本文基于未来移动通信论坛2025年4月《泛在安全低空数智网技术体系》白皮书,删掉了宣传性的表述,借助豆包给出一些启发性的总结(确实总结的很全面)。
一、白皮书核心定位与技术背景
1. 问题来源
低空空域开放后,无人机规模化运行带来飞行安全、交通安全、公共安全系统性风险。 现有系统孤立、条块分割,导致低空目标难感知、难协同、难管控。 传统通航管控体制不适配低空海量、异构、高频次、超视距运行需求。
2. 核心技术目标
构建感知—定位—通信—管控—业务一体化低空数智底座,实现:
全时空连续覆盖 多域信息融合 高精度定位 低时延高可靠通信 独立可管可控 跨域互操作 群体智能协同
3. 顶层技术架构:五网融合
感知网:多域融合低空探测 定位网:多源联合高精度定位 通信网:空地/空空智能机器通信 管控网:传控分离智简管控网络 业务网:分级运行服务与态势应用

泛在安全低空数智网络层次
二、核心技术体系
(一)多域融合网络化低空感知技术
1. 通信感知一体化(ISAC)
技术路线:5G-A/6G空口通信与感知共硬件、共频谱、共帧结构。 实现模式: 带内耦合:基带/射频/天线共享,感知符号嵌入通信时隙。 带外分离:基站站址复用,感知与通信独立通道优化。 关键能力: 利用DMRS、自定义雷达符号实现目标测距、测速、测角。 空口时延:15ms 传输速率:>2Gbps 测距分辨率:1.5m 3.5GHz频段感知距离:1.6km 可连续探测:RCS≤0.1㎡微型无人机目标 工程价值:把蜂窝基站变成低空泛在探测节点,补雷达盲区。

感兴趣可以学习一下仿射频分复用(Affine Frequency Division Multiplexing,AFDM),天生就是“线性调频波”(类似毫米波雷达原理)
2. 低空电磁环境感知
技术对象:电磁干扰、非授权飞控信号、辐射源指纹。 核心能力: 信号调制识别(AMC) 辐射源个体识别(多维特征+本征属性) 协议盲解析(4G/5G/LTE飞控信号栈解析,前期公众号有写) 实现流程: 基带采样→小区搜索→PBCH/PCFICH盲检→PDCCH解码→DCI解析→用户行为感知→异常识别与定位。 价值:实现电磁态势可观测、干扰可定位、非合作目标可识别。

(二)多源联合低空高精度定位技术
1. 蜂窝网络载波相位定位
技术原理:提取OFDM载波相位,转化为距离观测值,解算整周模糊度。 对比优势: 不依赖带宽,精度由载波波长决定(3.5GHz≈8.6cm)。 定位精度:分米级~厘米级 覆盖能力: 无卫星信号区域(室内、隧道、地下、高楼遮挡)可用。 部署模式: 集中式:基站侧解算 分布式:机载解算(低时延、自主可控)

2. 多站主被动协作定位
技术逻辑: 利用多基站收发信号时延相关性、互易性,实现主被动数据融合。 提升手段: 相位校准,提升信噪比 主动信号构造被动观测,降噪 距离矢量相位估计,提升分辨率 价值:解决通感一体单站精度不足、覆盖不均问题。

(三)空地协同智能机器通信技术
前言:无人机主要使用 2400-2476MHz和5725-5829MHz两个开放频段完成遥控、遥测、信息传输等直连通信。由于低空空间临近地面,2.4 和5.8两个开放频段非常拥挤,虽然采用改进的信道选择与抗干扰技术可以提高数据传输性能,但随着低空经济的推广,开放频段的信道拥挤状况只会愈加严重。考虑到低空经济的持续发展,已有大量无人机采用公众移动通信网完成信息传输任务,以利用公众移动通信网的丰富频率资源和成熟的生态环境。随着低空终端数量的增长,地面的公众移动通信网可以通过适当调整天线角度等方式,对低空空域进行更完整的覆盖。
1. 低空空地通信:5G-A RedCap【Reduced Capability】
标准依据:3GPP R17/R18 技术裁剪: 最大带宽:20MHz 峰值速率:~10Mbps 天线配置:最低1T1R 成本与功耗: 终端复杂度降低,成本下降约60% 保持5G低时延、高可靠、网络切片能力。 适用链路:无人机飞控链路、中等带宽图传。
在R18版本中,最大传输带宽缩减至20MHz,单用户最大峰值速率从R17的百兆以上降为10Mbps,通过降低收发天线数目(最低 1T1R)及最大调制阶数(如 64QAM),极大降低了终端复杂度(终端成本降低约 60%)
2. 语义通信
架构:信源—信道联合编码,共享知识库,只传语义特征。 增益:相同视觉质量下,数据量降低最高60%。 场景:城市窄带条件下高清视频回传。

3. 低空直通通信:A2X(Aircraft-to-Everything,3GPP R18)【待学习?】
技术同源:地面C-V2X(LTE-V2X + NR-V2X,这里C表示Cellular) 接口: PC5:空空/空地直通(低时延) Uu:蜂窝广域覆盖 关键指标: PC5时延:<3ms 通信距离:城区300–500m,开阔地约1km 传输速率:<1Gbps(毫米波) 核心作用: 实现无人机自主避撞、态势共享、编队协同,弥补机载传感器不足。
(四)传控分离的智简管控网络技术(最核心创新)
1. 技术逻辑:业务网与管控网物理/逻辑隔离
业务通道:无人机作业、图传、巡检、物流(走互联网/运营商网络)。 管控通道:独立低空飞行管控网,负责飞行监管、指令下发、超控、审计。
2. 管控网五大功能实体
UAGF:无人系统网关功能 → 多制式接入适配、飞控链路锚点 UACF:无人系统控制功能 → 移动性管理、跨域移交、接续控制 UARF:无人系统注册功能 → 身份认证、属性管理、权限控制 UAMF:无人系统管理功能 → 多源感知融合、空域态势生成 UANF:无人系统网络服务功能 → 数据订购、跨域开放、安全共享
3. 算网一体资源管控
采用CUPS架构,UPF边缘分流。 用APN/DNN实现管控业务与运营业务切片隔离。 边缘计算(MEC)卸载机载AI任务,降低无人机功耗。 空—时—算—频资源联合调度,支持大规模集群。
4. 跨域互操作架构
三级部署:区级→省级→国家级 区级:实时管控、属地自治 省级:属性汇聚、跨区协调 国家级:全局态势、标准统筹 跨域移交:拜访域UACF与归属域UACF协同,控制权无缝切换。

(五)群体智能低空态势演化技术
1. 核心问题
多机航迹规划复杂度爆炸(kⁿ量级) 用户均衡与系统最优难以兼顾 低空三维时空相关性强,拥堵易扩散
2. 技术方案
分层决策: 局部空域:演化博弈→用户均衡选路 全局空域:蒙特卡洛树搜索(MCTS)→态势推演 MCTS五步流程: 选择(探索优先) 扩展(策略生成) 剪枝(降低复杂度) 评估(仿真奖励) 反向传播(更新价值) 目标: 实现千架级无人机动态无冲突航迹,提升空域利用率。
三、典型运行场景
1. 低空空域态势认知
通感一体基站+雷达+无人机BRID上报→UAMF融合→全域统一态势。 身份关联、轨迹关联、异常检测。

2. 低空飞行情报服务
信息方向:低空飞行管控网->【无人机和无人机控制器】 按无人机类型建立服务合约。 实时推送:气象、限飞区、冲突风险、推荐航迹。

3. 低空飞行管控(硬管控能力)
低空飞行监管及服务需具备对空中合作式无人机的超控能力 对合作目标:下发悬停、返航、降落、绕行指令。 对非合作目标:启动对抗手段(软/硬反制)。 全程可审计、可追溯、可闭环。

4. 跨域/跨省飞行移交
无人机跨区时,UAGF重锚定→UACF协商→UARF同步身份→管控权移交。 全程飞控链路不断、态势不丢、监管不停。
核心技术清单
通感一体化(ISAC)空口设计 多域电磁感知与辐射源识别 蜂窝载波相位高精度定位 多站主被动协作定位 5G-A RedCap空地通信 A2X空空/空地直通通信 语义通信轻量化传输 传控分离管控网络架构 UAGF/UACF/UARF/UAMF/UANF功能实体 算网一体与网络切片 跨域互操作与移动性管理 蒙特卡洛树搜索+演化博弈态势演化


