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中國信科陳山枝:低空智聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)

2024年9月4日 16:29  CCTIME飛象網(wǎng)  

飛象網(wǎng)訊 9月4日,2024中國信息通信業(yè)發(fā)展高層論壇上,中國信科集團(tuán)副總經(jīng)理、總工程師陳山枝博士發(fā)表了低空智聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)的精彩演講,對低空智聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)做了深入淺出的分析。以下是演講主要內(nèi)容:

陳山枝首先介紹了低空經(jīng)濟(jì)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。黨的二十屆三中全會提出“發(fā)展通用航空和低空經(jīng)濟(jì)”,給產(chǎn)業(yè)屆帶來的全新的發(fā)展機(jī)遇。隨著低空經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、低空飛行器數(shù)量不斷激增,應(yīng)對不當(dāng),將會出現(xiàn)類似地面交通的交通事故、交通擁堵、能源消耗等問題。而且一旦發(fā)生空中交通事故,其嚴(yán)重性與后果遠(yuǎn)大于地面交通事故。

陳山枝指出,低空飛行場景特征與需求主要包括四個方面:一是空中交通的管理,面對數(shù)量龐大的無人飛行器,需要建立高效、安全、統(tǒng)一的空中交通管理體系。二是無人飛行器的飛行安全,飛行器在復(fù)雜的交通環(huán)境中飛行,可能出現(xiàn)飛行器間的碰撞、與建筑物或其他障礙物的碰撞等風(fēng)險,需要被有效地規(guī)避。三是低空飛行與空中交通的通信。涉及衛(wèi)星通信、飛行器間通信技術(shù)、空對地網(wǎng)絡(luò)、地對空網(wǎng)絡(luò)、地面蜂窩網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)。四是無人飛行器的感知和數(shù)據(jù)處理能力。無人機(jī)會根據(jù)使用用途配備不同的傳感器,及時處理從傳感器獲取的大量數(shù)據(jù)是一項(xiàng)龐大而復(fù)雜的任務(wù)。全覆蓋的高性能通信網(wǎng)絡(luò)是無處不在的空中飛行器正常運(yùn)行的基礎(chǔ)保障。

陳山枝講到,低空經(jīng)濟(jì)對網(wǎng)絡(luò)的通信和感知兩個方面具有較高的要求。從通信角度看,要為各種低空應(yīng)用業(yè)務(wù),在低空區(qū)域內(nèi)提供高帶寬、低時延、高可靠、廣域連續(xù)通信能力,滿足對飛行控制、以及用戶數(shù)據(jù)的傳輸需求,典型業(yè)務(wù)需滿足25Mbps的回傳要求。從感知的角度看,低空典型業(yè)務(wù)感知性能要能夠?qū)?.1平方米RCS的無人機(jī)在1000米范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)10~20米精度的感知,并且單個通信小區(qū)可以支持32個目標(biāo)的感知,感知刷新的速率不大于1秒,同時低空感知需具備“無死角、低成本、全天候、高精度”。

基于以上的需求,陳山枝認(rèn)為要讓低空飛行器“通得著、測得準(zhǔn)、管得住”,低空網(wǎng)絡(luò)建設(shè)主要面臨4大痛點(diǎn):一是覆蓋問題,低空空域高度可達(dá)地面以上1000m,需要實(shí)現(xiàn)對空立體覆蓋。二是傳輸速率,無人機(jī)普遍要求有視頻或圖片回傳,普遍要求在每秒幾十到幾百兆速率。三是感知受限,低空環(huán)境復(fù)雜,監(jiān)管部門難以第一時間發(fā)現(xiàn)低空空域中不合理和不合法的飛行行為。四是導(dǎo)航定位問題。低空活動頻次高,高密度飛行,導(dǎo)航模式需要更加數(shù)字化、精細(xì)化,需要通信設(shè)施支持?傊硞單項(xiàng)通信技術(shù)難以解決上述問題。

陳山枝提出要研究“異構(gòu)融合的低空智聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)”,即以5G-A網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ),自組織網(wǎng)絡(luò)和飛行器間(A2X)通信系統(tǒng)為補(bǔ)充的立體協(xié)同覆蓋的低空智聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),形成與地面二維覆蓋不同的三維立體覆蓋網(wǎng)絡(luò),解決低空飛行中的通信、感知、管控以及數(shù)據(jù),護(hù)航低空經(jīng)濟(jì)安全發(fā)展。

陳山枝強(qiáng)調(diào),低空智聯(lián)網(wǎng)本身也是資源受限系統(tǒng),受到空域資源、網(wǎng)絡(luò)資源、頻譜資源等資源的限制,面臨下面六個方面的挑戰(zhàn)。1:低空智聯(lián)網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一認(rèn)證、統(tǒng)一管理的問題;2:滿足不同飛行速度,特別是高速飛行的移動性管理問題;3:立體通信覆蓋帶來的無線信號干擾管控和場景感知問題;4:有限的地面、空域和頻譜資源協(xié)調(diào)共用的問題;5:飛行器群組的管理和通信問題;6:大規(guī)模低空飛行的安全、效率問題。

陳山枝指出,以下關(guān)鍵技術(shù)將助力低空智聯(lián)網(wǎng)更好的解決以上挑戰(zhàn):

● 低空智聯(lián)網(wǎng)接入認(rèn)證技術(shù),通過無人機(jī)可信標(biāo)識(CAA-Level UAV Identity)對低空飛行器機(jī)實(shí)現(xiàn)可信接入和高效、可靠管理,是整個低空網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)高效可靠管理的基礎(chǔ)。5G-A系統(tǒng)中已經(jīng)引入無人機(jī)可信標(biāo)識技術(shù)。

● 5G-A通感一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)檢測與追蹤、環(huán)境檢測與重構(gòu),為低空經(jīng)濟(jì)提供可靠的、增強(qiáng)型解決方案,也是目前5G-A發(fā)展的重點(diǎn)方向。

● 5G NTN 衛(wèi)星通信技術(shù)為低空智聯(lián)網(wǎng)提供全域無縫的覆蓋,特別是彌補(bǔ)5G地面移動通信沒有覆蓋或難以覆蓋的空域通信需求。

● 低空智聯(lián)網(wǎng)移動性管理技術(shù),針對空地融合的低空智聯(lián)網(wǎng),研究跨域的移動性管理方案,包括無人機(jī)在地面基站之間的移動性、無人機(jī)在地面和衛(wèi)星的移動性、低軌衛(wèi)星的高動態(tài)移動性。

● 高效靈活的無線自組織技術(shù),支持低空飛行器群組內(nèi)直接通信,不需要通過中心化的基礎(chǔ)設(shè)施支持,可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)通信、點(diǎn)對多點(diǎn)通信、無中心Mesh通信,便于更加快速、便捷、高效地部署,適應(yīng)各種復(fù)雜環(huán)境無線寬帶傳輸。

● A2X通信技術(shù)可實(shí)現(xiàn)低空交通中各個飛行器間直接可靠的信息交互,飛行器間兩兩交互包括飛行器精確位置和飛行數(shù)據(jù)(如速度、高度及飛機(jī)是否轉(zhuǎn)彎、爬升或下降等),確保規(guī)避飛行器間碰撞,有效保障飛行安全,有效解決空交通中的安全問題和城市空中交通管理問題。A2X通信技術(shù)可以通過C-V2X通信技術(shù)升級完成,目前中國信科團(tuán)隊(duì)已經(jīng)布局。

● 構(gòu)建低空智能立體網(wǎng)格安全體系,采用數(shù)字孿生、移動通信、大數(shù)據(jù)、AI人工智能等多領(lǐng)域的融合技術(shù),通過數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)、技術(shù)三者融合,實(shí)現(xiàn)從面向系統(tǒng)的平視管理到面向多維網(wǎng)格的立體管理轉(zhuǎn)變。

● 無線測試技術(shù)解決方案,低空智聯(lián)網(wǎng)的立體性、融合性、廣泛性,帶來了許多新的應(yīng)用場景,需要進(jìn)行針對性的測試來滿足特定的通信需求和應(yīng)對無線干擾問題,包括移動通信測試、A2X測試、衛(wèi)星測試等,來推動低空智聯(lián)網(wǎng)的立體性、融合性、廣泛性應(yīng)用場景通信環(huán)境成熟和發(fā)展,

最后,陳山枝提到,中國信科將在5G/5G-A移動通信、衛(wèi)星通信、A2X(C-V2X)通信、自組織通信等技術(shù)積累與產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)上,通過發(fā)揮三大核心功能和四大核心競爭力,全面支持低空智聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,圍繞低空智聯(lián)網(wǎng)的整體技術(shù)架構(gòu),進(jìn)行了關(guān)鍵鏈條的產(chǎn)業(yè)布局,護(hù)航低空經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。

編 輯:孫秀杰
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