數(shù)字低空工作組數(shù)字低空工作組泛在安全低空數(shù)智網(wǎng)技術體系白皮書20254月數(shù)字低空工作組數(shù)字低空工作組目 錄摘 要 1前言 1低空濟安運行及管控求 1泛在全低數(shù)智體系 7泛在全低數(shù)智關鍵技術 11多域合網(wǎng)化低感知技術 11通感知體化術 12低電磁境感技術 14多源合低高精定位技術 16蜂網(wǎng)絡波相定位技術 17多主被協(xié)作位技術 18空地同智機器信技術 19低空地信技術 19低直通信技術 21傳分離智簡網(wǎng)絡技術 23低飛行控網(wǎng)技術 24算一體源管技術 27群智能空態(tài)化技術 29低空域運管控與控制式 31低空域態(tài)認知 31低空行情與飛服務 32低空行管控 34跨域空飛服務交 36跨省空飛服務交 37總結(jié)展望 38致 謝 41數(shù)字低空工作組數(shù)字低空工作組前言2023年中央經(jīng)濟工作會議中明確提出要將“低空經(jīng)濟”作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)進行打造，廣泛應用數(shù)智技術加快傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。2024年國務院政府工作報告中也指出，要完善產(chǎn)業(yè)生態(tài)，拓展應用場景，將“低空經(jīng)濟”作為新增長引擎，促進戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)融合集群發(fā)展。中央經(jīng)濟會議和政府工作報告均明確強調(diào)將“低空經(jīng)濟”作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，為國家布局低空經(jīng)濟指明了方向。隨著人工智能技術、無人機技術、無線通信技術的發(fā)展，低空經(jīng)濟也將向智能化、網(wǎng)聯(lián)化、協(xié)同化方向演進，并與地面智能交通系統(tǒng)融合，形成“空地一體”的智慧交通體系，共同推動交通領域的變革與創(chuàng)新。但這一新興產(chǎn)業(yè)除了面臨傳統(tǒng)信息安全、通信安全、隱私安全等傳統(tǒng)意義上的安全問題，還將面臨飛行安全、交通安全、公共安全等系統(tǒng)運行所需解決的安全問題。由于低空經(jīng)濟的預期飛行主體種類多、規(guī)模大、飛行能力和智能能力差異顯著，同時低空經(jīng)濟的地域性特征明顯，不同區(qū)域的政策體制、服務能力、控制需求等差異顯著，針對民航通航的管控體系已經(jīng)無法滿足低空經(jīng)濟安全運行需求。因此，需要建立低空經(jīng)濟的數(shù)智化網(wǎng)絡，實現(xiàn)泛在安全的低空經(jīng)濟運行管控體系，通過分層組網(wǎng)模式，一方面滿足區(qū)域內(nèi)的管控體系差異，另一方面又能在飛行器跨區(qū)域飛行過程中提供持續(xù)的安全運行管控服務，解決低空經(jīng)濟運營過程中存在的系統(tǒng)孤立、條塊分割等問題。本白皮書針對低空經(jīng)濟運營過程中存在的運行安全風險，從低空經(jīng)濟運行過程中的泛在探測、跨域協(xié)同、安全管控需求出發(fā)，構(gòu)建面向泛在運行安全的低空經(jīng)濟數(shù)智網(wǎng)技術體系，解決孤立系統(tǒng)和條塊分割導致的難認知、難協(xié)同、難管控技術問題，為低空經(jīng)濟的泛在安全運行提供網(wǎng)絡化支撐。期望能夠為低空經(jīng)濟的安全運行保障提供可參考的技術方向，推動業(yè)界對構(gòu)建可互操作的低空經(jīng)濟安全運行挑戰(zhàn)及管控需求20242023均海拔高度300數(shù)字低空工作組數(shù)字低空工作組多旋翼大載重無人機進入市場，并開始廣泛應用在巡線巡檢、物流運輸、安防監(jiān)測等等場景，已eVTOL概念的推出，將交通從地面延伸到了低空，促使低空空域如何分配空路、如何使用空路、如何監(jiān)測和2024120米120300120300年底有消息稱中央空管委將在合肥、杭州、深圳、蘇州、成都、重慶六大eVTOL600目前國內(nèi)各行業(yè)都提出了低空認知和數(shù)字化的思路，以支持低空無人機飛行管控。例如從低空通信覆蓋的角度，電信運營商提出采用5G-A完成低空空域探測和空地通信，以實現(xiàn)低空通感廣RTK“難感知”、”、“”1120米以下的W120300GBRID（BroadcastRemoteID）數(shù)字低空工作組2是孤立系統(tǒng)，雖然業(yè)界提出采用廣播飛行狀態(tài)信息（BRID）方式提供無人機避撞支持，但目前A2XA2X數(shù)字低空工作組3、難管控：雖然國務院和中央軍委發(fā)布的無人駕駛航空器飛行管理暫行條例明確規(guī)定了無人機與無人機飛手的認證、飛行計劃的備案等低空無人飛行管理機制，但由于目前的備案式管理體制與低空運行管控機制是分離的，且無人機飛行計劃備案尚未能做到對機動飛行的臨時航線進行動態(tài)管理，因此備案機制不足以支持對低空無人機的精細化管控。同時，由于遙控無人機主要采用專用數(shù)傳鏈路由飛控屬地控制，而低空空域則由空域?qū)俚毓芾恚绻信R時空域管控、航線沖突等潛在風險，空域?qū)俚責o法對無人機進行實時管控，這就導致低空空域的飛行管控仍然是粗放式的，對無人機仍處于無法實質(zhì)性管控的狀態(tài)，無法做到對黑飛、違飛的有效判斷和及時處置，難以滿足未來大規(guī)模低空經(jīng)濟發(fā)展需求。低空經(jīng)濟的未來技術發(fā)展趨勢包括智能化、網(wǎng)聯(lián)化、協(xié)同化三個方向。1“感知-認知-決策-控制”閉環(huán)的具身智能演進，也體現(xiàn)在低空空管基礎設施從人工決策向人工智能輔助決策的具身智能演進。低空無人機的具身智能化將有效增強單機的感知能力和決策能力，支持自主避撞和主動任務規(guī)劃；低空管控基礎設施的具身智能化將有效增強對低空空域的態(tài)勢感知能力和低空態(tài)勢演化分析能力，為低空環(huán)境的全面感知和可控運行提供支撐。在人工智能加持下，未來的低空經(jīng)濟將從人工遙控25G-A5GRedcap數(shù)字低空工作組數(shù)字低空工作組邊緣計算和網(wǎng)絡切片技術構(gòu)建起算網(wǎng)一體的網(wǎng)絡支撐體系，能夠?qū)C載受限的智能計算需求卸載到邊緣計算，從而為無人機提供伴隨式的智能計算支持。網(wǎng)聯(lián)化不但針對空中的無人機，也針對地面的探測、管控等主體。目前的低空空域管控沿用民航和通航的空域?qū)俚毓芸胤绞剑鵁o人機操控則采用無人機控制器屬地飛控方式，兩種方式在目前的小規(guī)模示范飛行時是重合的，尚未遇到管控問題。但在無人機物流、巡檢等需要跨空域飛行時，由于空域的屬地與無人機控制器的屬地不同，低空飛行服務域難以與無人機控制器建立起直接管控通道，低空空域有監(jiān)無控，影響低空空域使用效率。因此有必要分離無人機的空地管控鏈路和無人機數(shù)傳鏈路，建立管控鏈路在低空空管域的錨點，讓低空飛行服務域有直接與無人機互操作的通道，從而保障低空空域的有效管理。在網(wǎng)聯(lián)化的支持下，無人機不但能夠?qū)崿F(xiàn)空-地-云的業(yè)務運營一體化，還能實現(xiàn)空域管理的一體化，將無人機的運行范圍從視距延伸到網(wǎng)絡支撐下的超視距范圍，滿足低空經(jīng)濟的泛在安全運行需求。3A2X/空地協(xié)同規(guī)劃運行，在保障飛行安全同時，最大化提高低空空域利4G/5G技術為基礎的C-V2XV2X技術一致A2X結(jié)合低空經(jīng)濟的未來技術發(fā)展趨勢和目前面臨的主要問題，低空經(jīng)濟的有效推廣需要一個支持泛在安全的數(shù)智化底座，來完成無人機和無人機飛手，無人機運營商，空軍、民航、公安等飛行管制與公共安全責任方，及低空空域運營服務方之間的銜接。低空經(jīng)濟中的各不同參與方需要一個低空環(huán)境可觀測、低空態(tài)勢可管理、低空運行可控制的低空經(jīng)濟運行服務系統(tǒng)，來保證低空空域的有序運行。低空經(jīng)濟的泛在安全所需的不僅僅是信息安全，更重要的是運行安全、交通安全、公共安全。低空經(jīng)濟一直存在“看不到”、“連不上”、“控不住”的問題，主要原因是沒有一套完整的認知和管數(shù)字低空工作組數(shù)字低空工作組控體系。目前的低空運行過程中，無人機駕駛員或控制站根據(jù)無人機運營商的飛行任務需求和業(yè)務操作需求，控制無人機按飛行計劃飛行，并在飛行過程中完成機載業(yè)務載荷的操作，完成預定的作業(yè)任務。由于無人機駕駛員或控制站與無人機之間主要采用點到點的直連控制模式，即通過空地專用飛控和數(shù)傳通信完成飛行控制和業(yè)務載荷的操作。無人機飛手難以從地面其他渠道獲得飛行環(huán)境態(tài)勢，只能滿足低空視距范圍內(nèi)的小規(guī)模運行操作。而由于無人機系統(tǒng)種類繁雜，無人機與飛手/無人機控制器位置分散，即便飛行管控與公共安全發(fā)現(xiàn)了無人機的違規(guī)行為，也難以快速通過無人機找到其控制點，嚴重影響低空運行安全與公共安全。為了保證低空經(jīng)濟的有效開展，低空空域的使用必須是有序的，低空作業(yè)系統(tǒng)的運行過程必須是可控的，低空無人機不會出現(xiàn)碰撞、失控等危害空中交通秩序的行為。同時，由于低空空間對公共安全有極大影響，除了低空運行安全可能導致的地面人、財、物損失，還將面臨限制空域闖入、敏感區(qū)域違禁拍攝等影響公共安全的行為。是否能夠有效監(jiān)控無人機運行過程中影響公共安全的行為，并對該類行為進行預防避免，是低空經(jīng)濟能否有效開展的關鍵。從低空空域的安全有序運行角度，需要劃定飛行服務域，并引入低空飛行監(jiān)管及服務，對無人機的飛行和業(yè)務操作提供滿足運行安全和公共安全的監(jiān)管，以滿足大規(guī)模無人機的有序運行和低空空域的安全使用。低空經(jīng)濟中各個不同參與方之間的信息交互需求如圖1所示。氣象、性能、管控、情報，推薦航跡X氣象、性能、管控、情報，推薦航跡X通信無人機系統(tǒng)飛行狀態(tài)，操作意圖及飛行服務 飛行管控、操作管控飛行申請，飛行狀態(tài)低空飛行監(jiān)管及服務系統(tǒng)內(nèi) （其他飛行服務域）數(shù)據(jù)共享跨服務域協(xié)調(diào)控制空地專用飛控/數(shù)傳通信數(shù)傳通信A2X空地通信低空飛行監(jiān)管及服務（飛行服務域）飛行限制，操作限制低空態(tài)勢飛行管制/公共安全管控錨點氣象、性能、管控、情報無人機 飛手報備，飛行申請與審批駕駛員/控制站飛行任務需求，業(yè)務操作需求飛行意圖，操作意圖，業(yè)務數(shù)據(jù)（USS）直通內(nèi)部協(xié)調(diào)圖1低空經(jīng)濟泛在安全數(shù)智網(wǎng)絡信息交互需求低空飛行服務域中的低空飛行監(jiān)管及服務平臺首先要完成航線、飛行計劃審批，無人機和飛手的報備審核，無人機和飛手的飛行申請，保證無人機和飛手的依法依規(guī)入網(wǎng)。針對低空運行安數(shù)字低空工作組數(shù)字低空工作組全，需對低空空域飛行態(tài)勢進行認知，發(fā)現(xiàn)潛在的影響運行安全的風險，如氣象變化、限飛區(qū)變化、業(yè)務操作建議等，并對無人機或飛手提供區(qū)域飛行性能建議。針對低空公共安全，需在低空空域飛行態(tài)勢認知基礎上，接受空軍、民航、公安等飛行管制和公共安全限制，對飛行中的無人機進行飛行限制和操作限制。針對未來人工智能賦能的自主化無人機飛行需求，需提供低空飛行情報及飛行服務，能夠接受無人機的飛行狀態(tài)和操作意圖，并根據(jù)低空空域態(tài)勢，為機載人工智能提供自動化的氣象、性能、管控、情報建議，為機載智能提供風險避免建議航跡。針對無人機跨域飛行，低空飛行監(jiān)管與服務平臺需支持跨域組網(wǎng)，能夠打通空域的屬地管理與無人機的注冊地管理，實現(xiàn)空地一體運行管控服務。低空飛行監(jiān)管與服務平臺需要服務大規(guī)模無人機和無人機駕駛員/控制站，需要提供空域?qū)俚毓芸睾蜔o人機注冊地協(xié)同，需要完成低空空域服務與公共安全管控等不同體系多系統(tǒng)的協(xié)調(diào)，是一個需要處理多模態(tài)數(shù)據(jù)、支持大規(guī)模連接、滿足不同領域不同用戶需求的平臺。這一服務平臺不僅僅是一個傳統(tǒng)部署在云端的服務，還需要一個支持泛在安全的低空經(jīng)濟數(shù)智網(wǎng)絡，來支撐低12WiFiRemoteID廣播也無法支撐未來無人機的智能化協(xié)同化發(fā)展趨勢。低空經(jīng)濟的廣域覆蓋需要借鑒公眾移動通信網(wǎng)的構(gòu)建模式，在低空經(jīng)濟發(fā)展密集空域，通過統(tǒng)一的空地通信網(wǎng)絡覆蓋降低有限頻率資源沖突，提升通信頻率利用率，并通過通感一體機制實現(xiàn)更高的帶寬、更低的時延和更可靠的通信能A2X數(shù)字低空工作組數(shù)字低空工作組行。3、管控需求：低空經(jīng)濟規(guī)?；茝V的最大痛點在于對低空空域的有效管控。目前低空空域飛行尚處于粗放式發(fā)展階段，未能建立起完整銜接感知、通信、識別、管控的閉環(huán)體系，導致對非合作式無人機無法實現(xiàn)有效的探測和監(jiān)控，對合作式無人機也僅能獲得滯后的位置信息，且難以對其匯報位置校驗真?zhèn)?，也沒有手段將管控指令快速下達給無人機或其飛手。低空經(jīng)濟迫切需要在無人機與飛手之間的直通通信鏈路之外，增加飛行管控鏈路，通過將低空飛行管控網(wǎng)絡與低空運營服務網(wǎng)絡分離，提供面向低空空域運行安全的服務能力，將運行安全管理插入到低空的無人機、飛手和無人機運營商之間，為低空經(jīng)濟提供對無人機或飛手的超控機制，一方面降低空域管控過程對無人機制造商和無人機運營商的依賴，另一方面壓縮空域管控反應時間，提高低空空域運行的安全性。泛在安全低空數(shù)智網(wǎng)絡體系泛在安全低空數(shù)智網(wǎng)絡是一種同時具備全時空連續(xù)的感知、定位、通信、管控的新型信息通信數(shù)智底座，實現(xiàn)物理與數(shù)字空間融合，支撐大規(guī)模低空無人機的全時空信息交互與高效智能管控。泛在安全低空數(shù)智網(wǎng)作為信息通信技術底座，與設施網(wǎng)、航路網(wǎng)、服務網(wǎng)一起，共同構(gòu)成了低空經(jīng)濟的基礎支撐底座。泛在安全低空數(shù)智網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)如圖2所示。泛在安全低空數(shù)智網(wǎng)劃分為五層，分別為感知網(wǎng)、定位網(wǎng)、通信網(wǎng)、管控網(wǎng)、業(yè)務網(wǎng)，由這五個層次共同組成完整的低空空域的感知、通信、認知、決策、控制閉環(huán)，并為無人機運營服務和公共安全服務等提供完整的低空空域運行管理服務支撐能力。1、感知網(wǎng)：覆蓋低空空域的雷達感知、電磁感知、紅外視覺等感知能力共同構(gòu)成了多域融合感知網(wǎng)絡，對低空空域的物理空間、電磁空間、數(shù)字空間形成跨域空間聯(lián)合覆蓋，保證低空環(huán)境感知的全面性。低空空域探測除了雷達技術，還包括通感一體技術。通感一體是一種將感知能力與通信能力融合的6G技術，可以通過共享頻譜和硬件資源，實現(xiàn)高效的信息傳輸和環(huán)境感知。通感一體通過先進的信號處理算法分離通信和感知信號，一方面利用MIMO和波束成形技術通過感知結(jié)果提高通信性能，另一方面則利用通信的頻譜資源和多站廣域覆蓋能力，提升對低空的探測覆蓋面積和探測精度，從而形成一張通信和探測一體化的泛在覆蓋的通感一體主動感知網(wǎng)絡，彌補雷達對低空的探測盲區(qū)和覆蓋不足。除了對低空的目標進行感知探測，感知網(wǎng)還需對低空的電磁環(huán)境進行感知，以盡可能全面準確的刻畫低空電磁環(huán)境狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)低空電磁干擾，為低空的探測、定位、通信質(zhì)量提供優(yōu)化建議，并在低空飛行過程中發(fā)現(xiàn)電磁干擾的時候，完成電磁干擾源定位，保障低空飛行安全。

及飛行服務

低空飛行監(jiān)管及服務

無人機對抗

無人機綜合管理服務網(wǎng)

接入網(wǎng)關功能

運行控制功能

注冊服務功能

運行管理功能開放服務功能

5G-ARAN

A2X

WiFi/藍牙等RID廣播數(shù)傳電臺

數(shù)智網(wǎng)蜂窩網(wǎng)移動通信 D2D自組織通信 專有移動通信

5G-ARAN

衛(wèi)星定位

RTK差分定位

雷達視覺電磁等

航路網(wǎng)網(wǎng)絡化高精度定位

衛(wèi)星高精度定位

多源感知定位

5G-ARAN

雷達感知

電磁感知

視覺紅外感知

設施網(wǎng)數(shù)字低空工作組通感一體主動感知 多域融合感知數(shù)字低空工作組圖2泛在安全低空數(shù)智網(wǎng)絡層次2、定位網(wǎng)：根據(jù)不同的低空環(huán)境，定位網(wǎng)可以充分利用衛(wèi)星定位、RTK差分定位、網(wǎng)絡化高精度載波相位定位，實現(xiàn)全域全場景覆蓋的低空定位，為低空無人機提供可靠的定位導航服務。載波相位定位是一種利用蜂窩網(wǎng)絡中的載波相位信息進行高精度定位的技術，相比傳統(tǒng)基于信號強度或到達時間的定位方法，載波相位定位能提供更高的精度。載波相位定位利用多個基站的相位信息，通過精確測量接收信號的載波相位計算目標位置，實現(xiàn)網(wǎng)絡化高精度定位，定位精度最高可達到厘米級，且可以在室內(nèi)、隧道等無衛(wèi)星信號的空間完成定位。除了基于衛(wèi)星和通信網(wǎng)絡的高精度定位，低空環(huán)境中還可以利用雷達、視覺、電磁等多源感知結(jié)果，對目標所處的空域位置進行粗粒度定位，并利用多源軌跡融合等方式為服務目標提供自身所處位置的指引，與感知網(wǎng)一起共同為低空環(huán)境的全面刻畫提供技術支撐。3WiFi的RemoteID數(shù)字低空工作組RedCap（ReducedCapability）3GPP在Release175GNRA2X（Aircraft-to-Everything）3GPPRelease185GNRA2XV2X（Vehicle-to-Everything）PC5與RedCap數(shù)字低空工作組4致的“看不見”、“連不上”、“控不住”問題。管控網(wǎng)將完成低空空域中的無人機運營服務與無人機飛行管控服務的分離。一方面低空飛行監(jiān)管及服務使用獨立于移動互聯(lián)網(wǎng)的飛行管控網(wǎng)，能夠有效將低空運行管控這種帶有安全和強制性需求的行為與無人機運營這種公眾化行為分離，保障低空運行管控過程的安全。另一方面，低空飛行監(jiān)管與無人機運營也具有不同的服務保障需求，有利于通信網(wǎng)絡采用不同的服務質(zhì)量保障策略。管控網(wǎng)通過接入網(wǎng)關提供無人機和無人機控制器的飛行監(jiān)管服務能力接入，并通過注冊服務、運行控制，完成跨低空管理域的信息共享、控制協(xié)同的功能，并通過運行管理完成感知網(wǎng)、定位網(wǎng)的信息融合，建立低空空域?qū)崟r態(tài)勢，并為業(yè)務網(wǎng)提供感知-認知-控制能力，保證業(yè)務網(wǎng)只需要制定決策策略，即可完成管控閉環(huán)。管控網(wǎng)還提供開放服務功能，面向民航、空軍、公安等管制中心提供低空態(tài)勢認知和管控執(zhí)行能力，實現(xiàn)低空5、業(yè)務網(wǎng)：目前各低空經(jīng)濟示范區(qū)正在嘗試建立低空飛行監(jiān)管及服務系統(tǒng)，為低空空域管理提供低空態(tài)勢呈現(xiàn)、異常事件檢測、控制指令發(fā)布等監(jiān)管及相關服務能力。同時無人機綜合管理提供了無人機與飛手的資格認證，飛行航線的審批，飛行計劃的報備等基本功能。無人機綜合管數(shù)字低空工作組數(shù)字低空工作組理和低空飛行監(jiān)管相結(jié)合，能夠完成飛行區(qū)域內(nèi)的基本信息管理功能。但是，隨著低空無人機規(guī)模的擴大和跨域飛行的出現(xiàn)，低空飛行監(jiān)管服務需要分級部署，才能解決屬地飛行區(qū)域管控的實泛在安全低空數(shù)智網(wǎng)的五層架構(gòu)在具體部署中可參考圖3的端到端架構(gòu)實施。定位信號定位信號探測信號A2X民航、空軍、公安管制中心定位信號無人機對抗低空飛行情報無人機通信信號雷達與飛行服務多站聯(lián)合探測多站聯(lián)合電磁感知網(wǎng)絡化探測探測信號UAGF接入錨點UACF低空飛行監(jiān)管及服務低空飛行管控網(wǎng)基準站多載波定位解算衛(wèi)星定位增強網(wǎng)絡化定位互聯(lián)網(wǎng)接入錨點移動互聯(lián)網(wǎng)無人機運營服務5G核心網(wǎng)無人機控制器圖3泛在安全低空數(shù)智網(wǎng)絡端到端架構(gòu)空空/空地無線接入層面可以采用基于公眾移動通信網(wǎng)的空地通信和A2X通信，通過通信信號、探測信號、定位信號的聯(lián)合優(yōu)化，實現(xiàn)多地面基站的聯(lián)合組網(wǎng)泛在覆蓋，降低低空空域的感知、定位、通信盲區(qū)，降低感通定位信號的相互干擾，提高低空感通定位質(zhì)量，保障無人機在城市等飛行安全和公共安全影響較大的空域安全運行。在接入公眾移動通信網(wǎng)的時候，無人機將使用不同的網(wǎng)絡接入點分別接入移動互聯(lián)網(wǎng)和低空飛行管控網(wǎng)。移動互聯(lián)網(wǎng)接入點可以為無人機提供空地數(shù)傳通信接入；低空飛行管控接入點則為無人機提供低空空域管控通信接入，用以提供無人機空地飛控鏈路的轉(zhuǎn)接和審計，并支持向無人機和飛手下達飛行限制、業(yè)務操作限制等指令，保障低空飛行安全。無人機與控制器之間也可以使用專用數(shù)傳鏈路完成飛控和數(shù)傳，但仍需要提數(shù)字低空工作組供飛行管控用的空空/空地通信鏈路，以滿足最低限度的空中飛行態(tài)勢感知和地空飛行限制、業(yè)務操作限制指令控制能力。數(shù)字低空工作組在通信網(wǎng)層面，無人機的空地接入會在5GUPF進行檢測和分流，低空飛行管控接入點的數(shù)據(jù)UPFRTK網(wǎng)絡化感知可以提供基于通感一體的低空探測能力，在地面網(wǎng)絡部署較密集的地域，可提供基于通感信號的多站聯(lián)合目標探測能力，同時，與重點區(qū)域、偏遠區(qū)域的低空雷達探測一起，共同組成對低空的連續(xù)覆蓋探測網(wǎng)絡。在感知低空目標之外，網(wǎng)絡化感知還可以通過在基站側(cè)部署寬頻帶電磁感知模塊，實現(xiàn)多站聯(lián)合電磁環(huán)境感知，一方面實現(xiàn)對低空電磁環(huán)境的認知，服務通感定位信號優(yōu)化，另一方面可以對低空電磁干擾進行定位，輔助保障低空安全。低空飛行管控網(wǎng)為無人機的運行管控提供了無人機和無人機控制器的匯接能力，在互聯(lián)網(wǎng)之外單獨建立一個無人機/無人機控制器與飛行管控網(wǎng)之間的安全鏈路，同時，建立起一個獨立于無人機業(yè)務運營的低空空域管控網(wǎng)絡，這一網(wǎng)絡完成低空空域各個相關使用方、監(jiān)管方、服務提供方的互聯(lián)互通，并通過端到端的安全保障，避免無人機管控過程中的安全問題。通過低空飛行管泛在安全低空數(shù)智網(wǎng)絡關鍵技術多域融合網(wǎng)絡化低空感知技術低空經(jīng)濟需要對低空空間進行全面感知，傳統(tǒng)主要針對低空目標的運動狀態(tài)、低空氣象狀態(tài)數(shù)字低空工作組數(shù)字低空工作組進行探測，但由于低空電磁環(huán)境復雜，不但空地通、感、導信號相互干擾，地面城市生產(chǎn)生活環(huán)境的電磁信號也會對低空產(chǎn)生干擾，因此，低空環(huán)境需要引入空間、電磁等多域探測手段，不但通過雷達或光學傳感器對目標的空間位置進行探測，還需要通過低空電磁探測實現(xiàn)基于電磁感知的目標識別和電磁干擾認知與干擾源定位。同時，利用時-頻-碼-空多域通感導一體化空口波形與信號處理方法，解決通感信號結(jié)構(gòu)本質(zhì)差異化、多源信息異質(zhì)難融合等問題，保障通信-感知-定位等的性能，提高無線資源的利用率，實現(xiàn)全天候、全域感知。通信感知一體化技術6G20GHz60~80GHz（ISAC：IntegratedSensingandCommunication），讓通信與感知功能相輔相成。一方面，感知所提供的高精度定位、成像和環(huán)境重構(gòu)能力可以幫助提升通信性能，例如波束賦形更準確、波束失敗恢復更迅速、終端信道狀態(tài)信息（CSI：ChannelStateInformation）追蹤的開銷更低，從而實現(xiàn)“感知輔助通信”。另一方面，通感一體化裝置也可以成為一個傳感器，網(wǎng)元發(fā)送和接收無線信號，利用無線電波的傳輸、反射和散射，從無線信號中獲取距離、速度、角度信息，從而輔助完成物理世界的感知能力，實現(xiàn)“網(wǎng)絡即傳感器”（NetworkasaSensor）。通感一體化控制模型提供感知與通信分離（帶外感知）和感知與通信耦合（帶內(nèi)感知）兩種模式，如圖4所示。圖4通感控一體化通信模型數(shù)字低空工作組數(shù)字低空工作組感知與通信耦合模式中，感知通道和通信通道分別完成探測能力和通信能力的調(diào)制解調(diào)、編解碼和信號估計等能力，并通過基帶數(shù)字處理完成射頻信號處理，包括信號波形創(chuàng)建與解析、探TxRx-感知與通信分離的帶外感知模式主要利用基站的站址，并對無線信號干擾進行一定優(yōu)化，其并不能從根本上解決通信與探測的融合問題。感知與通信耦合的帶內(nèi)感知模式能夠?qū)崿F(xiàn)通信與感5GNR在具體實現(xiàn)過程中，5GNR控制位中的大多數(shù)具有梳狀結(jié)構(gòu)，并針對不同的用戶采用正交碼，可以在時域和頻域中可靈活配置以支持不同的需求。其中，以DMRS為例，可通過配置附加DMRS5所示。(1)表示前置DMRS，(2)-(4)分別表示附加1-3組DMRS。圖5通感一體化信號為了保障通信傳輸速率，通信導頻在幀結(jié)構(gòu)中的占比有限，為滿足高精度探測性能，可建立基于時分的靈活可重構(gòu)通信感知一體化幀結(jié)構(gòu)，通過改變幀結(jié)構(gòu)中通信與感知信號的比例，實現(xiàn)通信與感知功能的靈活調(diào)控。聯(lián)合考慮通信性能的損失，以及距離、速度感知精度需求，可以選擇在每個0.2ms時隙末尾插入一個自定義雷達符號，如圖6所示。數(shù)字低空工作組...PSSDL數(shù)字低空工作組...PSSDLxPDSCHxPDSCHxPDSCHxPDSCHxPDSCHxPDSCHxPDSCHxPDSCHxPDSCHxPDSCHxPDSCHRadarxPDCCHDLDMRSxPDSCHxPDSCHxPDSCHxPDSCHxPDSCHxPDSCHxPDSCHxPDSCHxPDSCHRadarxPDSCHxPDSCHFrequencyDomainRadarsymbol75kHz800MHzFrequencyDomainRadarsymbol75kHz800MHz100MHz28.1GHz28.9GHz8ComponentCarriersCC0CC1CC2CC3CC4CC5-RadarCC6CC714.28μs012345678910111213TimeDomainSFType1012345678910111213SFType01Radioframe=10ms(50subframes)...1subframe=0.2ms(14OFDMsymbols)CC2CC3CC4CC5CC6CC7CC1-RadarCC0111111011200subCarriers28GHz800MHz100MHz15ms2Gbps3.5GHz1.6km3.5GHz26GHzRCS≤0.1低空電磁環(huán)境感知技術低空電磁環(huán)境復雜，為保障低空無人機電磁頻譜安全，需發(fā)現(xiàn)信號在時-頻-空-變換等多域特征及變化規(guī)律，實現(xiàn)低空大規(guī)模無人機復雜環(huán)境混雜快變信號的解析，不但完成低空無人機的泛在安全接入，還能解決低空干擾源的快速發(fā)現(xiàn)與定位。低空的電磁環(huán)境感知主要技術包括信號調(diào)制識別、輻射源識別、協(xié)議盲解析等。1、信號調(diào)制是無線通信系統(tǒng)中的一個重要過程，只有信號接收器正確解調(diào)信號，信號傳輸才能順利進行，因此信號調(diào)制可用于識別低空無人機的飛控信號類型。隨著無線通信技術的快速發(fā)展和更加高端的需求，無線通信系統(tǒng)中使用的調(diào)制方法和參數(shù)的數(shù)量正在迅速增加，如何準確識別調(diào)制方式變得更具挑戰(zhàn)性。自適應調(diào)制識別（AMC：AutomaticModulationClassification）技術可以根據(jù)通信的具體要求和信道狀態(tài)，識別信號類別并選擇合適的調(diào)制和解調(diào)方式，實現(xiàn)傳輸可靠性和數(shù)據(jù)傳輸速率最優(yōu)化，同時提高頻譜的利用率。2、輻射源信號具有多域特征，這些多域?qū)傩园ǖ幌抻跁r域、頻域、空域、變換域與參數(shù)域等，可基于多維度的深度頻譜認知構(gòu)建泛用信號特征數(shù)據(jù)，通過泛用信號特征庫以實現(xiàn)低空無數(shù)字低空工作組數(shù)字低空工作組人機的本征屬性認知。3、協(xié)議解析是不依賴先驗知識，以分析系統(tǒng)行為、數(shù)據(jù)片段特點為方法對捕獲的信號數(shù)據(jù)進行深入分析，獲取協(xié)議字段邊界與語義的過程，以識別和理解其中的協(xié)議信息，包括識別信號的調(diào)制類型、編碼方式、工作模式及其它相關參數(shù)，如頻率、波特率和幀結(jié)構(gòu)等。協(xié)議解析能夠為信號分析、輻射源識別、優(yōu)化頻譜管理、確保低空安全提供重要信息。在頻譜多維屬性深度認知基礎上，信號的協(xié)議盲解析能夠提高低空無人機輻射源目標識別準確率與效率。由于低空無線信號參數(shù)靈活變化，可在信號調(diào)制識別、輻射源識別、協(xié)議盲解析基礎上，從信號多維特征與個體本征屬性雙重維度解決基于信號特征的輻射源識別問題。輻射源目標的全面認知方案如圖7所示。圖7低空電磁環(huán)境感知框架首先，根據(jù)獲取的各類輻射源個體輻射數(shù)據(jù)，構(gòu)建輻射源目標本征屬性與多維信號原始參數(shù)集合以及其表征參量，可基于生成對抗網(wǎng)絡建立輻射源個體非線性表征方法；其次，構(gòu)建時-頻-空-參數(shù)-變換五域輻射源目標完備表征范式，實現(xiàn)對輻射源目標信號特征與個體本征屬性雙維度完備表征，構(gòu)建起泛用輻射源目標時-頻-空-參數(shù)-變換五域表征數(shù)據(jù)庫；最后，建立面向五域表征范式的多枝神經(jīng)網(wǎng)絡分類器，針對輻射源目標多域維度之間的關聯(lián)性與差異性進行分析，完成對輻射源目標五域表征特征的動態(tài)排序、高效選擇以及分類決策?；谳椛湓醋R別可對非授權(quán)的4G/5G移動通信系統(tǒng)控制無人機進行識別。基站發(fā)送給無人機的下行數(shù)據(jù)進入該識別系統(tǒng)后，先對其進行配置搜索，如果該數(shù)據(jù)屬于上一個曾經(jīng)解析過的小區(qū)，那么在配置信息庫中應該保存了其配置信息，那么只需要從數(shù)據(jù)庫中調(diào)取配置信息進行應用即可。數(shù)字低空工作組數(shù)字低空工作組如果這是一個全新的數(shù)據(jù)，從庫中找不到任何數(shù)據(jù)與之匹配，那么需要重新進行解析。下行數(shù)據(jù)信號經(jīng)過信號同步、信號解調(diào)、協(xié)議解析、業(yè)務數(shù)據(jù)跟蹤，通過業(yè)務評估完成協(xié)議級指標與業(yè)務級指標的提取。針對基于LTE系統(tǒng)的無人機飛控信號協(xié)議棧解析流程如圖8所示。圖8無人機飛控信號協(xié)議棧解析流程PBCHPCFICH5GPDCCHC-RNTIDCI，以此統(tǒng)計波DCIDMRSREMCSTBS,多源聯(lián)合低空高精度定位技術城市低空環(huán)境復雜，樓宇、隧道等處衛(wèi)星信道遮擋，導致無法單一依靠衛(wèi)星完成定位導航授時實現(xiàn)全域定位，且地下停車場、管線等空間無法直接獲得衛(wèi)星信號，難以依賴衛(wèi)星定位。為滿足低空經(jīng)濟在城市復雜低空環(huán)境下對低空無人機的精準定位跟蹤需求，一般采用衛(wèi)星定位、基于地面基準站的衛(wèi)星高精度差分定位、基于室分的偽衛(wèi)星定位和地面移動通信網(wǎng)絡定位相融合的方數(shù)字低空工作組式，實現(xiàn)多源聯(lián)合的高精度定位。衛(wèi)星定位和地面基準站/室分定位基本能做到米級，但基于移動通信網(wǎng)絡的定位由于基站數(shù)量、基于時間到達的多點定位測量準確度等問題尚不能做到高精度定位。隨著大帶寬毫米波通信、大規(guī)模陣列天線的應用，以及蜂窩網(wǎng)絡載波相位定位等新技術的突破，無線測距及測角精度得到有效提升，具備實現(xiàn)厘米級定位的重大潛力，為多源聯(lián)合高精度定位提供有效手段。數(shù)字低空工作組蜂窩網(wǎng)絡載波相位定位技術相較于傳統(tǒng)的基于到達時間、到達角測量的定位技術，蜂窩網(wǎng)絡載波相位定位技術基于相位OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing3.5GHz8.6）圖9載波相位測距原理圖數(shù)字低空工作組數(shù)字低空工作組在定位系統(tǒng)實際部署中，根據(jù)位置解算單元的部署不同，可分別制定集中式與分布式定位解算方案。針對集中式的定位解算方式，各低空無人機與多個地面基站的無線測量結(jié)果匯聚至地面網(wǎng)絡化定位節(jié)點，其位置解算單元完成對各個無人機位置信息的計算，并提供給無人機或地面飛行監(jiān)視系統(tǒng)獲取使用。考慮到無人機通過網(wǎng)絡獲取其高精度位置信息的延遲風險，還可以進行分布式部署，即位置解算單元部署在無人機機載設備上，機載設備收集無線測量信息并完成位置解算。分布式部署方式需要無人機節(jié)點預先能夠獲取準確的地面基站坐標信息與解算信息，對無人機的機載計算與存儲能力提出一定要求，但隨著機載算力的提升和定位計算芯片的發(fā)展，未來通過蜂窩網(wǎng)絡分布式部署方式能夠有效提高低空無人機自主定位的精度和速度，有效提高城市遮擋環(huán)境下的定位覆蓋能力。多站主被動協(xié)作定位技術雖然通感一體技術能夠利用通信基站進行低空目標探測，但其精度存在諸多限制，第一是發(fā)射信號形式需要兼顧通信需求，不能直接使用雷達信號且不能根據(jù)具體情況靈活變化；第二是受基站發(fā)射功率限制不能實現(xiàn)大范圍探測；第三是基站點位受限天線固定限制了感知范圍。因此，通信網(wǎng)基于通感一體技術進行低空探測需要解決多站協(xié)作探測問題，以提升探測精度。由于單站探測結(jié)果精度不足，多站協(xié)同探測不能基于后融合方法，而應該充分利用多站信號間的相關性實現(xiàn)不同信號數(shù)據(jù)信息相互支撐，從而提升感知精度。但多站協(xié)同探測面臨的各基站接收信號的時延與多普勒相互獨立導致的信號間缺乏相關性問題，僅基于各站探測結(jié)果使用偏差累積的思想進行多信號數(shù)據(jù)融合的效果提升并不明顯。考慮到更普遍的情況下各基站除了能夠接收本基站發(fā)射信號的回波外，還可以接收到其他基站信號的回波，且部分信號間具有強相關性，從而使得可利用這一相關性實現(xiàn)信號融合。多站協(xié)同探測時的信號相關性體現(xiàn)在兩方面，首先，一組收發(fā)基站各自的主動感知信號時延之和與被動信號時延存在比例關系，從而能夠利用主動信號數(shù)據(jù)構(gòu)造與被動信號數(shù)據(jù)相關聯(lián)的信息；其次，對于收發(fā)基站互易的一對被動信號，其時延應當相同，即兩信號具有強相關性，可以直接進行融合?；谥鞅粍訁f(xié)作的高精度定位技術可從以下三方面提高精度，其一是新信號所提取距離特征矢量相位校準方法，目的是使得多信號數(shù)據(jù)同相疊加以獲得最大信噪比，保證感知結(jié)果的精度。其二是基于主動信號數(shù)據(jù)的被動信號數(shù)據(jù)構(gòu)造方法，即將主動信號信息與被動信號信息進行融合以降低噪聲干擾。其三是基于距離特征矢量首尾元素相位估計的序列連接、延長方法，通過序列數(shù)字低空工作組延長以提升感知結(jié)果的分辨率。多站主被動協(xié)作定位原理如圖10所示。數(shù)字低空工作組圖10多站主被動協(xié)作定位原理主被動協(xié)作定位技術使得通感一體基站能夠充分發(fā)揮網(wǎng)絡化部署優(yōu)勢，能夠有效提高低空探測精度，滿足對低空目標的主動探測定位需求?？盏貐f(xié)同智能機器通信技術20241月工業(yè)和信息化部印發(fā)的《民用無人駕駛航空器無線電管理暫行辦法》中明確指出，無人機主要使2400-2476MHz5725-5829MHz2.45.85G-A通感一體技術的發(fā)展，低空空地通信與感知的需求將進一步促進地面公眾移動通信網(wǎng)絡的覆蓋優(yōu)化，滿足低空更低空空地通信技術雖然5GNR能夠提供高可靠、低延遲、大帶寬的通信能力，但5GNR需要消耗大量資源，且數(shù)字低空工作組典型基站覆蓋范圍在300~500數(shù)字低空工作組3GPPR17NRRedCap（ReducedCapability）5G20243GPPR18NRRedcap技R1820MHzR17的百兆10Mbps（1T1R）（64QAM），（終端成本降低約60%），并在繼承大帶寬、低時延等5GNRRedCap5G而對于需要高清圖傳的飛行場景，可以引入語義通信技術，在較低帶寬條件下完成高質(zhì)量數(shù)據(jù)傳輸。語義通信與傳統(tǒng)通信的最大區(qū)別在于語義通信改變了信源編碼和信道編碼分離的系統(tǒng)架構(gòu)，通過信源信道聯(lián)合處理，提升傳輸?shù)挠行?。另一方面，語義通信有存在于發(fā)送端和接收端的共享知識，發(fā)送端基于共享知識從信源信息中提取語義信息，接收端基于共享知識根據(jù)語義信息進行信息重建，從而減少需要傳輸?shù)男畔⒘浚档蛯π诺缼挼囊?。語義通信的基本模型如圖11所示。圖11語義通信架構(gòu)例如對于低空無人機的實時高清視頻回傳需求，可以通過在發(fā)送端使用語義通信的預訓練模型對視頻數(shù)據(jù)進行語義編碼，通過保留對QoE至關重要的特征信息最大限度減少冗余信息，而在數(shù)字低空工作組數(shù)字低空工作組接收端通過使用語義通信的預訓練模型對語義特征進行恢復，最大限度復原原始視頻。通過實時的語義信息提取、編碼及傳輸技術，在滿足所需的視頻接收質(zhì)量條件下，相較傳統(tǒng)通信的傳輸數(shù)據(jù)量最高可降低60%，可以提高低空環(huán)境中無人機通信及抗干擾能力。雖然語義通信增加了計算量，但隨著輕量級人工智能模型和人工智能算力芯片的發(fā)展，通過語義通信平衡機載計算和通信需求，已經(jīng)成為未來最有潛力的空地通信技術發(fā)展方向。低空直通通信技術5G蜂窩通信技術提供泛在覆蓋的通用空地通信實現(xiàn)遠距離飛控和圖傳。雖然專用空地直連通信和通用5GASTMF3411-22aWiFiIEEE802.11s的無人機自組織網(wǎng)（Mesh組網(wǎng)）協(xié)議，則用于完成多無人機間組件多跳中繼通信網(wǎng)。由WiFiIEEE802.11s主LoRa（LongRangeRadio）LoRa（CSS）信號（“”），-20dB信噪比下仍能保持通信，但缺點是帶寬低，最大下行速率只有約50kbps針對空空直連通信目前存在的空白，3GPP于2024年推出R18版本，其中引入了A2X（Aircraft-to-Everything）技術，用來解決無人機與地面站之間的通信和無人機之間的直連通信。A2X技術并不是獨立發(fā)展的，而是基于V2X（Vehicle-to-Everything）V2X的（LTE-V2X）20173GPPR145GNR-V2X則20203GPPR16LTE-V2XNR-V2X（C-V2X：CellularV2X）。C-V2XPC5D2DUuPC5UuLTE-V2XPC5NR-V2XPC5LTE-V2XPC520ms250km/h10Mbps。NR-V2XPC5接口V1V5V5V5數(shù)字低空工作組直通通信時延更是低于3ms，支持的車輛相對速度小于500km/h，峰值傳輸速率小于1000MbpsV1V5V5V5數(shù)字低空工作組（）。PC5300~500m1km，90%C-V2X2023（FCC）宣布在美國14個州部署基于5.9G頻段的C-V2X，2024FCC5.9GC-V2XC-V2X提供了30MHz帶寬，至此，使用C-V2X作為車輛之間和車路之間的直通通信技術成為地面交通的主要技術路線。在地面交通的車路協(xié)同智能駕駛實踐過程中，C-V2X技術面臨的主要問題是地面交通系統(tǒng)中現(xiàn)存的大量有人駕駛車輛能夠自行完成駕駛環(huán)境態(tài)勢感知，高等級自動駕駛車輛也可以依賴豐富的車載傳感器進行駕駛環(huán)境態(tài)勢感知，對廣播的基本安全信息（BSM）依賴度較低。而在低空環(huán)境中，遠程遙控無人機的飛手對空幾乎無感知能力，而無人機自身由于載重等原因難以配置高等級的傳感器及算力，機載設備對空感知能力也較低，迫切需要基于空空直通通信和地空直通通信的實時飛行情報和飛行服務，以保障飛行安全。DataNetworkXnDataNetworkXnrN65GCA2X1NF/NEFAMF SMFUECVXnApVXA2XpinPC5NG-RANUEDUuA2X5UuPC5PC5UEBUEAVXnA2X5XnA2X5A2X1UPFUDRNRFUDMUAVCPCFAFNEF圖12A2X功能架構(gòu)數(shù)字低空工作組A2X（AAM：AreaAirspaceManager）PC5Uu通信收集信息回傳等三種方式，實現(xiàn)對低空無人機廣播的身份信息（BRID：BroadcastRemoteIdentification）（DDAA：DirectDetectAndAvoid）數(shù)字低空工作組UASUASPC5N33N29,N30,N51,...DataNetworkN3N6S1SGiAAM(UE)EPC(R)ANNG-RANUSS5GCUASNF/NEFUAV(UE)UAV-C(UE)圖13A2X與低空空域管理之間關系A2X通信技術在無人機與無人機控制器之間的專有直通通信之外，提供了基于公眾移動通信4G/5GA2XA2X傳控分離的智簡管控網(wǎng)絡技術航空系統(tǒng)主要使用航空電信網(wǎng)（ATN：AeronauticalTelecommunicationNetwork）完成空空和VDL、AeroMACS等無線通信技術和ATN/IPS數(shù)字低空工作組數(shù)字低空工作組交通管制服務，因此，需要單獨建立支撐低空經(jīng)濟的服務網(wǎng)絡。同時考慮到低空業(yè)務運營過程中需要的實時管控需求、實時多媒體回傳需求等的差異，低空飛行管控業(yè)務與低空經(jīng)濟運營業(yè)務用低空飛行管控網(wǎng)絡技術無人機對抗低空飛行情報及飛行服務UARF5G核心網(wǎng)AMFSMFPCFUDMNEF衛(wèi)星定位信號低空飛行監(jiān)管及服務UACF定位信號無人機對抗低空飛行情報及飛行服務UARF5G核心網(wǎng)AMFSMFPCFUDMNEF衛(wèi)星定位信號低空飛行監(jiān)管及服務UACF定位信號公安管制中心通信信號5G-ARANUAGF探測信號民航管制中心UANF定位信號基準站網(wǎng)絡化探測網(wǎng)絡化定位UAMF空軍管制中心低空飛行管控網(wǎng)探測信號雷達網(wǎng)絡數(shù)據(jù)交換接口網(wǎng)絡協(xié)調(diào)控制接口網(wǎng)絡信息查詢接口網(wǎng)絡開放服務接口圖14低空飛行管控網(wǎng)絡架構(gòu)低空飛行管控網(wǎng)能夠解決以下幾方面問題：1A2XUuA2X體制的PC5數(shù)字低空工作組就近接入，并通過無人系統(tǒng)網(wǎng)關功能（UAGF）完成專用接口向飛行管控統(tǒng)一接口的接入適配，解決無人機在整個飛行過程中的發(fā)現(xiàn)、尋址、交互問題。數(shù)字低空工作組2飛行服務下沉到區(qū)一級。為此，低空飛行管控網(wǎng)絡需要提供無人系統(tǒng)控制功能（UACF）完成飛UAGF數(shù)據(jù)分發(fā)訂購等功能。同時提供無人系統(tǒng)注冊功能（UARF）完成所管轄的飛行服務域注冊的無人機和無人機控制器屬性管理，并在無人機飛行過程中完成接入飛行服務域管理與跨服務域飛行35G合作式無人機上報BRID等多種異構(gòu)方式的低空飛行狀態(tài)感知信息，需接入電磁干擾感知與定位等多種體制方式的低空飛行環(huán)境感知信息，并融合為低空飛行環(huán)境態(tài)勢，提供給低空飛行監(jiān)管及服務使用。低空飛行服務域需要向公安、民航、空軍等管制中心共享低空飛行態(tài)勢。當無人機跨低空飛行服務域飛行的時候，無人機起飛域也有必要全程監(jiān)視無人機及其周邊空域態(tài)勢。飛行服務域內(nèi)的感知融合通過無人系統(tǒng)管理功能（UAMF）提供，域內(nèi)和跨飛行服務域的內(nèi)容開放由無（UANF）完成，UANF在UACF4UAGFUACFUAGF與無人機控制器接入UAGFUAGFUAGF與空中交通管控的分層體系對應，低空空域的管理體系也分為三層，分別為區(qū)級飛行服務域、省級飛行服務域和國家級飛行信息管理域，其中區(qū)級飛行服務域完成具體的空域管理、飛行安全與公共安全管控等工作；省級飛行服務域完成全省信息匯聚，以掌握全省的飛行信息，完成跨區(qū)數(shù)字低空工作組數(shù)字低空工作組級飛行服務域和跨省級飛行服務域的協(xié)調(diào)，為省低空經(jīng)濟發(fā)展提供決策支持；國家級飛行信息管理域則匯聚全國低空經(jīng)濟發(fā)展狀況，為國家級政策、標準制定提供支持?；谶@三級體系，低空飛行管控網(wǎng)絡的分層架構(gòu)如圖15所示。國家級飛行信息管理域國家級飛行信息管理域省級飛行服務域跨域用戶管理接口其他省級飛行服務域?qū)傩孕畔⒔涌谀芰﹂_放接口區(qū)級飛行服務域用戶管理接口用戶管理接口跨域互操作接口其他區(qū)級飛行服務域控制接口控制接口控制接口 UANF接口域內(nèi)分 域內(nèi)分發(fā)接口 發(fā)接口UAGF數(shù)據(jù)接口數(shù)據(jù)接口UAMFUAGF跨域轉(zhuǎn)接接口UAMF能力開放接口跨域分發(fā)接口分區(qū)級管制中心UANFUACFUACFUARF區(qū)域級管制中心UANFUARF全國級管制中心UOMUAGF無人機運營商低空飛行監(jiān)管及服務平臺圖15低空飛行管控網(wǎng)分層架構(gòu)在低空飛行管控網(wǎng)絡支持下，每個區(qū)級飛行服務域都成為一個可自主運行自治管理的低空空域管理區(qū)域，并通過低空飛行管控網(wǎng)絡完成各個區(qū)級飛行服務域之間的互聯(lián)互通，形成跨區(qū)級飛行服務域和跨省級飛行服務域的平面網(wǎng)絡，保證了域內(nèi)的自治性和域間的互操作性。低空飛行管控網(wǎng)絡的跨域互操作結(jié)構(gòu)如圖16所示。合作式無人機合作式無人機UARF-VUARF-HUAGFUACF-VUACF-HUAGF數(shù)據(jù)拜訪空域管控服務服務歸屬空域MEC指揮B5G基站低空飛行監(jiān)管及 交通安服務平臺 低空飛行監(jiān)管及服務平臺無人機控制器無人機運營商移動互聯(lián)網(wǎng)圖16低空飛行管控網(wǎng)跨域互操作架構(gòu)低空飛行管控網(wǎng)針對低空空域?qū)俚毓芸嘏c無人機跨域飛行的矛盾，提供了跨低空飛行服務域數(shù)字低空工作組數(shù)字低空工作組的無人機系統(tǒng)身份信息管理、訂購分發(fā)管理與移動性管理，實現(xiàn)了飛行服務域之間的網(wǎng)絡化組織算網(wǎng)一體資源管控技術（CUPS：ControlandUserPlaneSeparation）的策略，在這一策略中，控制指令與用戶數(shù)據(jù)采用不同的網(wǎng)絡架構(gòu)和服務保障方式，以完成最佳的網(wǎng)絡控制效果和用戶數(shù)據(jù)傳輸效率。通過將低空飛行管控網(wǎng)絡與低空業(yè)務運營網(wǎng)絡分離，網(wǎng)絡運營商可以根據(jù)低空飛行監(jiān)管與低空業(yè)務運營的差異化需求分別進行優(yōu)化以保障業(yè)務服務質(zhì)量。17所示。無人機無人機無人機交通安全公共安全低空飛行管控網(wǎng)任務飛控模塊飛控模塊APN2APN1直通通信UARF 低空安全管制中心低空監(jiān)管飛行情報UAMFUACF超控直通通信地面站UAGFUANF5G核心網(wǎng)UAGF低空飛行監(jiān)管與服務無人機控制器AMFSMFPCFUDMNEFMECDNN3DNN1飛控模塊5G-ARANUPFUPFDNN2互聯(lián)網(wǎng)防火墻 商 任務互聯(lián)網(wǎng) 模塊 無人機運營商圖17低空算網(wǎng)一體網(wǎng)絡部署移動網(wǎng)絡接入可以通過接入點名稱（APN：AccessPointName）來區(qū)分移動終端所連接的網(wǎng)絡APNAPN5G5G網(wǎng)絡的數(shù)（DNN：DataNetworkName）（UPF：UserPlaneFunction）的網(wǎng)絡“切片”DNNSLAAPN5G-A/A2X數(shù)字低空工作組網(wǎng)絡體系提供相互隔離的差異化網(wǎng)絡能力和網(wǎng)絡服務質(zhì)量（QoS：QualityofService）支持，并將低空飛行控制專網(wǎng)與公網(wǎng)隔離，從而確保網(wǎng)絡訪問的安全性及數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃矫苄浴Ｔ诰W(wǎng)絡側(cè)，可UPFAPN/DNNIPIPDNN數(shù)字低空工作組在實際部署過程中，無人機的飛控模塊和任務模塊將分別通過不同的APN完成空地通信接入，飛控的空地通信會在網(wǎng)絡邊緣側(cè)直接接入低空飛行管控網(wǎng)絡的UAGF，從而保證低空飛行管控網(wǎng)絡的接入實時性和可靠性。無人機的機載任務可以根據(jù)需要配置是否將任務數(shù)據(jù)卸載到邊緣計算，是否通過網(wǎng)絡切片實現(xiàn)大帶寬或低時延的空地業(yè)務數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，從而保障了低空飛行管控的安全性、實時性服務，及低空經(jīng)濟業(yè)務負載的大帶寬低時延服務。隨著無人機技術的飛速發(fā)展及其應用場景的不斷拓展，未來低空無人機也將從人控走向智控，從單機運行向多機協(xié)同運行。這些目標對無人機的環(huán)境感知、數(shù)據(jù)處理和通信能力帶來了多樣化且復雜的挑戰(zhàn)。由于機載能力限制，無人機必將會把大量的感知內(nèi)容卸載到邊緣計算實現(xiàn)實時計算，以降低無人機功耗延長巡航時間。而隨著低空無人機數(shù)量的急劇增加，服務于低空的空地通信資源和邊緣計算資源會產(chǎn)生競爭，影響空空/空地協(xié)同效率。因此，需要根據(jù)低空無人機的業(yè)務需求，考慮無人機空間位置關系、多無人機相互影響，對空地通信網(wǎng)絡資源和算力資源進行聯(lián)合調(diào)度優(yōu)化，實現(xiàn)空間-通信-計算資源的一體化按需調(diào)度。根據(jù)低空任務的實時性、復雜度和能耗需求，低空計算任務可以分為三類：機載執(zhí)行的實時決策類任務；可卸載至邊緣節(jié)點的準實時復雜計算類任務；需傳輸回云端的非實時大規(guī)模計算與存儲類任務。通過分層計算架構(gòu)，可以根據(jù)無人機飛行計劃、無人機運營的計算任務、無人機空地通信簽約等，動態(tài)調(diào)整飛行規(guī)劃和計算資算網(wǎng)一體資源管控需要對無人機運營的任務需求進行深度整合，而目前大量孤立的無人機系統(tǒng)運行導致對無人機的任務需求難以全面認知，也難以平衡任務的安全性和算網(wǎng)資源調(diào)度有效性之間的關系。低空飛行管控網(wǎng)絡一方面可以完成飛行安全、公共安全管控問題，另一方面低空飛行管控網(wǎng)絡在進行低空大規(guī)模無人機飛行規(guī)劃過程中，可以接入通信網(wǎng)絡的網(wǎng)絡通信資源態(tài)勢和網(wǎng)絡計算資源態(tài)勢，并結(jié)合空域資源態(tài)勢和多無人機任務規(guī)劃，完成物理-通信-計算資源的聯(lián)合規(guī)劃，一方面引導無人機航跡規(guī)劃，另一方面向運營商反饋通信和計算資源調(diào)度需求。由此建立起的一體化低空算網(wǎng)資源調(diào)度框架，不僅能夠提升無人機群的運行效率，還能增強其在復雜環(huán)境下的適應性和魯棒性。數(shù)字低空工作組數(shù)字低空工作組群體智能低空態(tài)勢演化技術為了維持低空空域的安全和交通秩序，低空空域會被劃分出航路供無人機按飛行計劃通行。隨著低空經(jīng)濟發(fā)展，無人機數(shù)量會越來越多，單純依賴航線預規(guī)劃難以解決低空航路面臨的日益嚴重的擁堵問題。疏導交通擁堵主要包括交通態(tài)勢預測和交通態(tài)勢推演兩大類方法。交通態(tài)勢預測通過歷史數(shù)據(jù)學習交通態(tài)勢的演變，但目前低空空域尚無大量累積數(shù)據(jù)，無法通過數(shù)據(jù)規(guī)律挖掘提供交通態(tài)勢預測。如果通過交通態(tài)勢推演進行無人機航跡規(guī)劃，由于無人機之間的航跡規(guī)劃相互影響，系統(tǒng)對全體無人機進行路徑規(guī)劃會出現(xiàn)指數(shù)級的搜索空間和狀態(tài)空間，導致復雜度過高，無法在有效時間內(nèi)完成搜索。目前可選的另一種方法是采用強化學習，通過長時間的空中交通態(tài)勢遍歷來學習應對策略。但由于真實的低空運行環(huán)境中，不但無人機運動比地面車輛高了一個維度，空路也從地面道路的二維變?yōu)槿S，這都導致大規(guī)模強化學習代價太大，且難以要求所有的無人機都具備相同的規(guī)劃模型。與地面交通類似，低空無人機群體的聯(lián)合航跡規(guī)劃主要面臨一下三個問題：1、難以平衡用戶均衡與系統(tǒng)最優(yōu)：Wardrop平衡原理由用戶均衡（第一平衡原理）和系統(tǒng)最優(yōu)（第二平衡原理）組成，平衡用戶均衡和系統(tǒng)最優(yōu)是協(xié)同路徑規(guī)劃問題中最基本的問題。用戶均衡更注重用戶之間的公平，每個用戶選擇對自己最合適的路徑。系統(tǒng)最優(yōu)更注重整體效率，在整個系統(tǒng)范圍內(nèi)最小化總的通行時間。然而當滿足用戶均衡時，總的通行時間并非最小，同樣總的通行時間最小時，各用戶之間可能不再公平。2nk????3、交通環(huán)境具有時空相關性：從空間角度來看，采用單一共享航路模式可以將路線規(guī)劃復雜性降低為固定空域占用規(guī)劃，但這種模式會降低空域利用率，進而導致交通擁堵。同時，交通網(wǎng)絡拓撲的各個節(jié)點是相互影響的，單點的交通擁堵也會在交通網(wǎng)中持續(xù)擴散。從時間角度來看，不同時間之間的擁堵是變化和發(fā)展的，某空路的交通狀態(tài)不止與當前狀態(tài)有關，還與該空域的未來趨勢有關。針對用戶均衡與系統(tǒng)最優(yōu)難以平衡的問題，可以通過基于演化博弈的交通態(tài)勢選路算法完成區(qū)域中的所有無人機的選路規(guī)劃。針對多機聯(lián)合規(guī)劃復雜度過高的問題，及演化博弈的參與方規(guī)模限制，無法直接基于演化博弈提供全局端到端路線規(guī)劃。考慮到交通環(huán)境具有的時空相關性，數(shù)字低空工作組數(shù)字低空工作組可以將低空空域分解為多個局部空域，局部空域內(nèi)通過滿足用戶均衡的博弈算法完成多無人機航跡聯(lián)合規(guī)劃，并形成局部空域交通態(tài)勢；局部空域間則通過區(qū)域狀態(tài)組合為全局空間狀態(tài)，并進行區(qū)域狀態(tài)推演。在全局推演中，可通過蒙特卡洛樹搜索的方法，對多個不同的低空交通態(tài)勢組合進行推演，尋找最優(yōu)的低空交通態(tài)勢演化方向，并反饋引導局部空域內(nèi)的多無人機演化博弈方向。如圖18所示，通過反復的推演過程，最終得到無人機的最優(yōu)飛行路線決策。圖18基于蒙特卡洛樹搜索的交通態(tài)勢推演過程選擇：選擇過程由父節(jié)點選擇合適的子節(jié)點，目的是選擇值函數(shù)比較好的狀態(tài)作為下一閾值時，該葉節(jié)點將會被擴展。擴展的過程是區(qū)域規(guī)劃者規(guī)劃策略的過程，即迭代每個區(qū)域規(guī)劃基于分層的全局交通態(tài)勢推演算法，能夠有效解決低空多無人機聯(lián)合規(guī)劃面臨的規(guī)模大、收斂慢、群體時空相關等問題，為多無人機聯(lián)合運行管控提供有效支持。數(shù)字低空工作組數(shù)字低空工作組低空空域運行管控場景與控制模式低空空域態(tài)勢認知在城市低空飛行場景中，由于建筑物密集地面雜波嚴重，導航定位衛(wèi)星信號遮擋嚴重，地空雷達的探測距離受限，且需要重新建設基礎設施，更多部署在要地完成低空覆蓋，此時可通過城5G-A通感圖19低空空域態(tài)勢認知示意圖合作式無人機基于低空定位網(wǎng)絡完成自身高精度定位，并向低空飛行管控網(wǎng)發(fā)起無人機接入注冊（含BRID、ICAO代碼、注冊地、飛行計劃等信息），并高頻率回傳無人機飛行狀態(tài)信息（含BRID。UAGFUACF判斷無人機注冊地，向UARFUARF5GUARFUACF、UAGF、UAMF，保障無人機接入的身份授權(quán)和主被動探測結(jié)果的關聯(lián)。之后，通感一體網(wǎng)絡化探測的低數(shù)字低空工作組數(shù)字低空工作組空目標和雷達探測的低空目標會融合為低空綜合態(tài)勢，并與合作式無人機上報的飛行狀態(tài)信息融合，形成低空空域態(tài)勢，通過UANF發(fā)布給訂購了低空空域態(tài)勢的各個飛行管控相關方，保障各個相關方所看到低空空情的一致性。圖20低空空域態(tài)勢服務界面20低空飛行情報與飛行服務無人機與無人機控制器之間可以采用專用直通數(shù)傳鏈路完成飛控和數(shù)傳，但無人機與無人機控制器也需要提供通信鏈路接入低空飛行管控網(wǎng)，由低空飛行管控網(wǎng)提供飛行情報及飛行服務，并對低空飛行行為進行監(jiān)管。針對飛手遙控無人機，飛行情報及飛行服務主要針對飛手，提供氣象（適飛空域）、限飛（臨時航路調(diào)整、臨時空域管制）、空域態(tài)勢（）等等飛行情報，輔助飛手判斷飛行環(huán)境，實現(xiàn)低空安全飛行。針對自動駕駛無人機，飛行情報機飛行服務主要針對機載飛控能夠理解的氣象、限飛、空域態(tài)勢等飛行情報信息，輔助實現(xiàn)低空安飛行情報及飛行服務

UARF

低空飛行監(jiān)管及服務UAGF

UACF

公安管制中心UAGF無人機/無人機控制器接入注冊

低空飛行管控網(wǎng)

UANF

空軍管制中心數(shù)字低空工作組無人機飛行狀態(tài)信息 飛行情報及飛行務息數(shù)字低空工作組圖21低空飛行服務示意圖在無人機和無人機控制器完成接入注冊后，UACF會根據(jù)無人機類型建立服務合約，該服務UAGF（）UAGFUAGFUAGF之間移動，從而保障無人機能夠?qū)崟r接收到所需的飛行情報與飛行服務，如氣象風險、碰撞風險、安全圖22低空飛行情報與服務界面22數(shù)字低空工作組數(shù)字低空工作組行情報，飛手和無人機控制器會根據(jù)飛行情報的建議執(zhí)行等待或繞行等策略。低空飛行管控低空飛行監(jiān)管及服務需要具備對空中的合作式無人機進行超控的能力，以避免無人機出現(xiàn)影響運行安全、交通安全和公共安全的行為。通過低空飛行管控網(wǎng)，即便飛手通過專用空地直通通信完成無人機飛控，在飛手未能及時根據(jù)低空飛行情報與飛行服務飛行，導致發(fā)生進入管制空域等低空空情，低空飛行監(jiān)管都能夠及時向無人機發(fā)出懸停、降落、返航、規(guī)避等指令，從而在低空違規(guī)行為萌芽的時候，就能夠快速識別和定位無人機，并對無人機采取軟性控制措施，維持低“感知-認知-決策-控制的閉環(huán)，實現(xiàn)對低空合作目標的快速發(fā)現(xiàn)、狀態(tài)認知、風險避免、危險管控。對無法通過低空管控網(wǎng)觸達的非合作目標，則可以在發(fā)現(xiàn)低空違規(guī)行為的時候，實現(xiàn)快速發(fā)現(xiàn)而定位，及時判斷是圖23低空飛行管控示意圖在無人機完成接入注冊后，UAGF會維持無人機接入鏈路，UAMF匯聚的低空空域態(tài)勢會通過UANF數(shù)字低空工作組數(shù)字低空工作組通過無人機管控指令向接入的無人機下達懸停、降落、返航、規(guī)避等指令，并根據(jù)指令的執(zhí)行情況判斷是否進一步執(zhí)行無人機對抗操作。圖24低空飛行管控界面24數(shù)字低空工作組數(shù)字低空工作組跨域低空飛行服務移交低空空域采用屬地化服務方式，由區(qū)級飛行服務域中的低空飛行監(jiān)管與服務平臺完成所屬空域的運行管控和服務。在無人機執(zhí)行跨飛行服務域飛行的時候，由于飛行距離遠在視距之外，無UARF圖25跨域飛行服務示意圖無人機進入新的飛行服務域范圍，會接入當?shù)氐涂栈?，并通過接入點策略將空地飛行管制UAGFUAGF冊。在向UARF注冊過程中，會觸發(fā)無人機跨域切換策略，切入的低空飛行管控網(wǎng)UACF（UA