在低空行业的这一年

0 评论 2312 浏览 4 收藏 15 分钟

在低空行业中,我有些想法想与大家分享,篇幅或许稍长,望各位大佬能抽空一阅,也恳请行业精英们不吝赐教、予以指正!

常言 2024 年是低空元年,能开启一个行业的元年,着实是了不起的成就。当下,从各地低空政策的推出、低空产业关联企业数量的增长、低空法规的颁布,乃至低空司的设立,均可看出低空经济在国家层面备受重视。

我曾就职于一家国企,工作稳定,收入虽不及互联网企业,但也足以维持生计。因工作具有创新性,机缘巧合之下,我投身低空行业,摸索低空产品。而后又因特殊机遇,被公司派往当地另一家国企单位,参与低空经济基础设施建设工作。在此过程中,我收获颇丰,也深刻体会到这个行业发展的艰难。今日,我想客观地提出一些问题,并非针对特定个人或厂商,只是单纯为了推动低空行业发展,探寻解决之道。

从基础设施建设层面来看,低空运行离不开通信、导航、监视、反制、气象等关键要素。

在通信方面,当前大力倡导 5G(后文会提及 5G – A)。然而,无论是移动的 2.6GHz、4.9GHz 频段,还是电信联通的 3.4GHz – 3.6GHz 频段,若要实现空域 600 米以下全覆盖,必须新建站点且分层建设。其中,0 – 120 米可借助旁瓣(具体细节在此不做详述)实现覆盖;120 – 300 米需通过调整参数和张角来达成;300 – 600 米则可能需要专用的大张角对空基站,且成本高昂。此外,三家运营商的核心网目前难以合并,移动与电信、联通的核心网融合难度颇高。因此,城市低空网络至少需要两张同等覆盖能力的网络。值得一提的是,5G 基站单站覆盖面积约 1 – 2 平方公里,对于动辄数千平方公里的空域而言,其投资规模堪称巨大。

当然,看待问题需辩证分析。能否依据高热度航线规划建站呢?答案是可行的。但从无人机运营商角度而言,空域审批后,航线设计与起降计划应具备灵活性。除基础运输和医疗物资运输的点对点应答外,能真正实现 C 端经济的主要是外卖、跑腿、闪送等小物流场景。而此类场景需要极为灵活的航行计划与路线,由此可见,要实现小物流配送,就需实现全域 5G 覆盖,可运营商是否有能力应对,尚是未知数。另一方面,无人机运营商对 5G 并不青睐,因其使用价格高昂,他们更倾向于惯性导航或视觉导航方案。使用 5G 会使单程成本大幅增加,甚至连 RTK 技术他们都较少采用,毕竟物流公司对单程成本的敏感度极高,精确到几毛几分。

所以,从技术层面来讲,难以确保 0 – 600 米通信全域覆盖的连续性与高覆盖率;从市场角度看,商业飞行接受 5G 方案存在较大难度。

或许有人会问:低轨卫星通信是否可行?这是个很好的问题。从技术层面而言,低轨卫星通信是可行的,但目前还需等待其组网完善,同时也要关注使用成本问题。

还有人会问:使用其他广覆盖通信频段是否可行?1.4GHz 频段是一种不错的选择,但也存在几个关键问题:

  1. 虽然在城市场景中,其单站覆盖半径可达 10 公里,且小区边缘速率能保持在 2Mbps,但容量有限。当然,通过增加基站数量可提升容量,且其整体建设成本、使用成本、运维成本以及能耗成本相较于 5G 基站要低得多。
  2. 1430MHz – 1438MHz 为警用航空器频段,无法对外使用;1439MHz – 1444MHz 供其他航空器使用;1447MHz – 1467MHz 是政务专网频段。简言之,该频段主要用于专用网络。尽管低空运行需要对航空器进行实时监管,图传数据十分重要,但飞行数据尤其是对地视频数据进入政务网虽更有利,可目前相关管理办法并未对此作出明确要求,各地综合管理平台多运行于公网。
  3. 存在无管委授权问题。并非随意可用,无管委对 1447 – 1467MHz 频段的规划还是十年前的,能否推动修改,取决于行业头部力量的博弈。
  4. 还有一个隐性问题,网联盒子是为无人机提供通信服务的关键模块,需要适配相应软件,而软件部署涉及业务平台与核心网所在网络的对接,实际操作中会遇到诸多问题,不过相对低空行业整体而言,此问题尚在可解决范畴。

另外,从无管委角度出发,目前原则上不允许 4G/5G 作为无人机通信网络,对此我表示认同。

综上所述,目前低空各类航空器的网络通信问题尚未得到完美解决。

接下来谈谈低空的另一重要环节——监视。

监视工作源于政府对空域安全管理的需求,旨在对辖区空域内的飞行器进行全面、实时的探测与感知。

当前,通常将无人机从管理角度分为合作无人机与非合作无人机,核心判断依据是其是否主动广播发送标准报文。不过,此判断标准的合理性仍有待进一步探讨。理论上,只要能实时向地区综合管理平台及国家综合管理平台推送自身飞行状态和数据的无人机,都应纳入合作范畴,毕竟报文的主要作用是明确自身位置(动态报文)及关联实名信息(静态报文)。

之所以强调这一点,是因为目前主要使用 remoteID 识别器接收报文。依据《民用微轻小型无人驾驶航空器运行识别最低性能要求(试行)》,RID 采用 2.4GHz/5.8GHz 通信频段,即常见的 WIFI 频段。在此频段下,底噪干扰问题严重,家家户户的 WIFI 都可能对其造成影响。而更为关键的是,飞机厂家对 RID 发送模块的功率配置并无明确标准。无管委基于电磁环境因素,规定其功率需小于 500mW,这就导致判断一架无人机是否为合作无人机存在不确定性,如同薛定谔的猫,存在能收到报文和收不到报文两种可能。不过,相对而言,这一问题较易处理,其防范程度有限,并非难以攻克的难题。接下来,再看看针对非合作无人机的探测问题。

在空域安全监视环节中,对于非合作无人机的探测能力至关重要。目前有多种常见探测设备,如 5G – A、TDOA、AOA、CRPC 协议解析、低空雷达、无线频谱探测、光电探测等。

先谈谈近期备受瞩目的 5G – A。在此主要探讨其在探测方面的作用。无论是移动的 4.9GHz 频段还是电信联通的 26GHz 频段,其原理都是将基站转化为小雷达,在向外发射电波的同时接收反射波,通过算法解析所探测到的物体。当识别为无人机且该位置无合作目标时,即判定为非合作无人机。

5G – A 的优势在于不仅提升了基站通信容量和速率,还赋予了基站探测功能。若基站广泛分布,其探测能力也将无处不在。

然而,美好的事物往往存在瑕疵。5G – A 在探测方面存在以下重要问题:

  1. 其探测高度依赖算法,但目前三大运营商尚无法通过算法对返回波束进行精准测算,在实际场景中,飞鸟、塑料袋、气球、飘荡的高压线、路面汽车、航模、风筝等物体都可能引发 5G – A 的误判,并生成看似合理的轨迹。
  2. 虚警率过高,这一方面归因于其无法准确识别目标,另一方面则是算法融合问题。当前业内通过构建多模态感知体系提升探测能力,即将多种设备组合使用,实现多重数据来源互补。在 5G – A 出现之前,TDOA/AOA/低空雷达/频谱探测/光电监测/协议解析等已形成相对成熟的多模态感知体系,实力较强的解决方案提供商也在不断优化后台算法。但 5G – A 的高虚警率融入后,形成了木桶效应,导致整个体系的可信度降低。而且 5G – A 自身无法单独构成有效探测体系,其在整个探测体系中的定位较为尴尬,犹如“外来和尚”却难以念好经。
  3. 高功耗是一个隐蔽但不容忽视的问题。仅 5G – A 的感知模块部分,功耗就约达 400 瓦且全年不间断运行。虽然单看单个基站似乎影响不大,但考虑到 1000 平方公里大约需要 1300 个 5G – A 基站,其整体运行能耗支出极为可观。
  4. 定位精度欠佳。目前 5G – A 的探测定位误差在水平方向可达 30 米左右,高度方向约 40 米左右,这在低空运行管理中是需要进一步优化的。此外,运营商之间也存在竞争,电信联通对自家 26GHz 毫米波感知技术颇为自信,认为优于 4.9GHz 频段。但需要注意的是,26GHz 频段尚未获得无管委授权使用。实际上,移动也在对 26GHz 频段进行探索研究。虽然从物理特性上看,高频段相对低频段具有一定优势,但在未获得合法授权的情况下,其应用仍需谨慎观望。
  5. 关于 5G – A 感知单元覆盖范围小、对底噪造成污染、无法感知悬停设备等问题,在此不再赘述,以免引发不必要的争议。

对于其他探测设备,简要介绍如下:TDOA 采用时差法定位,精度仍不稳定,误差可达十几米;CRPC 协议解析在长期攻防中具有一定优势,可将非合作无人机的动态信息掌握得如同合作无人机一般,但该系统需要多次解析协议才能成功,一旦成功解析,便会形成记忆库,类似病毒库升级。打个比方,就像低配版的圣斗士,对于同一招式,需要多次应对后才能免疫,但在低空攻防场景中,一旦遭受攻击,可能就会对整个低空行业造成严重影响,这个行业既充满机遇又十分脆弱。需要注意的是,该系统对静默无人机无效。低空雷达由于其特性,无法在居民生活区部署,因此需谨慎使用。相控阵雷达比普通雷达稍微隐蔽一些,不那么容易被投诉,是另一种选择。但成本原因不建议大范围使用。

至于导航、反制、气象等方面的设备,在此暂不展开详述,这些领域主要由专业部门负责解决相关问题。

说了这么多,并非是我在唱反调,相反,我对这个行业满怀热爱。无人机在军事、医疗、农业、政务、安全、应急、勘探等众多领域都发挥着无可替代的作用。

在试点城市大力开展基础设施建设后,却发现各厂商提供的产品与宣传相差甚远。因此,真心希望各位大佬能否提供更好更先进的技术或者解决方案,共同推进低空经济的基础建设,让这个行业真正的安全的飞起来、火起来。

以上内容主要涉及基础设施建设设备方面,关于空中管廊规划以及如何实现低空经济的可持续发展等问题,日后有机会再另行探讨。

再次强调,我所阐述的是行业现状与问题,并非针对特定对象,只是希望能尽早揭示问题,大家群力群策,共同推进解决。如有误解之处,还望各位大佬不吝解惑与指正。同时,针对现存问题,若有更好的解决方案或先进技术,也请各位慷慨分享。我真心希望能与志同道合之士共同推动低空行业的发展。

本文由 @果汁儿 原创发布于人人都是产品经理。未经作者许可,禁止转载

题图来自Unsplash,基于CC0协议

该文观点仅代表作者本人,人人都是产品经理平台仅提供信息存储空间服务

更多精彩内容,请关注人人都是产品经理微信公众号或下载App
评论
评论请登录
  1. 目前还没评论,等你发挥!