的蜂窩移動通信網絡（通信能力），疊加上類似雷達的功能（感知能力），對周邊的無人機、汽車或輪船等物體進行探測跟蹤。換言之，通信塔，變成了通信雷達多功能塔，更加強大。使用基站進行感知，從技術的角度來說，並不難實現。我們現在的通信，都是基於無線電磁波進行通信。而雷達的基本原理，也是基於無線電磁波。發射無線電磁波信號，碰到物體，信號會反射。通過三角測量和綜合計算，可以得到物體的距離和位置信息。通過單位時間差的持續探測，可以得到物體的速度信息。這些年，很多室內定位技術，也都是基於無線通信技術，例如 UWB（Ultra-Wideband，超寬帶）、Wi-Fi、藍牙等。蜂窩移動通信在室外擁有優勢，所以，非常適合室外低空飛行器的探測。針對前面提到的傳統雷達方案缺陷，通感基站的優勢明顯：首先，基站在城市裏到處都是，且位置都不錯，不需要重複建設，節約了大量的資金。其次，基站通感一體的無線信號發射功率極低，不會對居民健康造成影響。第三，基站通感一體，使用的都是已授權的通信頻段，不需要另外劃分頻段，節約了寶貴的頻譜資源。

█通感一體的技術挑戰

通感一體的技術原理看上去很簡單，但實際上，真正想要實現預期效果，技術挑戰還是非常大的。傳統蜂窩移動通信網絡主要覆蓋地面，網絡規劃和優化也面向地面室外用戶和建築物室內用戶。想要實現通感探測，並不是簡單調整基站天線的朝向就可以實現的。網絡首次面向低空場景，相關的網規網優思路完全不同。5G-A 的通感一體，需要自身 AAU（有源天線）能夠提供獨立的對地、對空波束。既包括通信波束，也包括感知波束。感知波束增加了系統的設計難度和業務壓力。感知波束的寬度、數量和方向動態可調，可通過數千種包含方位角、下傾角、波束寬度、波束數量等參數的權重組合，生成海量的波束 Pattern，來滿足不同場景的通感需求。如何對基站高度、下傾角等參數進行規劃，建立合適的 RF 模型，實現最優參數組合，是通感一體的主要挑戰之一。通信系統主要是採用連續波。而雷達既有連續波，也有脈衝波（週期性發送）。如何做好波形設計，如何優化幀結構，如何對時隙進行合理分配，也是需要充分考慮的。此外，射頻信號的自干擾、多站協同感知與精準同步、通感運算的算力滿足等等，都是挑戰。如果不能很好地解決這些挑戰，通感一體就難以達到預期效果，也就無法實現商用落地。

█通感一體的試點

目前，隨着 5G-A 腳步的不斷臨近，通感一體的測試和驗證工作也在加速。國內運營商和設備商合作，建設了多個外場試點，並取得了一些成效。節前，小棗君去了一趟廈門，就參觀了福建移動與華爲合作，在黃厝、椰風寨區域部署的 5G-A 通感一體試點系統。該系統基於中國移動的 4.9GHz 頻段，通過低空多站連續組網（全球首個通感基站的連片組網測試），在保證 5G 通信服務的同時，可以實時探測低空空域的飛行物，實現低成本、廣覆蓋、全時段的空域感知。在現場驗證的過程中，無人飛行器時速達到 60-80 公里 / 小時的情況下，系統仍能快速鎖定目標，實時監測無人機的航跡。依託中國移動自研的“中移凌雲”平臺，這個系統可以實現融合低空感知、無人機網聯飛行、空域管理、AI 分析等能力，逐步形成低空空域管理運營一體化解決方案。

█結語

總而言之，低空經濟前景廣闊，而通感一體對於國家發展低空經濟具有重要意義。想要發展一個產業，進行有效監管是前提條件。就像當年有了雷達，我們才能很好地發展民航產業一樣。有了通感一體，實現對飛行器的探測和監管，才能引導產業的有序和健康發展，帶動背後的產業繁榮。通感一體，也不僅僅是服務於低空經濟。它的應用領域非常寬泛，除了目標定位、跟蹤和識別之外，還可以用於目標檢測和目標成像。前面小棗君也提到，除了飛行器之外，它也可以用於汽車和輪船的移動性探測。像一些水文監測、空氣污染監測、產品缺陷監測、建築或橋樑裂縫監測、手勢控制等場景，其實也都可以採用通感一體來實現。海量的應用場景，意味着巨大的商業價值。在傳統通信應用之外，能夠開發出一個全新的應用領域，對於我們整個通信行業來說，無疑是令人振奮和期待的。希望在新的一年裏，通感一體能夠得到更好的普及，成爲一個強勁的市場增長點。本文來自微信公衆號：鮮棗課堂 （ID：xzclasscom），作者：小棗君

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