通感一体低空网络白皮书2024

The Low-AltitudeNetworkbyIntegrated Sensingand Communication 中国电信集团有限公司爱立信，诺基亚，华为，中兴，中信科移动OPPO,小米，vivo,联想高通，联发科，紫光展锐 2024-02 目录 01摘要 02引言 03低空经济及行业驱动力 3.1市场驱动：全球无人机民用市场将达万亿规模043.2技术驱动：信息技术浇筑低空经济发展的坚实基础053.3政策驱动：多国十余年政策酿，促进低空经济商业化053.4监管驱动：规范行业发展与风险管控的需求迫切06 04典型应用场景 4.1快递物流· 084.2地理测绘· 094.3城市管理104.4应急救援114.5能源巡检4.6交通巡检134.7农林植保4.8载人无人机15 05主要技术挑战 5.1低空飞行监控的挑战165.2低空网络能力的挑战 目录 06低空网络系统 6.1总体架构186.2通信功能196.3感知功能206.4智算功能20 07关键技术 7.1通感一体的信道模型227.2通感一体波形和顺结构设计· 237.3低空感知模式· 247.4组网的感知干扰分析· 267.5组网下高可靠目标检测· 277.6精准目标识别· 297.7空地网络协同· 307.8低空网络的通信保障· 327.9空联网技术· 337.10无人机防撞系统357.11低空航控平台36 08展望 39 09总结 39 缩略语 41 参考文献 摘要 随若5G网络在全球范围内迅速推广，人们的目光都策焦在可能出现的新应用上，期待这世应违能通过新技术来使移动网络运营商摆脱目前业务饱和的状态。尽管通信感知一体化(ISAC)概念是6G虑景之一，但本文将揭示，ISAC技术有望在5G时代启动，以顺应无人机行业的快速增长，并有以下观点： 04》目前，中国无人机数量已达数百万架。随若该行业的准发性增长，预计这一数了将增长到数千万级别。考虑到更高的ARPU预期，该领域的发展有望为运营商带来超百分之十的两位数收入增长。 05》为支持无人机行业服务，运营商需要具备通信、感知和计算的网络架构，并将其覆盖范围从当前的地面扩展到低空。本文深入讨论了信道模型、波形设计、感知、于扰管理、无人机检测与识别、可靠性、无人机碰撞控制以及无人机导航平台等技术。 01》尽管最近全球范围内的地区间冲突使无人机威力成为新闻焦点，但真正的全球无人机产业链增长机会，将出现在具有明量市场驱动的商业领域。多家知名咨询公司已经预测，无人机行业的市场价值将达到数千亿美元。 02》预期无人机行业的快速增长将推动农业、能源、来矿、环境、智慧城市、旅游和3D制图等众多领域的数字经济健康增长。其中许多应用需要视频回传功能，这意味差无人机行业的兴起，将有望为运营商带来高端物联网（O）应用，以及相对高的每用户平均收入(ARPU)。 尽管移动网络覆盖扩展至低空空域尚处于起步阶段，但运营商、设备商、终端制造商和芯片供应商均寄予厚望。随着低空领域快速发展，有望在推动无人机行业发展的同时，促进移动产业实现新增长，并将全球数字经济推向新的阶股。 03》除视频回传外，无人机网络服务的另一主要应用场景是通过低空择离覆善来实现无人机的取联，使得无人机能实现自主飞行。据分析，预计双运营商来说，这类应用的市场规模将与各个垂直领域的视频回传规模相当： 引言 数字经济是全球经济发属的支柱，也是中国经济发展的重点之一，低空经济以低空网络为依托，以无人驾驶航室器（UAV)产业为核心，构建综合涵害城市管理、快递物流、地理测绘、农林植保、应急救援等领域的经济体系。在政策、监管、市场以及技术的全方位推动下，低空经济有望成为全球经济新的重要增长点，为于行百业带来创新变革、效率提升和新的商业机会。 中国电信正协同产业伙伴，通过通信感知一休化技术，致力于构建基于择窝移动网络的低空覆盖，旨在实现“泛在连接、全域感知、智能计算”的目标。通信感知一体化低空网络，将为监管部门提供便利、全面、智能的低空空域管理解决方案，引导设备制造商与服务提供商形成低空无人机行业的全球产业链，为行业提供智能化多样化的低空体验，助力新兴低空经济快速发展。 03低空经济及行业驱动力 在各种驱动力的推动下，低空经济已处于迅速发展期的前夜，无人机不仅在军事领域具有重要价值，在商业应用领域也将大有可为。 3.1市场驱动 未来无人机广泛应用于消费娱乐、物流交通、农业气象、工业生产、地理能源、智慧城市等多个民用领域。随若无人机不断融入到传统产业的一些重要生产运行环节，将表现出提高效率、降低或本、降低风险等优势。低空经济在民用领域除了带动无人机设备市场价值增加，作为新型基础设施的重要部分，也在反哺传统产业的全面发展。“无人机+农业”、“无人机+医疗”、“无人机+物流”等新兴商业模式加速传统产业转型。未来，在5G/6G、人工智能等众多技术的发展下，低空经济将为各行业带来新的增长。 在全球按情之后，迅速发展经济成为各个国家的重要任务。从各行各业来卷，全球低空经济处于蓄势待发且即将快速发展阶段，世界各国均已意识到无人机的应用潜力和前景及对经济增长的立动作用。目前市场与技术已成为低空经济的“动力源”。低空经济在经历消费市场的培育后，加速向各类行业市场拓展。政策与监管是低空经济发展的“助推器”。通过开放空域促进民用市场活跃，低空经济有望成为经济发展的新引擎。 从目前趋势来着，2030年全球无人机市场规模将达7000-10000亿元人民币（1000-1400亿美元），其中中国市场预计占比50%1。据率根斯坦利预测，2040年全球城市空中交通（UAM)产值可达7万亿人民币左右（1万亿美元），到2050年可达64万亿人民币左右(9万亿美元)(74)。其中，行业应用作为最大的板块，占比将高达52%。 能的精准控制提供基础保障 二是基于终端和无线接入网络的通信感知一体化技术将健全无人机监管手段，赋能产业发展。通感一体化技术可以在满足低空无人机通信需求的同时，实现对低空无人机的感知。同时，借助移动通信网络的组网能力，迅速扩大低空信息网络的服务范围，甚全实现关低空领现的无缝覆盖， 结合其他咨询机构数据，全球无人机市场2025年行业规模的预测区间集中在3000-5000亿元人宝币（430-710亿美元），2030年将达到5000-8000亿元人民币（710-1150亿美元）。例如，DroneIndustryInsights预测1]，到2030年全球无人机硬件市场规模将达3900亿元人民币左右（550亿美元），复合年均增长率(CAGR)为7.7%，应用及服务市场规模达3980亿元人民币左右（560亿美元）日，CAGR为7.4% 三是低空航控平台为无人机统一管理提供新契机。该平台与低空信息网络相结合，提供气象处理、空域处理、情报处理、飞行计划处理、监视信息处理和综合计算等服务，达到无人机可视化、可调度、可监控的管理自标。 四是人工智能技术与算力的发展丰富了低空无人机检测、跟踪能力。人工智能技术进一步赋予了低空信息网络分辨不同类别自标的能力，可以第一时间发现“乱飞”、“黑飞”等不合理、不合法行为，优化无人机防撞系统能力和低空航控平台设计，从而为低空无人机提供高效、安全、可控的飞行管理与控制的解决方案，为低空无人机筑牢安全飞行的基础： 3.2技术驱动 低空经济的健康发展，离不开科技的创新驱动，近年来，随若无人机技术的迅猛发展，无人机数目急剧增加，无人机任务也日益复杂，此时，少数无人机往往难以满足人们的作业需求，无人机集群技术应运而生。同时，低空信息网络技术的长足进步，网联无人机产业也汽辆了无人机集群管理和低空经济发展的坚实基础： 3.3政策驱动 以美国、欧盟为代表的主要国家和地区经过十余年的政策酿，力促低空经济的商业化。这些国家于2013年前后开始对低空领域出台管理规则，开启试点项目，支持无人机的商业应用，大力推动低空经济发展。中国同样高度重视低空经济的发展， 一是高可靠低延时通信技术为无人机集群控制提供基础通信保障。高可靠低延时通信技术可以满足低空无人机接收飞行控制信令、上报航控数据以及机间通信的基本需求，为进一步实现无人机集 布《促进民用无人驾驶航空发展的指导意见》为促进无人驾驶航空健康发展，提升民用无人驾驶航空管理与服务质量。2022年，《十四五”民用航空发展规划中提出要大力引导无人机创新发展，积极石展服务领域，完善法规标准等。以江苏、浙江、广东为代表，地方政府积极响应国家政策，推动无人机在各个行业的应用。进入2024年，工信部关于支持低空经济的一系列频谱及产业发展政策也将陆续出台。 出台了一系列支持和鼓励政策。 美国持续推动无人机在商业领域应用，并以载人级无人机的商用为最终标。2013年，美国联那期空管理局(FAA)在《FAA现代化与改革法案》提出等无人机融入美国国家空域系统（NAS)，开启了民用无人机商业化的时代，为基于无人机的低空经济发展奠定了重要的法律和政策基础：FAA于2017年局动无人机整合试点计划（IPP），鼓励地方政府、私营部门与联邦政府合作，共同探索无人机技术的安全性和实用性，加速无人机技术在交通、公共安全、农业等领域的应用。美国国家航空航天局（NASA)在2018年提出由无人机系统交通管理（UTM)）到域市空中交通、再到先进空中交通(AAM)的演进路线，进一步推动无人机行业的创新发展9]。 3.4监管驱动 低空经济的进一步发展和规模扩大，必将引发飞行风险不断上升。无人机运行风险主要分为：撞击位于地面的第三方、碰撞处于空中的第三方、碰撞关键设施三种类型4。此外，无人机在飞行过程中还可能涉及到隐私泄露、数据窃取、网络劫持等方面的风险。面对无人机运行过程中的多样化风险，无人机监管力度逐渐加强已成为规范低空经济发展的主要趋势之一。 欧盟从监管和技术同时出发，积极探索素先进的空或管理系统，推动无人机商业化发展，2014年，后动《欧洲无人机战略1.0》，建立了基的无人机运行框架，推动无人机技术在民用领域的应用，2017年，提出U-Space计划，建立一个支持大规模无人机运营的空域管理系统，2022年，欧委员会通过了《欧洲无人机战略2.0》，提出更加先进的安全框架和技术要求，借助人工智能、机器人和移动通信等关键技术，打造一个创新且竞争力强的无人机行业[], 国际组织及各国对无人机领域都采用适航管理与运行风险相结合的监管思路，健全监管体系、研发飞控平台，多措并举推动行业规范发展。国际无人机规章制定联合体(JARUS)将无人机运行分为开放类、特定类和审定类进行管理，并明确采用特定运行风险评估(SORA)方法对无人机运行进行评估和监管[1]。欧洲航空安全局(EASA)根据无人机的运行风险进行分类注册监管，对不同级别的无人机重量、飞行授权、驾驶员资格等作出规定，并推出U-space数字化服务、监管平台[20]。 中国自2013年开始对低空经济全面布局，先后发多项政策支持无人机行业发展。2016年，国务院颁布的《“十三五“国家战略新兴产业发厦规划》中明确无人机作为发展重点之一。2019年，民航局发 美国FAA针对运行用途将无人机进行分类管理，发布管制空域、适航审定规则等规范无人机飞行管理，同时通过法案授权对无人机采取行动检测、识别、监控等手段以减轻无人机对某些设施或资产带来的风险(71]。 驶资质、监管信息平台、飞行计划申请等内容作出规定2)。日本、澳大利亚等国也针对无人机监管作出相关规定和指引23]。国际组织及各国的监管逐浙从概念框架向规范细则演进，关注无人机安全间题，建立无人机制造、注册、运行全周期监管体系，均需要数字化的监管平台或手段支持，推动行业迈入更安全、有序、规范、完善的新发展阶段。 中国国务院、中央军委发布《无人驾驳航空器飞行管理暂行条例》，对无人机生产制造、管控空域、驾 典型应用场景04 从民用无人机在各大行业应用的成熟度及市场空间看，娱乐消费级市场发展已过巅峰时刻，市场增长