从技术特点及发展阶段视角讨论未来低空通 感可能的发展趋势。
建立统一标准化的低空智能基础设施是降低低空经济运营成本的关键。根据《低空 经济发展白皮书(2.0)全数字化方案》，建设低空智能融合基础设施是高质量发展低 空经济的核心和基础，深圳已经开始建设低空智能融合基础设施的“四张网”，包 括“设施网”、“空联网”、“航路网”和“服务网”。其中设施网指支撑低空飞 行业务的各种物理基础设施，空联网指通信、导航和感知等信息基础设施；航路网 指提供空域和飞行数字化管理和服务能力的核心平台；服务网指组合数字化管理和 服务能力而构建的赋能各低空经济管理和业务主体的应用。
无人机的有效管理需要通信与感知两方面的能力。根据中国移动《低空网络信息服 务能力白皮书》，为实现对无人机的有效管理，需要监管者能在任何时间任何地点与任何无人机保持低时延的双向通信。其中在“看得见”功能中，需要全方位、实 时地了解无人机运行情况，包括无人机位置、高度、速度等信息，而对于无人机状 态的了解需要感知探测能力进行保障。
低空监管为低空经济重要的基础设施。根据《通用航空装备创新应用实施方案 （2024-2030年）》，通航装备的应用需要加快推动基础支撑体系建设，其中提到 需要推动试点地区政府与企业在低空监管服务基础设施、网络规划建设等方面协 同。根据交通建设与管理公众号2023年11月23日文章《【专题策划】孙永生：有 效监管是激活低空经济的不二法门》，其中提到低空飞行的关键在于如何解决低空 安全，而低空安全取决于如何实现对飞行器尤其是无人机飞行的有效监管。 政策推动空管现代化发展，综合航行性能为未来核心聚焦点。根据中国民航报 2022年10月文章《智慧民航渐行渐近 全球空管现代化加速进行时》，空管现代化 是智慧民航的重要内容之一。而新一代航空运输系统与传统以地面系统为核心的空 管系统相比，其主要技术变革体现在数据通信、卫星导航、多源监视、全系统信息 管理和协同决策。
UTM是保障全球无人机安全经济运行的重要系统。根据《NASA无人机交通管理系 统飞行验证试验概述》（王茂霖，2021年），美国航空航天局(NASA)于2013年提 出无人机交通管理(UAS Traffic Management,UTM)的概念，旨在对低空空域内的 无人机大规模安全运行进行管理和提供服务。根据中国法学会航空法学研究会公众 号2023年10月30日文章《刘徽 | 全球典型国家和地区无人驾驶航空器服务提供体 系发展动态》，国际民航组织认为UTM需要如空域环境监测、地图服务、无人机的 飞行信息交互报送服务等12项基础功能。
高水平的通信与感知能力是NASA四级技术水平UTM的核心增量需求。根据 《NASA无人机交通管理系统飞行验证试验概述》（王茂霖等，2021年），NASA 将UTM的开发验证分为4个阶段，分别于2015/2016/2018/2019年完成相关的试飞 验证。其中三级技术水平阶段的主要研究目标是验证无人机通信相关的关键技术； 而四级技术水平是收集数据，以了解在城市环境中安全实现大规模超视距无人机运 行的要求。
数据为未来低空通信监视能力提高的关键驱动力，美国“4+1”无人机监管体系值 得借鉴。根据《低空飞行服务保障体系建设总体方案》，其中提到要深入挖掘低空 监视数据在通航领域的多种应用，不断拓展低空监视能力，为低空空域管理与服 务、国家安全监控体系和通用航空运行提供数据支持。根据天翼智库2024年1月24 日文章《美国“4+1”无人机监管体系助力“低空经济”发展》，美国UTM系统可借 助其监测数据，实现协助超视距操作的无人机使用者，也能有效地进行整体的无人 机监管。同时允许无人机系统与空域管理系统进行数据共享和通信，从而增强空中 交通的可视性和透明度。我们认为在低空复杂场景下，低空监视能力的提高需要多 维度数据进行支撑。
ADS-B技术相比于传统监视技术路径，在建设成本和监视性能方面均有一定优 势。根据《ADS-B在民航空管系统中的应用》（刘云鹏，2021年），ADS-B技术 应用于航空交通管制过程，能够在无法部署雷达的部分区域为飞机高空飞行提供优 于雷达的判别标准的虚拟雷达管制服务，从而拓宽雷达的实际覆盖范围，也就是在 不建设其他雷达基础设施条件下，以较低的成本增强整个飞机管控系统监控能力， 提高飞机航行路线的整体容量。根据《基于ADS-B的通用航空监视系统规划》（耿 文博，2022年），ADS-B技术从探测范围、定位精度、更新周期、建设成本等方面 更具优势，同时在建设成本方面，如二次雷达等必须要安装天线，建设地面站等基 础设施，受地形影响相对较大，且单台雷达成本较高，以终端区60NM（海里）半 径为例，ADS-B建设成本仅38万美元，而对应一二次监视雷达及多点定位监视技术 价格通常在数百万美元。在数据获取与传输能力方面，根据《星基ADS-B系统与传 统监视手段对比研究》（罗云飞，2022年），一次雷达不具备数据传输能力。二次 雷达询问重复频率一般为 150～400Hz，其中 A/C 模式的应答码仅12位，而S 模 式询问/应答信号数据长度可达56位（短报文）或112位（长报文）。使用S模式数 据链的ADS-B的最大数据长度达到112位，通信速率可达 1 Mibit/s，报文发送间隔 为 1 s。同时相比于一二次雷达获取的相对较少的状态信息，ADS-B 可以获取基 于 WGS-84 坐标系的三维位置、速度，飞机转向标识、垂直速率、空速、地速、 磁航向等状态矢量信息，以及航空器是否具备精密进近着陆能力等信息。
通感一体化技术在现代低空领域中展现出相较于传统雷达系统的显著优势。根据 《通感一体化关键技术与应用》（李萍，2023），通感一体化方案通过共享硬件和 频谱资源，提升了频谱利用效率并降低系统成本；利用高频频段和大规模天线阵 列，实现了更高的感知精度和空间分辨率，性能得到提升；波束赋形和信号分离算 法等信号处理技术，进一步增强了其复杂环境中的感知能力和抗干扰性。在智慧低 空领域通感一体方案较传统雷达解决方案在部署成本、频谱资源复用、感知范围等 领域有强优势。
通感一体化技术可实现系统及频谱资源的协同与共享，降低系统复杂性和成本。系 统端，根据《通感算一体化网络前沿报告》，通感一体化技术允许通信和感知功能 在同一硬件平台上实现，通过共用射频收发器、天线阵列等关键硬件组件资源的协 同与共享，实现多维感知、协作通信、智能计算功能的深度融合、互惠增强，减少 了额外硬件的需求，降低了系统的复杂性和成本。频谱端，根据《通感一体化融合 的研究及其挑战》（高飞，2022年），传统雷达工作范围在400 MHz到77 GHz。L 波段、S波段、C波段雷达主要运用于长/中距离检测、空管雷达、天气检测等；X 波段雷达主要运用于机载雷达，可以很好地在雷达尺寸和检测性能中得到均衡；无 人驾驶雷达的工作频率在24 GHz、74 GHz、77 GHz和79 GHz，THz频段，可以 赋予系统特有的感知能力。而通信系统从2G到6G的太赫兹研究，在频率上和雷达 及太赫兹感知有着相近或者重叠的频谱。而通感一体化技术能够在同一个硬件平台 上同时实现通信和感知功能，通信和感知功能共享频谱资源，提高无线频谱的利用 效率。
1. 中短期看，政策推动或推动各技术路径建设进程。从顶层政策到地方规划，通导监能力建设是低空发展绕不开的关键词。从顶层政策 看，《民航局关于通用航空发展“十四五”规划》、《通用航空装备创新应用实施 方案（2024-2030年）》等低空通航顶层政策规划均提到了低空通信、监视等能力 的建设 。具体到地方规划，《深圳市支持低空经济高质量发展的若干措施》、 《深圳经济特区低空经济产业促进条例》、《龙岗区关于促进低空经济产业发展的 若干措施(征求意见稿)》等地方规划性文件也对低空通导监功能基础设施的建设给 出具体规划方案。
监视方面，多地低空经济政策中提及ADS-B技术应用，或加快ADS-B技术在低空 领域应用进程。根据中国民用航空局2018年9月关于印发《低空飞行服务保障体系 建设总体方案》的通知，其中提到推动以北斗数据为基础，融合北斗短报文 （RDSS）、广播式自动相关监视（ADS-B）数据的低空监视信息平台建设，实现 对通用航空器低空飞行的实时监视。同时近期安徽省、浙江省等地区低空经济政策 文件说明全国多地已经布局ADS-B系统，强调了ADS-B技术对于加强低空设施建 设、优化空中交通管制、推进飞行保障体系建设、促进低空经济发展的关键作用。
通感方面，5G-A低空验证加速，上海规划于2026年建成低空飞行航线全域连续覆 盖的低空通信网络。根据《上海市信息通信业加快建设低空智联网 助力我市低空 经济发展的指导意见》，到2026年初步建成上海低空飞行航线全域连续覆盖的低空 通信网络，同时具备叠加感知升级能力。同时根据中国电信及中国移动微信公众 号，中国电信及中国移动5G-A基站已在多地加速验证，如深圳将落地最大规模密 集城区5G-A低空通感网，南京已组建低空感知连片网，芜湖开通了首个基于5G-A 技术的毫米波基站。
2. 中长期看，各类技术的融合使用及卫星互联网、毫米波技术建设或赋能低空通 感。以“星链”为例，无人机卫星通信已在军事领域有所应用。根据《星链技术在无人 机作战中的应用研究》，星链计划计划于2019至2024年再太空搭建由4.2万颗卫星 组成的星链网，而美军曾利用星链系统进行无人机指挥测试，可将完整杀伤链时间 缩短至二十秒内，并使操作员同时指挥大量无人机执行集团化行动成为可能，同时 自乌克兰危机以来，星链系统已与无人机进行了一定程度的融合。 从俄乌冲突最新的无人机应用为鉴，“星链”对于无人机远距离链路通信有较强优 势。根据《星链技术在无人机作战中的应用研究》（曹渊哲，2023年），星链技术 可以较好的解决现有的无人机远距离链路通信路径损耗大的问题，星链卫星低轨部 分使用V波段，以其低轨道、高密度优势，可以最大限度在保证无人机作战半径情 况下，实现低衰减、大容量、低延迟通信。而Wimax标准下的无线城域网技术信号 传输半径只能达到50km，一般的航空数据链路要求覆盖360km的范围。 无人机在军事领域可用作为战术无人中继平台和有人机之间的“数据神经元”。 2014年DARPA发布的体系集成技术和试验项目计划研究了一种灵活快捷的方式， 将单个武器系统的能力分散加装到多个有人和无人平台上去,并使其快速成为战斗 体系。这为有人机和无人机的协同提供了新思路，即一架有人机与多个无人平台协 同，在无人平台上装载可以为有人机提供服务的载荷，如电子对抗、通信设备等。
“5G+卫星”已有实际应用方案，可保障300~6000米空域安全运营能力。根据中 信海直微信公众号2024年1月30日文章《“5G+卫星”，中信海直推出业界首个天 地一体化网络》，中信海直联合中国电信和中国信通院，构建了业内首个自主可控 的“5G+卫星”海陆空一体化网络，通过北斗卫星、天通卫星和5G网络融合终端， 实现作业区、航路区全程可控，支持通航视频、语音、报文等业务场景应用实时通 信，保障了300~6000米空域的安全运营能力。中信海直运行指挥中心主任张瑾表 示，“5G+卫星”的解决方案可将直升机机载设备改装成本降低60%以上，通信成 本降低90%以上。解决方案提升了通用航空在陆地航线定制优化、海上航线覆盖增 强、实机适航改造方面的能力，能满足多个场景的业务承载需求。
“5G+低轨卫星”技术路径可使5G信号实现更广的覆盖范围。根据人民邮电报公 众号2020年12月《当5G遇上卫星——中国联通与航天科工完成国内首个“5G+低 轨卫星”融合网络业务演示》，中国联通和航天科工在基于中国联通5G网络的星 地融合通信实验组网架构下，成功实现端到端移动业务展示。根据航天科工空间工 程公司副总经理李艳彬表示，借助卫星互联网，5G信号不仅能够覆盖城市、乡 村，还能够覆盖天空和海洋。根据华为《6G：无线通信新征程》，其提出当前5G 的卫星系统仍然以独立系统形式出现，而6G则有望实现全球覆盖并具备按需覆盖 能力，卫星星座可以成为一种新的网络节点。 卫星通信低延时、宽带化成为发展趋势，各项指标有望接近地面移动通信。根据中 国科普网2023年12月1日文章《手机直连卫星宽带，会让我们永不失联吗？》，目 前马斯克的“星链”系统测试版宽带互联网的下载速度达到50—150Mbps，延迟只有40—20毫秒。而华为正在研发的卫星宽带理论最高速度达到600Mbps，上行最 高135Mbps。
高通量卫星技术拓展卫星应用场景，高传输能力可赋能低空通信场景。高通量卫星 (High Throughput Satellite，HTS)是一种具有高速数据传输能力和大容量通信能力 的卫星系统，技术上采用多点波束、频率复用、高波束增益等技术，实现基于有限 的频率资源达到大容量、高速率通信，容量较常规通信卫星高出数倍甚至数十倍。 根据中国航天科技集团2024年4月8日文章《助力低空经济发展，卫星通信将大显 身手》，亚太星通的卫星通信技术可以为低空经济提供强大的通信支持，不仅有助 于实现遥控和数据监测，还可提供高速数据传输服务。在未来，亚太星通还可支持 智能化交通管理，实现对飞行器位置和状态等信息实时监控，提升安全性和效率， 助力低空经济发展。
技术特点方面，毫米波在探测无人机方面有天然优势。根据慧智微电子公众号 2023年2月7日文章，毫米波一般是指电磁波频率近似在30GHz到300GHz频段范围 内的电磁波，由于此频段电磁波在真空中的波长大约在10mm~1mm之间，波长处 于“毫米”量级。根据《中国移动低空网络信息服务能力白皮书》，毫米波高频探 测在实现无人机探测感知方面具有明显优势。毫米波波长较短，可探测更小物体； 带宽大（最大400MHz）可实现较高分辨率；再次基站波束更窄，探测精度更高。 同时根据《Millimeter-Wave Vehicular Communication to Support MassiveAutomotive Sensing》（J. Choi et al.，2016年），毫米波频段非常适用 于自动驾驶等对通感功能同时具有高要求的移动场景。
毫米波大带宽可满足未来无人机集群的宽带通信要求。相比于6GHz以下通信频 段，30GHz~300GHz的毫米波有着近50倍的频谱资源。根据Ookla SPEEDTEST 提供的通信速率显示，相比于4G LTE，5G Sub-6GHz网络可提供5倍的速率提 升，而5G毫米波网络，可实现20倍速率的明显提升。毫米波较大的带宽在未来无 人机集群式作业的技术趋势下可较好支撑其通信需求。
毫米波系统更容易小型化，相关终端更适用于低空飞行器低载重飞行。根据电子发 烧友网公众号2023年11月14日文章《毫米波器件性能提升成本下降，发展多样应 用》，毫米波波长要比低频率波波长短很多，而天线尺寸与电磁波波长成正比，因 此毫米波天线的尺寸要比低频率天线小很多。尺寸小，更容易集成，毫米波系统实 现小型化也相对容易。对于低空飞行器而言，其对于机载通信感知终端的重量要求 较一般汽车及民航飞机要求更轻，毫米波小型化系统或更适用于低空飞行器的低载 重飞行。 毫米波与相控阵技术的结合可以实现远距离的定向传输，可以在卫星通信领域使 用。根据东南大学官网文章《大规模集成相控阵 解决毫米波传播距离短难题》， 毫米波的传播距离短这一问题的解决是毫米波能否用于卫星通信的关键点，而相控 阵技术可以使信号沿着某个方向集中传播，将能量集中在相对统一的方向上，从而 延长传播距离。根据慧智微电子公众号2023年2月7日文章《今年，是时候了解 “毫米波相控阵”了》，Starlink Dish圆盘中密集排列了1280个天线阵列单元，实 现高指向和快速扫描的毫米波相控阵系统。
综上我们认为，从中长期来看，我们认为伴随5G-A、6G技术的逐渐发展普及，以 及我国低轨卫星星座的建设发展，各技术路径有望呈现融合发展态势，在技术特 点、应用场景等方面形成优势互补。根据广发军工小组2024年5月10日对外发布报 告《新视角·低空经济系列（三）：万亿蓝海蓄势待飞，空管系统率先启航》，如 星基ADS-B技术、北斗+通导一体、北斗+智能5G宽带自组网技术等融合技术体制 或为未来低空管理系统的技术发展趋势。我们认为此类融合技术体制的发展需要一 定的基础设施建设进行支撑，如我国低轨卫星星座及毫米波技术建设等，各类技术体制的演进及基础设施的发展有望对低空通感需求提出新的解决路径。
