通信-通感一体化网络护航低空经济腾飞

证券研究报告·行业动态通感一体化网络，护航低空经济腾飞分析师：刘永旭liuyongxu@SAC编号:S1440520070014分析师：阎贵成yanguicheng@SAC编号：S1440518040002SFC编号：BNS315分析师：武超则wuchaoze@SAC编号：S1440513090003SFC编号：BEM208分析师：汪洁wangjietxz@SAC编号:S1440523050003分析师：曹添雨caotianyu@SAC编号:S1440522080001本报告由中信建投证券股份有限公司在中华人民共和国（仅为本报告目的，不包括香港、澳门、台湾）提供。在遵守适用的法律法规情况下，本报告亦可能由中信建投（国际）核心观点.2024年3月27日，工信部等四部门联合发布《通用航空装备创新应用实施方案（2024-2030年）》。方案指出，聚焦无缝通信与监视、数字导航、智能化空域管理等，发挥低空智联网技术联盟作用，配合推动低空智联网体系布局。站、卫星通信和定位、无人机等关键基础设施，形成一个协同的网络系统，提供无缝的通信和高精度感知服务，支持低.5.5G和6G演进的核心特征之一就是通感一体化。未来无线通信网络的发展要逐步走向高频段，而高频段的信号特征也更加适合应用于感知，因此在未来5.5G和6G网络的建设过程中，通信和感知体系同样非常重要，基于通信感知信息的专网指挥调度，也将在低空基础设施中发响应速度。具体来看，主要包括卫星导航和卫星通信，北斗导航系统已经规模化应用，当前我国已经具备“天通”、“蜂窝模组将进一步提升附加价值。富。建议重点关注5G-A基站建设、专网通信设备和指挥调度系统、卫星导航与卫星通信、物联网模组等产业链。三、以民航为例：公网三、以民航为例：公网+专网+卫星，指挥调度不可2024年3月27日，工信部等四部门联合发布《通用航空装备创新应用实施方案（2024-2030年）》。方案指出，聚焦无缝通信与监视、数字导航、智能化空域管理等，发挥低空智联网技术联盟作用，配合推动低空智联网体系布局。推动智能高效新型运行服务体系建设。加快5G、卫星互联网等融合应用，支持空天地设施互联、信息互通的低空智联网技术和标准探索。动试点地区政府与企业在低空监管服务基础设施、网络规划建设等方面协同，促进三维高精地图、气象数据、通信导航等公共信息开放。鼓励企业建设智能调度、动态监测、实时情报服务等为一体的飞行服务系统。推动新型基础配套设施体系建设。鼓励地方政府将低空基础设施纳入城市建设规划，加强与城市运输系统连接。支持探索推进楼顶、地面、水上等场景起降点建设试点，完善导航定位、通信、气象、充电等功能服务，形成多场景、多主体、多层次的起降点网络。低空经济存在广泛的商业化应用前景。例如，在城市监控方面，无人机可以搭载感知设备，实时传输视频和图像数据，帮助城市管理者进行交通监控、应急响应等工作。在农业领域，无人机可以进行作物监测、病虫害防治，提高农业生产效率和质量。 部门/办公室政策2023年6月国务院，中央军委无人驾驶航空器飞行管理条例2023年10月工信部等四部门绿色航空制造业发展纲要(2023—2035年)2023年11月国家空中交通管理委员会中华人民共和国空域管理条例例(征求意见稿)2023年12月中央经济工作会议打造低空经济等若干战略性新兴产业2023年12月工信部等四部门民用无人驾驶航空器无线电管理暂行办法2024年1月工信部等七部门关于推动未来产业创新发展的实施意见2024年2月中央财经委员会中央财经委员会第四次会议2024年2月民航局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）2024年3月工信部等四部门通用航空装备创新应用实施方案1.2低空经济发展离不开通信、感知网络，通感一体化是5.5G和6G的演进特征低空空域通常是指距地平面垂直距离在1000m以内的空域，根据不同地区特点和实际需要可延伸至3000m以内的空域，以垂直起降型飞机和无人驾驶航空器为载体进行低空作业。针对低空通信，由于低空飞行器智能化水平的提高，需要更高带宽对更广泛的飞行数据提供支持；针对低空感知，需要利用通信基站或卫星等设施来提高感知定位的精度。通感一体化技术是将通信与感知功能融合的创新方案，通过集成通信基站、卫星通信和定位、无人机等关键基础设施，形成一个协同的网络系统，提供无缝的通信和高精度感知服务，支持低空经济领域的各种应用。关键是能够主要依靠一张网解决通信感知问题。5.5G和6G演进的核心特征之一就是通感一体化。传统的通信基站可以提供高速率、高可靠的通信手段，感知能力尚不足，无法完全对低空经济活动进行支撑，而5.5G基站通过频率提升、天线和射频通道数量增加等方式，提升通信性能的同时增强感知能力。除此之外，基于通信感知信息的专网通信设备和指挥调度系统，也将在低空基础设施中发挥重要作用。 无人机与地面基站的通信感知无人机与卫星的通信感知无人机之间的通信感知资料来源：中兴通讯，中信建投1.3卫星通信和卫星导航是重要的补充手段卫星是通感一体化网络的重要补充手段，扩展了网络的覆盖范围，增强了网络的灵活性和响应速度。卫星通信是一种利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电波而进行的两个或多个地球站之间的通信，是支撑信息经济的重要基础设施。地面基站大多数用光纤来连接，偏远地区的基站由于地理、网络条件原因无法实现，或者投资性价比低。当前我国已经具备“天通”、“中星”等高轨卫星通信系统，低轨卫星星座建设工作也已经开启。北斗卫星导航系统具备高精度导航、实时定位、精确授时等能力，在地基增强系统的服务下可提供亚米级、厘米级的位置信息。2020年7月31日，北斗三号全球卫星导航系统正式开通，北斗系统进入全球服务新阶段。截至2022年底，国产北斗兼容型芯片及模块销量已累计超过3亿片，包括智能手机在内的具有北斗定位功能的终端产品社会总保有量超过12.88亿台（套）。图表5：无人机使用卫星通信资料来源：《无人机网络与通信》,cspplaza，中信建投1.4物联网模组：低空经济发展将带来新增需求拉动在低空经济场景中，端侧联网设备是实现通信功能的重要环节。5G、5.5G技术基于其更强大的通信能力和后续进一步具备的通感一体等能力，有望在低空经济通信环节充当重要角色，对应将打开蜂窝物联网模组新的需求空间，而通过结合边缘计算能力、AI技术等，蜂窝模组将进一步提升附加价值。以无人机场景为例，内置5G模组的无人机结合GNSS定位技术，可提前进行飞行路线规划，实现广覆盖、低成本的视频数据和遥感数据的采集。资料来源：通信产业报，广和通公众号，中信建投三、以民航为例：公网三、以民航为例：公网+专网+卫星，指挥调度不可2.1通感一体化可以用一张网络实现通信和感知功能通感一体网络（IntegratedSensingandCommunication,ISAC）是指用同一张网络实现通信和感知功能，整个通信网络可以作为一个巨大的传感器，通过从无线信号中获取距离、速度、角度信息，可以提供高精度定位、手势捕捉、动作识别、无源对象的检测和追踪、成像及环境重构等广泛的新服务。另一方面，感知所提供的高精度定位、成像和环境重构能力可以帮助提升通信性能，例如波束赋形更准确、波束失败恢复更迅速、终端信道状态信息（ChannelStateInformation，CSI）追踪的开销更低，实现“感知辅助通信”。政策高度重视低空经济，无人机、eVTOL在低空经济中扮演重要角色，利用网络协作通感一体化系统可以对无人机、eVTOL的飞行路径进行监控、管制、调度，助力低空经济的规模发展。 资料来源：中国通信学会，中信建投2.2通感一体网络应用场景 通过采集室内物品或人类活动影响下的空口信号，提取其中的有用感功能实体可以捕捉办公室内办公者的数量、位置和环境指标，利用通过多车环境感知数据共享，道路上的驾驶员可以获得其导航和路径规划。通感一体化路侧单元（RoadSideUnit,RSU）具备了部署位置优势和设施智能算力优势，获取多车的行驶状态并下发控制信息，车辆编队借助具备通感一体化能力的RSU，可以为车辆编队的通感一体化网络将提供广域快速感知、精准定位的能力。感知范围方知相互补充，实现感知范围的灵活调整；移动性方面，高铁等高速移动场景，可资料来源：中国移动，中信建投2.3.1通感一体关键技术-关联信道模型、通感一体波形设计通信与感知相关联的信道模型：传统通信信道模型与感知信道模型互相独立，不能反应通感一体化波形设计：通感联合的一体化波形设计可以提供额外的灵活性和自由度，提高感知与通信的整体性能。例如，在总发射功率和峰均功率比(PAPR）的约束下最小化下行多用户干扰（MUI），加入折中参数来调整感知与通信系统之间优先级。此外，正交时频空（OrthogonalTimeFrequencySpace,OTFS）调制等非传统波形的通感一体化波形通感一体化波束赋形技术：感知功能需要产生波束扫描效果，以实现更大范围的目标检测；靠稳定的大容量通信。massiveMIMO天线阵列可以产生大量的正交波束集，可以通过对波束方向的调控实现在相同或不同方向上通信和感知双重功能。资料来源：中国通信学会，中信建投通感联动的多址接入技术：数据链路层的多址接入技术是指多个用户接入一个公共的传输媒介进行相互通信时，需要赋予每个用户的信号不同的特征，以区分不同的用户。随着mMIMO技术的发展，移动网络具备基于波束方向的多用户传输能力。进而提出了基于空分多址的SDMA技术，可利用正交的空间波束集为多个不同方向的用户发送信息。发射端通过接收感知回波信号实现对接收端位置的探测与追踪，提升通信节点的空分多址接入效率。通感一体化抗干扰信号处理技术：通感一体化系统需搭载一副持续接收感知回波信号的阵列天线以及另一副随上下行通信需求切换收发状态的阵列天线，双天线之间存在干扰，可以采用物理隔离、数字自干扰消除等方式解决。 图表13：时分、频分、正交频分与码分多址结构示意图资料来源：中国通信学会，中信建投实现通感一体，移动网、核心网均需要改造。在接入网方面，基站和终端需要集成感核心网方面，需要引入感知单元，负责感知相关的控制平面和数据够支持感知相关控制信令和数据传输，这样可以实现感知能力的快速引入和部署，.技术路线二：从网络架构、网元功能、交互标识模型。相比第一种技术路线，该技术路线将感知功能和通信功能一体化设计，实现资料来源：中国通信学会，中信建投2.5通感一体工作模式可以分为独立感知与网络协作，需平衡通信与感知信道资源分配通感一体化的工作模式可分为独立感知与网络协作感知两种，独立感知是指由单个基站进行感知，即单个基站发送感知信号到达目标,进而接收和处理目标反射后的感知回波信号，执行感知测量和估计。协作感知是指使用移动通信网络中大规模部署的节点进行协作与交互，一个发射节点复用通信参考信号作为感知信号并将其发射至覆盖区域内时，目标会将感知信号反射到多个方向。此时，附近多个接收节点可以在不同位置上接收同一目标的反射信号，在对各个接收信号进行数据融合处理后，可以实现类似于通信中空间分集的接收处理增益，提升感知精度。通信与感知两者实现目标、评价准则、性能边界均不相同。依托一张网实现通信与感知融合是运营商希望实现的目标，因此平衡网络效率、通感能力、网络质量之间的三角冲突很重要。图表18：独立感知与网络协作感知图表19：通感资料来源：中国移动，中信建投无线通信系统能力与感知性能均受限于不同频段的频谱资源特性与无线电波传播特性的差异。不同频段的衰落特性将影响通信系统的覆盖范围、信号接收质量等；频谱带宽，将影响通信信道容量、速率，影响感知系统的角度分辨能力及感知精度等。物理层的信号波形、天线设计、波束赋形均需要适配不同频段的频谱特性。一般而言，频率越高具有更高的带宽及感知精度，但信号衰减越严重，覆盖范围越小。虽然当前5G/5G-A的频谱主要为Sub-6GHz频段，但后续6G或许将拓展至毫米波、太赫兹，将为通感一体化技术的应用带来更大可能性。由于当前工信部尚未发放新频段，预计中国移动通感一体试验站以4.9GHz为主，中国电信、中国联通以3.5GHz为主。随着低空经济政策支持力度加大，不排除工信部向三大运营商发放新频段用作通感一体探索。资料来源：中国移动，中信建投及感知精度，且易于形成窄波束，方向分辨能力更优。但另减严重，多径信号极弱，以视距传输为主导。在复杂环境中因而太赫兹设备可以在极狭小的物理空间内集成超大规模天线阵的高方向性极窄波束用于补偿路径损耗。在通信领域，太赫兹信速率及极低传输时延。在感知领域，由于太赫兹信号极强的衰落和感知精度。而且，由于可见光频段波长极短，更有利于系统小定位领域已进行了广泛的研究，但用于通感一体化系统应用还需2.75G-A：通信和感知融合的初步阶段2022年以来，运营商以建设低频段、小通道数基站为主，无法很好的满足通感一体网络对于网络容量、感知精度的要求。当前华为等设备商积极推进5G-A商用，通感融合的探索也就此展开。5G-A阶段的通感融合的初步探索，本阶段不考虑改变原有的网络架构和通信波形，更多的考虑使用现有频率和设 资料来源：中国联通，中信建投2.8太赫兹：通感融合下一阶段，或提供毫米级高清成像太赫兹位于毫米波和红外频率之间，具有毫米级甚至亚毫米级波长，与其他低频无线电波一样，太赫兹可以穿透某些障碍物，在多种天气和亮度条件下实现高精度传感。太赫兹可实现大于5GHz的移动频段分配，这将提供更精确的距离分辨率。在短距离通信中，太赫兹级超大带宽还将实现Tbps级数据传输速率，除了可以提供高通信吞吐率，还可以提供高感知分辨率（20mm以下精度），因此太赫兹通感一体化研究极具吸引力。 资料来源：EthernetAlliance，中信建投当前产业界网络协作通感一体采用4.9GHz、26GHz频段已完成交通、无人机等场景的测试验证。实测结果显示：低频（4.9GHz）网络协作通感一体网络在无人机场景下最远感知距离达到2000m，感知距离精度达到米级，可满足低空无人机监管业务需求。在交通场景下真实道路环境最远感知距离达到1000m，感知距离精度达到亚米级，感知角度精度达到1度，感知速度精度达到0.2km/h，可满足高速公路稀疏场景车流量监管等业务需求。提供无人化、浸入式和数字孪生等感知-通信-计算高度耦合业务。高频（26GHz）协作通感一体网络在无人机场景下可达到1000m的最远探测距离，感知距离精度达到亚米级，可应用于远距离无人机入侵检测、低空安全管理等场景。交通场景下可实现感知范围1000m，亚米级距离精度，0.1km/h速度精度，可应用于交通安全管理、辅助自动驾驶等场景。 资料来源：中国移动，中信建投三、以民航为例：公网三、以民航为例：公网+专网+卫星，指挥调度不可3.1通信、导航、监视系统是空管系统重要组成民航空中交通管理系统的核心是空管系统，高效的空管系统也同样将是低空经济发展的保障。参考莱斯信息招股说明书，空管系统完整的描述是通信、导航、监视与空中交通管理系统，简称CNS/ATM系统，包括空中交通管理系统、通信系统、导航系统、监视系统等。通信、导航、监视系统是空管系统重要组成，是低空经济发展的重要保障。 资料来源：莱斯信息招股说明书，中信建投3.2通信系统：专网+卫星+公网多重部署结合实现更好覆盖通信是低空经济中非常重要的环节，包括安全通信和宽带通信需求等方面。参考民航领域，通信技术在民航领域主要有以下四类典型应用场景：一是机场空侧场面区域面向航空器、车辆的移动通信；二是机场陆侧航站楼区域面向旅客的移动通信应用；三是航路飞行阶段航空器与地面进行数据通信的空地数据链路；四是航路飞行阶段面向航空器后舱的空中互联网应用及面向航空器前舱的辅助管理应用。目前民航系统来看，多以安全通信专网方式部署，搭配卫星通信，以及宽带互联网场景引入公网方式，进一步发挥各种通信方式的特征实现更好的覆盖。 资料来源：中国民航局，《国产卫星通信在民航领域应用的前景与思考》，中信建投3.3通信系统：VHF甚高频通信系统VHF甚高频通信系统：主要应用包括话音通信和数据链通信。地空语音通信中，VHF本地台用于机场、进近（终端）管制区的通信和管理，远端遥控台用于区域管制。地空数据链通信则用于机场内替代话音通信以及航务管理通信，数字放行系统是替代话音通信的典型应用，增加了报文服务信息、管制员与飞行员自由信息等；航务管理通信用于航空器向航空公司下传发动机状态、当前位置等。参考中国民用航空华北地区空中交通管理局天津分局信息，天津分局主用甚高频通信系统位于东区航管楼，采用16信道设计，其中发射天线位于航管楼顶，接收天线位于塔台顶，为4根共用天线，HF收发信机为OTED100型电台，工作频率为118.000-136.975MHz，频率间隔为25kHz。 资料来源：《民航甚高频通信系统的可靠性分析与措施》，中信建投ATG（AirToGround）地空通信系统，通过沿航线部署地面专用基站，利用CPE机载通信设备和ATG基站，实现飞机与地面双向通信。我国民航地空宽带通信目前建网方案是用民航频率建设服务于前舱的民航专网，用公众通信频率建设服务于后舱的公众通信网。2021年5月，中国电信表示，投入电信频率100MHz资源，融合航空移动频率10MHz，采用混合组网方式，结合天翼云资源为中国民航定制5G-ATG空地云专网。2023年5月，工信部依申请批复中国移动使用其4.9GHz部分5G频率资源在国内有关省份开展5G地空通信(5G-ATG）技术试验。图表32：ATG技术原理示意图资料来源：中国民航科学技术研究院，《ATG地空通信业务分析与策略研究3.5通信系统：高轨通信卫星已经实现应用，未来低轨卫星宽带通信有望加速推进卫星通信具有通信距离远、覆盖面积大、频带宽、传输容量大等优点，在现有民航应用中同样发挥着重要的作用。在安全通信领域，卫星通信主要依托第四代海事卫星、铱星、天通一号卫星等星座等。在宽带通信领域，卫星通信主要依托第五代海事卫星GX、ViaSat、OneWeb、亚太6D、中星16号、中星26号等。国产通信卫星在加速应用中。当前高轨通信卫星已经在民航运输领域实现推广应用，随着国内低轨卫星星座加速建设，未来宽带卫星通信系统将为飞机提供大容量、高速的宽带数据通信。 资料来源：《国产卫星通信在民航领域应用的前景与思考》，中信建投调度指挥是通信重要保障环节。在我国通用航空公共服务装备体系建设中，构建高效指挥调度保障体系同样非常重要。国内民航大中型机场的地面调度指挥通信经历了从常规通信向模拟集群通信向数字集群通信（窄带、宽带）的发展过程。TETRA等窄带数字集群在语音调度等领域具备优势，随着智慧指挥调度的发展，宽带数字集群的发展是趋势。 资料来源：环球专网通信，中信建投3.7导航系统：多以组合导航形式，北斗纳入全球民航标准导航系统同样至关重要。导航的基本作用是引导飞机安全准确地沿选定路线、准时到达目的地，为空域提供基准，确定空域、航线的关键位置点。参考民航领域，主要导航技术分为自主式导航和他备式导航，他备式导航可分为陆基导航和星基导航。当前多采用组合导航方式，INS自主式导航与卫星导航、VOR/DME、气压高度表等一起构成组合导航系统。中国民航报消息，《国际民用航空公约》附件10最新修订版正式生效，其中包含了北斗卫星导航系统标准和建议措施，标志着北斗系统正式加入国际民航组织（ICAO）标准，成为全球民航通用的卫星导航系统。工作频率为0.19MHz至1.75MHz，工作原理是利用机载设备无线电定现自主定位和导航仪表着陆系统ILS工作原理是由地面发射的两束无线电信号实现航向道和工作频率为960MHz-1215MHz，工作原理是通过测资料来源：飞行邦，中信建投3.8监视系统：主要通过ACARS、雷达和ADS-B实现，卫星发挥重要作用监视系统为空中交通管理系统提供空中与地面航空器及其他目标的位置、状态和告警等实时动态信息。民航领域目前主要通过航空器通信寻址报告系统（ACARS）、雷达、广播式自动相关监视（ADS-B）等监视方式实现。ADS-B的原理是航空器从全球卫星定位系统和机载设备获取标识号、三维位置、速度、航向等信息，通过空-空数据链及空地数据链周期性自动向其他航空器或地面站进行广播式发送，并接收其他航空器的广播信息，具有数据更新快、定位精度高、部署周期段、建设成本低等优点。当前以陆基ADS-B为主，正在积极发展星基ADS-B网络（低轨卫星上搭载ADS-B接收设备）。我国北斗卫星导航系统具备的定位、导航、授时和短报文服务的能力，也是我国追踪监视体系建设的重要部分。资料来源：《星基ADS-B系统及关键技术发展综述》，《ADS-B全面实施对未来空管项目建设规划的意义》，中信建投三、以民航为例：公网三、以民航为例：公网+专网+卫星，指挥调度不可建议关注通过5G-A和未来6G网络实现通感一体，移动网、核心网均需要改造。在接入网方面，基站和终端需要集成感知收发和处理模块，可以是独立的硬件模块，也可以复用通信模块。核心网方面，需要引入感知单元，负责感知相关的控制平面和数据平面。建议关注5G-A基站建设产业链，如铖昌科技（卫星感知、毫米波射频）、中瓷电子、灿勤科技等。参考我国通用航空公共服务装备体系建设，构建高效指挥调度保障体系同样非常重要，基于通信感知信息的专网通信设备和指挥调度系统，也将在低空基础设施中发挥重要作用。建议关注专网指挥调度产业链，如海格通信（民航通信设备）、佳讯飞鸿（参股无人机公司、民航专网通信指挥调度）等。卫星是通感一体化网络的重要补充手段，扩展了网络的覆盖范围，增强了网络的灵活性和响应速度。建议关注卫星导航和卫星通信产业链，如华测导航（无人机导航和测绘）、海格通信、铖昌科技、佳缘科技等。在低空经济中，基于地面基站网络的通信需求将打开蜂窝物联网模组应用空间，而通过结合边缘计算能力、AI技术等,蜂窝模组将进一步提升附加价值。建议关注物联网模组产业链，如广和通三、以民航为例：公网三、以民航为例：公网+专网+卫星，指挥调度不可风险提示当前低空经济发展涉及较多基础设施投资建设，如果未来投资运营主体的投资计划金额减少，或者投资节奏放缓，可行业竞争加剧，当前低空经济属于新兴市场，参与者尚不多，如果未来行业快速发展过程中参与者数量迅速增加，可能会导致产业链各环节竞争加剧，相关公司收入增长和盈利能力表现不及预期。低空经济当前发展主要依赖于政策支持及财政支持，且以经济较为发达地