【小哈划重点:有了5G技术的支持,低空智联网得以构建起“空-天-地”一体化网络,即卫星、高空基站、地面基站相互协作,实现对低空全域的无缝覆盖。航空器无论飞行在城市上空还是偏远地区,都能始终与网络保持连接,获取精准的导航信息和实时交通状况。】
随着无人机系统创新技术和应用的不断发展,未来的天空将不再是飞鸟与有人机的专属领地,而是充满各种智能飞行器的立体交通网络——物流无人机在楼宇间配送货物,空中巴士高效接送乘客,农业无人机在田野上空精准作业,应急救援无人机快速飞赴危险灾区……推动这场空中革命的关键技术之一,就是5G+低空智联网。
低空智联网
助力低空经济腾飞
作为当下备受瞩目的综合性新经济形态,低空经济聚焦于3000米以下低空空域内的多场景飞行活动。它依托先进的航空技术、通信技术以及人工智能技术,以无人机和eVTOL(电动垂直起降飞行器)等新型航空器为载体,正以前所未有的态势推动交通、物流、巡检、农林植保、应急救援等多个领域的变革。
相比于高空运输业务,低空需要承载多元航空器的常态化高密度飞行,加之低空环境的复杂性,导致现有高空航空通信技术难以支撑,迫切需要构建高效的低空治理体系,低空智联网在此背景下应运而生。
低空智联网以5G技术为核心通信枢纽,凭借其低时延、高可靠、大带宽的特性,构建起航空器与地面控制中心、航空器之间的实时数据交互通道。
低空智联网推动万物互联(制图/ 周游)
· 在飞行测控方面 低空智联网为航空器打造出精准可靠的“神经系统”,结合通感一体化和智能控制技术,实现高精度实时控制,让航空器能灵活应对复杂环境。例如,当eVTOL搭载乘客飞行时,地面控制中心可通过网络实现精细化管理,让有限的低空资源得到最大化利用。
· 在空域监管方面 低空飞行场景中的每架航空器都是一个移动的信息节点,需要低空智联网作为“血液系统”,不断传输位置、速度、飞行状态等关键数据。例如,当多架物流无人机在城市楼宇间穿梭时,智联网能让它们实时共享航线信息,避免碰撞。
· 在业务应用方面 低空智联网作为“视觉系统”,为航空器快速传输高清视频、传感器数据等大容量信息提供支撑。例如,搭载高清摄像头的无人机在应急救援时,能快速传输灾区现场的高清视频,让救援指挥中心及时了解情况,精准制定救援方案,大幅缩短响应时间。
此外,为了适配低空飞行任务的多样化需求,低空智联网在技术架构上进行了针对性设计。
· 在网络覆盖方面 在城市枢纽、物流园区、农田牧场等重点区域部署专用基站,就像为低空架设了专用通信走廊,既避免与地面用户争抢网络资源,又确保低空设备联网稳定。
· 在数据处理方面 低空智联网整合了边缘计算节点,让航空器的实时数据能在就近节点得到快速分析处理。例如,根据农业无人机拍摄的农田图像可即时生成病虫害分析报告,无需传回远程云端,大幅提升响应效率。
结合空域信号优化技术,3000米以下低空空域,哪怕是峡谷和高楼阴影等复杂环境,也能保障低空航空器“看得见、叫得着、控得住”。
5G赋能“空-天-地”
一体化低空智联网
为了保障数以万计的航空器在低空安全、有序运行,5G网络凭借其“高带宽、低时延、广连接”的特性,让低空智联网从设想变为现实,同时也为航空器带来了全方位的智能化升级,使其变得更加聪明、安全。
· 在传输速率方面 5G网络峰值速率可达20Gbps,足以支持8K超高清视频的实时回传。
· 在时延方面 5G终端到基站的时延可压缩到1毫秒级别。
· 在连接密度方面 5G可在每平方公里支持百万台终端连接,为大规模无人机集群应用提供了可能。
有了5G技术的支持,低空智联网得以构建起“空-天-地”一体化网络,即卫星、高空基站、地面基站相互协作,实现对低空全域的无缝覆盖。航空器无论飞行在城市上空还是偏远地区,都能始终与网络保持连接,获取精准的导航信息和实时交通状况。在山区等地形复杂的区域,传统通信信号容易受到阻挡而减弱或中断,而一体化网络能够通过卫星中继等空、天、地协同的方式,确保航空器与地面的通信畅通无阻。
5G赋能“空-天-地”一体化低空智联网(制图/周游)
低空智联网在城市管理与低空旅游中的应用(制图/周游)
与北斗导航、人工智能等前沿科技的深度融合,更是让低空智联网如虎添翼。我国自主研发的北斗导航系统为低空航空器提供了高精度的定位服务,航空器通过实时获取北斗卫星传来的精准位置信息,结合自身的飞行数据,可实现更加精确的导航和路径规划。无论是在高楼林立的城市,还是在偏远的山区、海洋等区域,北斗导航与5G的协同工作,都能引导航空器始终沿着最优航线飞行。
人工智能技术在低空智联网中的应用则让航空器变得更加“聪明”。通过对海量飞行数据的挖掘和学习,人工智能算法能够实现航空器的智能避障、自主决策和协同调度。特别是在航空器编队执行任务的场景下,可以根据每架航空器的任务优先级、飞行状态、位置等因素,对它们进行合理的规划和调度,确保整个飞行任务高效、安全完成。
在实际应用场景中,“空-天-地”一体化网络的优势得到了充分体现。在应急救援领域,当发生地震、洪水等自然灾害时,地面通信设施可能遭到严重破坏,导致救援工作受阻。此时,搭载5G通信设备的无人机可以迅速升空,作为空中通信中继节点,将地面救援人员与指挥中心连接起来,实现信息实时传递。同时,利用北斗导航的高精度定位功能,救援无人机能够快速定位被困人员,并通过搭载的生命探测仪等设备,为救援人员提供准确的救援信息。同时,传感器采集到的数据经过智能化处理,可以辅助救援人员制定最佳救援方案,提高救援效率。在城市低空交通管理方面,一体化网络能够实时监测城市低空的交通流量、航空器位置等信息,并通过智能分析和预测,及时协助交通管理部门优化调整飞行路径,避免出现交通拥堵和碰撞事故。
5G+低空智联网为低空经济开辟了广阔前景,未来eVTOL将成为城市交通的重要组成部分,与地面交通形成立体体系缓解拥堵;无人机配送将更普及高效,甚至能运输大型货物;低空旅游或成热门,游客可乘坐航空器,从空中俯瞰自然风光和城市景观……相信在5G+低空智联网等技术的持续创新推动下,结合产业转型升级和空域资源高效配置,未来的航空生态将更加繁忙有序,为我们描绘出一幅充满科技感与便利性的立体生活画卷。
作者信息:中国工程院院士 空中交通管理系统全国重点实验室
(责任编辑 / 李银慧 美术编辑 / 周游)