2024年5GA通感一体应用场景研究报告35877kb

课题编号：2023-01-C-0055G-A通感一体应用场景研究5G-AIntegratedSensingand

ApplicationScenarios

Research2024年

05月5G

应用产业方阵研究报告2023-01-C-005研究报告要

点本研究报告主要探讨了

5G-A（5G

Advanced）通感一体化技术在不同应用场景中的研究与发展情况。首先，介绍了感知技术的发展历程，提出了

5G-A

通感一体的发展背景；其次，分析了传统感知技术的原理、优势和限制，并提出了未来感知技术的四大趋势，包括通信感知融合、感知系统网格化、雷达向毫米波发展、人工智能的紧密结合；此外，重点解析了

5G-A

通感一体技术的特性及优势，并于传统感知技术进行了对比；在此基础上，提出了

5G-A

通感一体

8

大潜在应用场景及需求，并对重点应用场景的可行性进行了分析；最后，对

5G-A

通感一体技术及应用的发展进行了展望。研究单位：

中国信息通信研究院、华为技术有限公司、中兴通讯股份有限公司、中国移动通信集团有限公司、中国联合网络通信集团有限公司、中国电信集团有限公司研究人员：

王琦、姚家伟、李宁、杜加懂、夏仕达、韩志强、汪竞飞、赵孝武、杨琭、田明明、陈丹、邱学、任勇强、吴爱军、李岩、曾凯越、张俪、包宸曦、吕涛、王忠新完成日期：2024

年

5月5G

应用产业方阵研究报告2023-01-C-005目

录1

5G-A

通感一体发展背景综述................................................................

12

传统感知技术发展的发展趋势..............................................................22.1

传统感知技术介绍.........................................................................

22.2

传统感知技术的发展趋势.............................................................

43

5G-A

通感一体技术特性解析与优势....................................................

63.1

5G-A

通感一体技术介绍................................................................63.2

5G-A

通感一体化与传统感知技术对比分析.............................

114

5G-A

通感一体潜在应用场景及需求..................................................

114.1

低空经济应用场景及业务需求...................................................124.2

水域入侵检测应用场景及业务需求...........................................144.3

智慧交通应用场景及业务需求...................................................164.4

建筑微变形监测应用场景及业务需求.......................................184.5

气象服务应用场景及业务需求...................................................194.6

健康检测应用场景及业务需求...................................................204.7

园区监测应用场景及业务需求...................................................214.8

矿山边坡监测应用场景及业务需求...........................................225

5G

通感一体应用场景可行性分析......................................................

235.1

5G-A

通感一体应用场景路径分析.................................................235G

应用产业方阵研究报告2023-01-C-0055.2

5G-A

通感一体重点应用场景分析.................................................256

总结与展望............................................................................................

305G

应用产业方阵研究报告12023-01-C-0055G-A

通感一体应用场景研究1 5G-A通感一体发展背景综述感知技术或称雷达技术，最先应用于军事领域，近年来广泛应用于智慧交通、低空经济等民用领域。在智慧交通领域，2023

年

9

月交通运输部印发《关于推进公路数字化转型

加快智慧公路建设发展的意见》，制定“1156”总体方案，提出运用现代数字技术赋能公路交通，提升感知、分析、决策支持能力，实现人、车、路、环境深度融合以及全业务流程数字化。路侧感知设施已成为我国智能交通领域建设的重点，毫米波雷达作为智慧交通重要的路侧感知设备，凭借全天候、远距离、高精度等优势在智慧交通领域得到广泛关注与应用，已成为缓解交通拥堵、改善交通秩序、提高交通系统通行效能、提升出行体验的重要技术手段。在低空经济领域，民航局印发的《“十四五”通用航空发展专项规划》中提出大力发展低空经济，国务院、中央军委颁布《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》，进一步规范了低空无人航空器的空域管制、运营管理与运行监管等机制，为低空经济发展奠定基础。当前，全国已有

29

个省或直辖市发布了低空经济的发展规划，其中低空通信和感知能力已成为低空经济健康发展的重要基础。传统的通信与感知系统具备不同的功能，两个系统都是向空间发射电磁波并接收电磁波，但二者通常独立存在。其中，通信系统主要是实现数据的传输，而感知系统主要功能是获取周围环境或物体信息并实现定位及追踪。传统的感知系统主要依赖于电磁波、雷达、红外线、摄像头等，其中以雷达应用较为广泛和典型。以雷达为例，其原理是发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，从而获取距离、速度、方位、高度等信息。随着

5G

网络的不断演进，5G-A

正式纳入通感一体技术，移动通信网络系统将同时具备通信及探测感知的能力。5G-A

通信感知融合基于软硬件资源以及频谱资源共存/共享，实现在一张网络上同时支持无线感知与无线通信功能。一方面，利用公共移动通信基础设施使能感知服务，借助于通信系统的泛在部署实现感知维度的无缝覆盖和感知硬件部署成本的降低，实现一网多能，充分发挥移动网络优势并满足不同场景下的感知需求；另一方面，借助感知服务为通信性能带来提5G

应用产业方阵研究报告22023-01-C-005升，基于对无线通信信道环境的感知、识别与预测，进一步创新无线通信资源管理，提升无线通信系统的性能和效率。当前，国内外相关组织已针对

5G-A

通感一体化技术开展了一系列的研究及标准化工作。国际标准化组织

3GPP

在

Rel-19

中完成了通感

SI（Study

Item，技术可行性研究阶段）立项，2024

年第二季度启动通感一体化的信道建模研究。在国内，IMT-2020

推进组中成立了通感工作组，并在通感需求与场景研究、技术标准化和实验验证等方面开展了相关工作，发布了《5G-Advanced

通感融合场景需求研究报告》、《5G-Advanced

通感融合网络架构研究报告》和《5G-Advanced

通感融合仿真评估方案研究报告》。2传统感知技术发展的发展趋势本章主要介绍传统的三种感知技术原理与发展趋势。传统感知技术介绍雷达感知探测雷达是用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置。因此，雷达也被称为“无线电定位”。雷达设备的发射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向，处在此方向上的物体反射碰到的电磁波；雷达天线接收此反射波，送至接收设备进行处理，提取有关该物体的距离，距离变化率或径向速度、方位、高度等。几种典型雷达的技术对比如下表所示。表

1

典型雷达技术优缺点对比参数毫米波雷达激光雷达超声波雷达距离(m)100030015速度(m/s)>1000>300≤100径向运动好好好切向运动差差差静止测距复杂简单简单角度测量较好很好好环境限制全天候，不易受环境影响雨天风沙尘等5G

应用产业方阵研究报告32023-01-C-005成本中高低穿透性好较差较差优点不受天气情况和夜间的影响，探测距离远测距精度高，方向性强，响应速度快，不受地面杂波影响价格低，处理简单，体积小缺点成本较高，目标识别难度较大，可与摄像头互补使用。成本很高，不能全天候工作，遇到浓雾，雨雪天气无法使用易受天气和温度影响，最大测量距离只有几米光电感知探测光电探测是利用传感器能把光信号转换为电信号。光电式传感器的工作原理是：首先把被测量的变化转换成光信号的变化（当被测物理量本身是光辐射时，无需专门的转换），然后通过光电转换元件变换成电信号。光电传感器的工作基础是光电效应或热电效应。光电探测系统由光源、光路（及光学器件）、光电换能器、电路组成。光电探测系统具有以下

7个方面特点：检测距离长：在对射型系统中保留

10

m

以上的检测距离；对检测物体的限制少：由于以检测物体引起的遮光和反射为检测原理，所以不像接近传感器等将检测物体限定在金属，它可对玻璃、塑料、木材、液体等几乎所有物体进行检测；响应时间短：光本身为高速传播，并且传感器的电路都由电子元件构成，所以不包含机械性工作时间，响应时间非常短；分辨率高：能通过高级设计技术使投光光束集中在小光点，或通过构成特殊的受光光学系统，来实现高分辨率。也可进行微小物体的检测和高精度的位置检测；可实现非接触的检测：可以无须机械接触实现检测，不会对检测物体和传感器造成损伤。因此，传感器能长期使用；可实现颜色判别：光通过检测物体形成的反射率和吸收率根据光线波长和检测物体的颜色组合不同而有所差异。利用这种性质，可对检测物体的颜色进行检测；5G

应用产业方阵研究报告2023-01-C-0057) 便于调整：在投射可视光的类型中，投光光束是人眼可见的，便于对检测物体的位置进行调整。2.1.3 TDOA

探测TDOA（time

difference

of

arrival）是通过检测信号到达两个基站的时间差来确定移动目标的位置，只需要基站之间进行时间同步，而没有目标和基站之间的时间同步要求。如图

1

所示，根据到各个基站的测距信息，以基站为中心画圆，就可以得到一个交点，交点就是标签的位置。图1

TDOA

原理图传统感知技术的发展趋势感知系统的发展历程传统的感知技术当前主要应用于军事、航空、航天和气象等领域，其发展历程主要经历三个阶段：早期阶段：早期雷达感知技术（20

世纪初~1945

年）早期的感知系统主要是雷达为代表，主要用于军事目的，用于探测飞机和舰船。最早的雷达系统是通过发射无线电并接收其反射信号来实现目标的探测。由于早期的电子信息技术发展受限，这些系统的性能有限，探测距离和分辨率较低。中期阶段：雷达感知技术成熟阶段（1945

年~20

世纪末）二战后，雷达技术发展迅速，雷达系统的探测距离和分辨率得到了显著提高。45G

应用产业方阵研究报告52023-01-C-005在脉冲雷达出现后，能够长距离上探测到目标，并且能够区分不同目标之间的距离和速度。这一时期的雷达，除了军事目的外，还广泛被用于航空、航天和气象领域。当前阶段：感知技术的数字化和高性能化（20

世纪末至今）随着计算机及电子技术的发展，雷达系统逐步实现了数字化和高性能化，并且摄像头、激光、毫米波雷达技术也逐步走向商用，被广泛应用于民用领域。这一时期的感知系统呈现多种技术并存，并且在探测距离、分辨率和抗干扰能力上显著提升。2.2.2 感知系统的未来趋势未来随着感知系统的性能继续提高，并且在民用领域的交通、低空监管、周界安防及健康检测等领域中发挥着更重要的作用，并呈现下述的

4

大趋势。趋势

1：通信感知融合随着感知系统的精度越来越高，其数据不仅在感知系统内部应用，也通过通信系统传递到后端的各类调度监管平台应用。这点以交通监管摄像头和路测交通雷达最为典型，感知数据在本地采集处理后，通过通信网络传回交通监管中心的平台，用于智能交通调度。未来的感知系统的趋势是将实现目标探测、跟踪、成像和通信功能一体化。趋势

2：感知系统网格化未来的感知系统将实现网格化，多个感知部件及系统之间能够进行数据共享和协同工作。通过网格化，可以实现更广泛目标探测和跟踪，提高感知系统的整体性能和覆盖。趋势

3：雷达走向更高频的毫米波毫米波雷达是当前的热点雷达技术，能够实现更高的分辨率和探测精度。由于未来的智能低空经济、交通管理及城市建筑变形监测等应用对于目标识别的精度要求将从米级迈向毫米级，毫米波技术将会被广泛应用。趋势

4：人工智能更紧密结合5G

应用产业方阵研究报告62023-01-C-005随着大模型和人工智能技术在近些年不断进步，未来的雷达系统将与人工智能技术深度结合，实现更加智能化的目标识别和跟踪。通过机器学习和深度学习算法，感知系统能够准确的判断目标的特征和行为。从趋势

1

到趋势

3

可以看出，未来的感知技术与通信技术逐步走向融合，同时感知部件的部署方式与通信蜂窝基站的网格化部署方式趋近相同，并且两者的电磁波段都向毫米波波段演进。5G-A

通感一体化技术特点就是融合感知的这

4大趋势，并建立在

5G

通信技术上的感知一体化技术。5G-A通感一体技术特性解析与优势5G-A

通感一体技术介绍通信感知一体化通过空口及协议联合设计、软硬件设备共享，使用相同频谱资源实现通信功能与感知功能的融合共生，使得无线网络在进行数据通信的同时，还能通过分析无线通信信号的直射、反射、散射，获得对目标对象或环境信息的感知，实现定位、测距、测速、成像、检测、识别、环境重构等功能，为提升频谱利用率和设备复用率、提升通信网络价值带来一个全新的维度。通感一体空口关键技术在

5G-Advanced

阶段，通感一体空口关键技术包括感知工作模式、一体化波形设计、一体化感知信号设计等。1）感知工作模式：根据参与感知的设备的不同（可以是基站或终端）以及感知信号收发方是否为同一设备，以及感知者本身是否发送感知信号，可将感知分为主动感知和被动感知。这里的感知者为感知基站，按照主动和被动发射信号用于感知，可以分为三种典型的感知工作模式：基站自发自收感知、基站间收发（基站

A

发

B

收）感知和

UE

发基站收感知。模式

1：基站自发自收感知：基站使用自己传输的通信信号的反射/衍射信号进行感知。这是感知接收器与发射器联合部署在同一位置的系统中考虑的典型情况，由于发射器和接收器在同一个平台上，它们可以很容易地在时钟层面上同步，而且感知结果可以由该单基站节点清楚地解析，而不需要外部设备的协助。5G

应用产业方阵研究报告72023-01-C-005模式

2：基站间收发（基站

A

发

B

收）感知：基站间收发感知是指一个基站使用从其他基站接收的下行链路通信信号进行感知的情况。在感知方面，这相当于双站和多站雷达的设置，其中发射器和接收器在空间上分离，但它们的时钟要求是同步的。模式

3：UE发基站收感知：UE

发基站收感知利用了从

UE

发射器发送的上行链路通信信号。它类似于基站间收发感知，发射器和接收器在空间上是分开的，但是是非同步的。由于在

UE

发基站收感知中，接收器完全了解系统协议、信号结构和感知信号发送时间，因此上行感知可以直接实现，不需要改变硬件和网络设置，也不需要全双工操作。2）一体化波形：设计适合的波形是保障通信感知一体化在通信和感知方面的性能的关键技术之一，波形需要既能携带通信信息，又能用于目标感知。现阶段主流的设计思路可以是重用已有通信波形或感知波形，采取时分、频分、空分的方式实现通信和感知波形的分集发送。通信感知一体化波形的设计理念主要分为基于雷达的线性调频波形（LFM）和脉冲波形（PW），和以基于

5G

通信系统的

OFDM

波形。不同波形的优缺点总结如表

2所示。表

2

不同感知波形优缺点对比波形优点缺点1)峰均比低（2.658），感知1)承载数据的能力差距离远2)采用线性调频波形时,需要增加处2)自发自收硬件难度低理线性调频波的硬件链路LFM

连3)对多普勒扩展不敏感,在高续波速目标测量上,实现更好的性能4)模糊函数具有“山脊”形状，测距和测速分辨性能好LFM

脉冲波1)可以提高雷达的分辨率和灵敏度1)

其随机性降低了通信感知的精度和可靠性，且影响通信感知的实时5G

应用产业方阵研究报告82023-01-C-005可以减少雷达的干扰和杂波可以适应多种目标和环境性和灵敏度2)

其脉冲数量和持续时间受到硬件限制，不能无限增加，这会限制通信感知的覆盖范围和分辨率OFDM连续波通信设备硬件影响小，兼容性高模糊函数具有“图钉”形状，测距和测速分辨性能好峰均比高（ofdm-zc

序列

2.946，ofdm-gold

序列

11.87），感知距离受限自发自收硬件难度高，低频通感挑战大根据对不同感知波形的优缺点分析，LFM

波形的模糊函数存在较高的旁瓣（LFM

的旁瓣水平为-42.64），与

ofdm-gold波形的旁瓣水平相当，这会导致距离和速度的测量误差和目标的混淆，且其频谱利用率较低，不能有效地适应频谱拥挤和动态变化的环境，另外，LFM

波形的灵活性较差，难以根据不同的应用场景和性能要求进行优化设计。对于

OFDM

波形，一方面，该波形可以利用导频符号进行雷达处理和信道估计，实现精确的距离和速度感知。另一方面，该波形可以通过调整子载波的分配和调制方式，灵活地设计联合通信和雷达系统的性能指标。此外，OFDM

波形对现有

5G

通信系统发射机和接收机的硬件更加友好，无需新增处理

LFM

波形的硬件电路。因此从一体化的角度，在通信感知系统中，推荐采用更先进的

OFDM

波形技术或在此波形的基础上对其进行优化，可有效地抵抗频率选择性衰落和符号间干扰，提高通信的可靠性和频谱利用率。3）一体化感知参考信号：目前

5G

通信系统中感知参考信号主要有

Gold

序列和

ZC

序列两种。在基站自发自收和基站

A

发

B

收的感知模式下，考虑

5G

系统下采用的感知参考信号序列有：Gold

序列，ZC

序列。表

3

总结了

Gold

序列和ZC

序列的旁瓣水平、PAPR

和互相关能力。表

4

总结了

Gold

序列和

ZC

序列用于感知信号时对感知性能的影响。表

3Gold

序列和

ZC序列的旁瓣水平、PAPR

和互相关结果波形+序列旁瓣水平旁瓣水平PAPR互相关5G

应用产业方阵研究报告92023-01-C-005hamming

窗PSLhamming

窗

ISLofdm-zc-42.75-30.042.946~1/N (不同根值)ofdm-gold-42.75-30.0411.87~1/N表

4

Gold

序列和

ZC

序列的对比情况分析对比项对比结果5G

系统复用度Gold

序列>ZC

序列自相关性（测距测速能力）Gold

序列≈ZC

序列互相关性（测距测速能力）Gold

序列≤(略优)ZC

序列（采用不同的根序列）复用能力（组网能力）Gold

序列>ZC

序列PAPR（感知覆盖能力）Gold

序列≤ZC

序列Gold

序列和

ZC

序列均具有良好的自相关性质和较低的互相关水平，这使得Gold

序列与

ZC

序列具有类似的测距测速能力和较低的序列间干扰。但是，考虑到采用

Gold

序列有更好的

5G

系统复用度，且自身有更强的复用能力，可以以较低的开销适用于

5G

组网场景。因此，建议采用

Gold

序列作为感知参考信号优选。此外，由于

Gold

序列的

PAPR

较高，后续需要进一步考虑降低

PAPR

的增强技术。3.1.2 通感一体网络架构通感一体化网络架构将感知能力的接口和处理放在接入网侧的

BBU

侧，业务侧通过感知网元

SF

获取收集到的最终感知结果，并对接到用户的数据应用平台，提供数据信息服务，实现商业价值的兑现，整体网络架构如图

2

所示。5G

应用产业方阵研究报告2023-01-C-005图2

通感一体化网络架构通感一体化网络架构涉及感知

AS、感知

SF、通感

BBU、通感基站、空口、终端等核心网元，各网元的功能如下。感知

AS：对接数据应用平台（如深圳

SILAS系统/空管部门/海洋监管等），提供数据信息服务，实现商业价值兑现；感知

SF：感知独立网元，提供传输网关、感知业务控制、数据汇聚转发。通感

BBU：负责基站通信和感知信号的处理和转发，包括基带板、主控板和感知板三大部件。基带板：通信基带处理、转发感知数据给感知板主控板：传统小区管理

+

感知数据传输感知板：感知信号处理（L1）+感知数据处理（L2），输出结构化的感知目标结果通感基站：负责通信和感知信号的发送和接收，并设置通感波形、帧结构和组网配置。终端：包含感知需求的无人机、车辆，以及通信需求的通信模组、终端。105G

应用产业方阵研究报告112023-01-C-0053.2

5G-A

通感一体化与传统感知技术对比分析5G-A

通感一体化技术同时具备了感知/探测目标的功能与高可靠通信功能，在功能上实现了一网多能，在成本上能够充分复用广域部署的通信基站并降低感知系统的部署成本，相对于传统的感知技术具体多方面优势，具体如表

5

所示。表

5

5G-A

通感一体化与传统感知技术对比5G-A

通感一体技术低空探测雷达TDOA

探测光电感知探测多个地面接收原理利用电磁波反射探测移动目标利用电磁波反射探测移动目标站检测目标发射的信号，利用时间差定位位利用光电设备探测目标位置置1、可连续组网，感知盲区少2、位置精度高、虚优势警漏检率低3、可

7*24

连续探测、可侦测无线电静默无人机单站探测距离远（3~5km），技术成熟设备成本略低、依赖目标设备发送的电磁信号设备成本低，不发射信号，无电磁辐射4、与运营商共站、共硬件、共频部署，整体建设成本低限制运营商通信频谱尚未获得感知许可，测试需要单独申请1、价格昂贵

100

万+2、频谱需单独申请，使用时间地点有限制，不支持

7*243、仅支持单点部署4、虚警率高不支持无线电静默，需三站定位，定位精度较低、电磁复杂场景易虚警受光线影响较大，在阴雨、夜晚识别精度差4 5G-A通感一体潜在应用场景及需求面向广域和局域场景通信与感知的双重需求，3GPP

R19

标准中按照

5G-A

通感一体的功能划分了

6

个应用领域，包括碰撞避免和航迹追踪、入侵检测、汽车操控和导航、公共安全和服务、降雨监测、健康与运动监测。本报告依据

3GPP所提出的应用领域，通过将5G-A

通感一体的功能与实际应用场景结合，提出5G-A通感一体的六大潜在应用场景，分别为低空经济、智慧交通、江河湖海水域入侵5G

应用产业方阵研究报告122023-01-C-005检测、建筑微变形监测、气象服务、健康检测。本章节重点分析

5G-A

通感一体六大潜在应用场景及其需求，为

5G-A

通感一体化设备的设计和研发提供参考。低空经济应用场景及业务需求应用场景伴随着低空空域管理改革及技术创新的驱动，低空经济将成为未来经济增长的重要引擎。推动低空经济快速发展的关键因素，除了激发需求、开拓潜在市场；有政策保障，促进规范发展外，还有一个重要维度，就是要构建低空的通信、感知基础设施，与人工智能、大数据等先进技术结合，加强对低空空域的有效、安全、合理管控和应用。无人机的高效监管是低空经济的重要支柱，由于无人机飞行对地理信息有着高精度和高动态更新的要求，传统的依靠部门统计报送获取地理信息手段满足不了这一需求，需要实时的感知技术实时对航路的信息动态提取与深化处理呈现出良好的应用前景。同时，无人机运营管理在通信需求上同时需求广覆盖、低时延和大带宽的可靠网络。具体智慧低空感知业务场景可归纳如下：①

无人机非法入侵检测；②

无人机航线保护；③

无人机飞行轨迹跟踪；④

无人机防碰撞。相关的感知场景可以组合使能环境监测、快递物流、大型安保活动等各个垂直应用场景，如表

6

所示。表

6

智慧低空感知业务场景序号领域应用感知场景1风力发电检测无人机用于风力发电场的巡检和故障诊断，提高了检测效率和安全性。例如，中国国家电网使用无人机对风力发电场的叶片和机舱进行定期检查。①

③2农业植保无人机喷洒农药和施肥，提高农作物的生产效率。例如，中国的农用无人机公司

Ehang

农机推出了一款用于农业植保的无人机。①3环境监测利用无人机进行空气质量、水质和土壤质量等环境监测。例如，中国南京大学的研究团队使用无人机对大气细颗粒物进行监测和采样。①4地质勘探无人机用于地质勘探，包括地形测量和资源勘查。例如，中国石油天然气集团公司使用无人机进行石油勘探。①5G

应用产业方阵研究报告132023-01-C-0055建筑与基础设施巡检无人机用于建筑物、桥梁和其他基础设施的巡检和检测。例如，中国南方电网使用无人机进行输电线路和变电站的巡检。①③

④6建筑物测量和建模无人机可以进行建筑物的三维测量和建模，用于规划和设计。例如，中国建筑工程公司中铁二十一局集团使用无人机进行建筑测量和设计。①③

④7物流和快递无人机用于物流和快递领域，提供快速、便捷的送货服务。例如，中国的无人机制造商顺丰速运使用无人机进行快递配送。①②③

④8搜索和救援无人机用于搜救行动，提供空中搜索和监测功能。例如，中国的民航局使用无人机进行海上和山区的搜救任务。①

②9建筑物清洁和维护无人机用于高层建筑物的清洁和维护，提高工作效率和安全性。例如，中国的清洁服务公司海鸥无人机使用无人机进行高层建筑的外墙清洗。①③

④10电力巡线无人机用于电力线路的巡线和故障检测。例如，中国电力公司使用无人机进行电力线路的巡检和维护。①

③11环境保护监测无人机用于自然保护区、湿地和海洋等环境的监测和保护。例如，中国的自然保护区管理部门使用无人机进行野生动物监测和研究。①12景区拍摄和推广无人机用于景区的航拍和推广，提供美丽的航拍影像。例如，中国的旅游景区张家界使用无人机进行风景拍摄和推广。①13媒体报道和新闻采访无人机用于新闻报道和采访，提供独特的视角和影像素材。例如，中国的新闻机构使用无人机进行新闻现场报道。①14地理测绘和制图无人机用于地理测绘和制图，生成高精度的地图和地理信息数据。例如，中国的测绘局使用无人机进行地理测绘工作。①15电视和电影制作无人机用于电视和电影制作，提供精彩的航拍镜头。例如，中国的电影制片公司使用无人机进行电影拍摄。①16旅游和观光无人机用于旅游和观光业，为游客提供空中观光体验。例如，中国的旅游景区杭州西湖使用无人机进行空中观光服务。①

②17森林火灾监测无人机用于森林火灾的监测和预警。例如，中国的森林防火部门使用无人机进行火情监测和烟雾探测。①18城市规划和交通管理无人机用于城市规划和交通管理，提供城市数据和交通流量监测。例如，中国的城市规划部门使用无人机进行城市规划和交通研究。①②③

④19无线信号覆盖测试无人机用于无线信号的覆盖测试和网络优化。例如，中国的电信运营商使用无人机进行移动网络覆盖测试。①②③

④20大型活动安保无人机用于大型活动的安保监测和应急响应。例如，中国的警察部门使用无人机进行大型活动的安保监控。②③

④5G

应用产业方阵研究报告142023-01-C-0054.1.2 业务需求基于低空感知的四类感知场景，本报告定义了三档无人机探测感知级别的需求，总结如表

7所示。表

7

低空经济应用场景通感业务需求指标关键动作目标检测与跟踪感知级别Level

130~100

米级Level

210

米级Level

3米级感知服务区域①

日常低空监管②

非法无人机/非法无人机入侵探测①

商用航路及所属空间路线防护②

非法入侵探测重点区域防护和无人机起降引导，例如跟踪无人机飞行，防碰撞的检测和告警//无人机的典型尺寸（长

x

宽

x

高）为

1.6米

x

1.5

米x0.7

米/置信度

[%]959595位置精度基于置信度水平[m]≤100≤10≤1垂直[m]≤30≤5N/A速度精度基于置信度水平l[m/s]N/AN/A1垂直[m/s]N/AN/AN/A感知分辨率位置分辨率[m]10为了检测无人机单体的存在10为了检测无人机的单体存在≤1①

无人机的

KPI

值来自[25]和[40];②

为了跟踪无人机飞行，如用于碰撞检测和警告，距离的传感分辨率为

1

米速度分辨率（水平/垂直）[m/s

xm/s]10为了检测无人机的存在，速度的传感分辨率为

10m/s10为了检测无人机的存在，速度的传感分辨率为10m/s1x

1要跟踪无人机飞行，速度的传感分辨率为1m/s最大业务时延[ms]≤500≤500≤500刷新率[s]≤1≤1≤1漏检率[%]≤5≤5≤2虚警率[%]≤2≤5≤2通信时延[ms]不涉及不涉及20通信带宽[Mbps]不涉及不涉及5感知场景无人机入侵检测无人机飞行路线入侵检测①

无人机飞行轨迹跟踪②

无人机防碰撞4.2

水域入侵检测应用场景及业务需求5G

应用产业方阵研究报告152023-01-C-005应用场景通感技术在内河和海洋监管使能上，主要场景是水域的入侵检测，包括了轨迹跟踪和电子围栏两类应用，主要包括海事监管、渔业监管、安防缉私、非法采砂治理四个业务场景。海事监管业务归属海事局，管理区域为内河与海洋。海事监管包括航行安全、锚地管理和海上风电三个子类业务。航行安全主要是轨迹跟踪类应用。锚地管理以及海上风电主要是电子围栏类应用。渔业监管业务归属渔业渔政管理局，管理区域为内河与海洋。渔业监管包括渔港航行安全、水产养殖、非法捕捞治理三个子类业务。渔港航行安全和非法捕捞治理是轨迹跟踪类应用、水产养殖是电子围栏类应用。安防缉私业务归属公安局，管理区域为内河与海洋。安防缉私包括安防和缉私两个子类业务。安防是电子围栏类应用，缉私是轨迹跟踪类应用。非法采砂治理业务也归属公安局，管理区域主要为内河。该业务主要是针对非法采砂船的巡查和执法监管，主要应用为电子围栏类应用和轨迹跟踪类应用。感知技术在水域的应用不仅是在入侵检测方面，感知基站能够提供主动感知服务，在航行安全应用中可以取代

VTS

雷达，与

AIS

和

CCTV

组成航行安全感知系统。该系统具有以下特性：全天候。不受雨雪雾的影响，实现船只的识别和跟踪；自动报警。船舶的轨迹异常或进入预设禁航区域可自动报警；电子巡航。可在电子江图平台上设定巡航路线和时间，系统根据设定的路线时间自动依次调取巡航路线上的摄像机画面，记录巡航内容；联合感知。感知基站、AIS、CCTV

视频、光电扰动、警示标志等多种监控技术结合使用，降低漏报警概率，并将联合感知结果通过

VHF

按需提供给航行船只保障航行安全。5G

应用产业方阵研究报告2023-01-C-005图3

航行安全业务场景4.2.2 业务需求江河湖海等水域入侵检测应用场景的感知对象主要是各类船舶，相关的通感业务需求指标如下：表

8

水域入侵检测应用场景通感业务需求指标16置信度

[%]95位置精度基于置信度水平[m]≤20垂直[m]NA速度精度基于置信度水平[m/s]≤2垂直[m/s]NA感知分辨率位置分辨率[m]40速度分辨率（水平/垂直）[m/sx

m/s]1最大业务时延[ms]≤1000刷新率[s]≤1漏检率[%]≤5虚警率[%]≤5通信时延[ms]100通信带宽[Mbps]5智慧交通应用场景及业务需求应用场景通感一体技术在智能交通中的应用主要表现为使用

5G

网络作为通信基础，5G

应用产业方阵研究报告172023-01-C-005并与

V2X

车联网、D2D

等技术相结合，提升车、路、行人以及交通设施之间的通信效率，同时扩充交通系统的感知手段，从而实现更安全、有效的智能交通管理和控制。5G-A

通感一体技术在车联网市场中具有广阔的应用空间，在道路监管、车路协同等领域得到广泛应用。道路监管——车辆信息统计在道路监管场景中，包括车辆信息统计和入侵检测两大子场景。智能交通系统中，车辆信息统计包括车流量检测和车速检测。其中，车流量检测主要包括对城市交通道路中的车辆、行人等进行信息采集和监控，实时地对道路当前的拥堵情况、紧急交通事故等进行智能化调度管理，从而实现缓解交通阻塞和提高交通服务质量的作用。道路监管——入侵检测5G-A

通感一体技术在高速公路或高铁入侵检测场景的应用可实现对高速公路或铁路轨道周边环境的全天候实时感知，定位并跟踪高速或轨道入侵的行人、动物、抛洒物等异物，实现全天候的入侵检测。同时，还可以第一时间通知交管单位进行执法，保障高速公路和高铁的安全行驶环境，提升高速公路和铁路轨道的安全管理。车路协同5G-A

通感一体技术在车路协同场景的应用可有效解决路侧感知设备性能受限，硬件成本高等难题，通过利用通感基站可实现在黑夜环境和雨雾特殊天气情况下对人员和车辆的实时定位、速度感知和轨迹感知，弥补车载传感器的感知缺陷和遮挡盲区，提供低成本、低时延、高可靠、连续广域无缝覆盖。同时通过实时监测路侧信息和车辆信息，以及感知周围环境的数据，有效实现全局环境感知，为车辆安全运行提供超视距辅助，高效实现车路信息共享和协同控制。此外，利用

5G

网络将人、车、路、云连接起来，形成一张可融合通信、实时计算、及时决策的智能网络，更好的为车路协同各类业务场景实现辅助预警和决策控制，提供安全、高效、便捷的交通服务。5G

应用产业方阵研究报告182023-01-C-0054.3.2 业务需求智慧交通场景的感知对象主要是车、路、行人，涉及到的通感业务需求如下。表

9

智慧交通场景通感业务需求指标置信度

[%]95位置精度基于置信度水平[m]≤4垂直[m]≤4速度精度基于置信度水平l[m/s]≤2垂直[m/s]≤2感知分辨率位置分辨率[m]4区分车道，车道宽度按照

4m

计算速度分辨率（水平/垂直）[m/sx

m/s]2最大业务时延[ms]≤1000刷新率[s]≤1漏检率[%]≤5虚警率[%]≤5通信时延[ms]20通信带宽[Mbps]20建筑微变形监测应用场景及业务需求应用场景随着中国交通、城市建设的发展，公路桥梁的数量和总里程数、高层建筑的数量都在飞速增长。截止

2022

年

7

月，根据国家地理局的统计，全国共有

73.53万座公路桥梁，总长度

3977.8

万米。桥梁结构在车辆等负荷、雨雪等自然气候因素的长期影响下，不可避免地出现损伤与破坏，桥梁的微变形检测是运行维护阶段的重要控制指标，当变形量超过自身挠度容许范围，容易发生倒塌等危险事故，因此针对桥梁的微变形监测是必要的。随着我国城市化的高速发展，以高层建筑迅速发展，仅

200

米以上的超高层建筑达到了

1472

座，建筑使用过程中都会出现或多或少沉降与变形。在一定限度的变形量是正常的，但当变形量超出了建筑构造的允许限度，将会危及建筑物安全，因此在建筑物施工和使用过程中的微变形监测是必要的。5G-A

通感一体化基站利用分米波、毫米波感知技术，可以实现桥梁、城市5G

应用产业方阵研究报告192023-01-C-005建筑的毫米级监测感知，并通过

5G

网络将感知测量数据实时传递至云侧的建筑结构安全检测平台，实现感知实时化、在线预警及时化、结构评估高效化。4.4.2 业务需求建筑微变形检测场景的感知对象主要是各类桥梁、城市建筑，相关的通感业务指标如下：表

10

建筑微变形检测场景通感业务需求指标置信度

[%]95位置精度基于置信度水平[m]≤0.002垂直[m]≤0.002速度精度基于置信度水平l[m/s]NA垂直[m/s]NA感知分辨率位置分辨率[m]0.002速度分辨率（水平/垂直）[m/s

x

m/s]NA最大业务时延[ms]≤1000刷新率[s]≤1漏检率[%]≤5虚警率[%]≤5通信时延[ms]不涉及通信带宽[Mbps]不涉及气象服务应用场景及业务需求应用场景日常的生产和生活中，天气的影响无处不在。从每天的出行计划到农业种植、高铁飞机运行等，都需要对天气有准确的了解。而气象雷达则是我们监测天气的重要工具。气象雷达通过向空中发射电磁波，然后接收这些电磁波在空气中传播时的反射信号，从而确定云层、雨滴等气象目标的位置和运动状态，为短时天气预报和灾害性天气的预警提供重要依据。传统的气象雷达受限于成本和位置的影响，不能够实现天气的高精度实时预报，而

5G-A

感知一体化技术利用通信基站的成片组网及雷达感知技术，实现天气的实时预报和短期预测。5G

应用产业方阵研究报告202023-01-C-0054.5.2 业务需求气象服务应用场景的感知对象主要是云层、雨滴等气象目标的位置和运动状态，相关的通感业务指标如下：表

11

气象服务应用场景通感业务需求指标置信度

[%]90%位置精度基于置信度水平[m]≤0.003垂直[m]≤0.003速度精度基于置信度水平l[m/s]NA垂直[m/s]NA感知分辨率位置分辨率[m]0.003速度分辨率（水平/垂直）[m/s

x

m/s]NA最大业务时延[ms]≤1000刷新率[s]≤1漏检率[%]≤10虚警率[%]≤10通信时延[ms]200通信带宽[Mbps]2健康检测应用场景及业务需求应用场景由于工作、学习压力等外界因素，当前社会亚健康人群急速膨胀，据研究表明，世界上约

80％的人群长期处于亚健康状态，很多人时常会感到精神紧张、身心疲惫。长时间久坐、用眼过度等工作生活习惯使得出现颈椎病、焦虑症、重度肥胖等疾病的人群日益庞大，体育锻炼和健康监测的重要性逐渐成为现代居民关注的重点。传统的体育锻炼和健康监测依赖各类接触式的可穿戴设备采集用户手部的动作信息以及心率数据来分析，无法探测到用户的肢体动作、胸腹部呼吸运动等其他身体部位的体动，这些数据维度上的缺失影响了用户身体健康监测分析的精确程度。5G-A

通感一体化技术可实现非接触的毫米波感知，可精确收集到用户的呼吸律、心律、全身体动、心跳

R-R

间期、心率变异性、呼吸暂停事件等数据，提5G

应用产业方阵研究报告212023-01-C-005供了健康全方位的监测功能。4.6.2 业务需求健康监测场景的感知对象主要是人体的肢体动作、呼吸动作的微变形，相关的通感业务指标如下：表

12

健康监测场景通感业务需求指标置信度

[%]90%位置精度基于置信度水平[m]≤0.003垂直[m]≤0.003速度精度基于置信度水平l[m/s]NA垂直[m/s]NA感知分辨率位置分辨率[m]0.003速度分辨率（水平/垂直）[m/s

x

m/s]NA最大业务时延[ms]≤1000刷新率[s]≤1漏检率[%]≤10虚警率[%]≤10通信时延[ms]不涉及通信带宽[Mbps]不涉及园区监测应用场景及业务需求应用场景随着国内智慧园区建设步伐加快以及企业对自身智能化管理需求的提升，需要更加泛在、智能、精准的园区感知监测管理手段。传统的园区监测依赖于摄像头视频监测、红外探测感知、各类传感器数据统计分析等，但以上方案存在不足。首先，需要部署大量的监测传感设备，成本较高；其次，传统的摄像头等设备服务范围有限，难以对园区进行全方位、无死角的监测管理；最后，对于近年来兴起的低空无人机等应用，传统的监测手段也难以进行有效的监测和管理。5G-A

通感一体化技术可通过

5G-A

基站对园区进行大范围、长距离、快速的信号扫描，结合电子围栏，智能算法等技术，感知特定区域的人、车、无人机等5G

应用产业方阵研究报告222023-01-C-005各类物体的入侵事件、进行定位监测、轨迹跟踪，并可进一步统计基站服务范围内的物体数量、分布，监测异常事件等。被测量目标无感知，也不必连接网络，无需终端设备配合，且可利旧现有

5G

基站，无需重复投资部署，为园区提供全天候、全覆盖、高精度的智能监测管理能力。4.7.2 业务需求园区监测场景的感知对象主要是园区内的人员、车辆、无人机，相关的通感业务指标如下：表

13

园区监测场景通感业务需求指标业务指标人员车辆无人机置信度

[%]95%95%95%位置精度基于置信度水平[m]≤0.5≤4≤100垂直[m]≤0.5≤4≤30速度精度基于置信度水平l[m/s]≤2≤210垂直[m/s]≤2≤210感知分辨率位置分辨率[m]0.54区分车道，车道宽度按照4m

计算10为了检测无人机单体的存在速度分辨率（水平/垂直）[m/s

xm/s]2210为了检测无人机的存在，速度的传感分辨率为

10m/s最大业务时延[ms]≤1000≤1000≤1000刷新率[s]≤1≤1≤1漏检率[%]≤5≤5≤5虚警率[%]≤5≤5≤5通信时延[ms]不涉及不涉及不涉及通信带宽[Mbps]不涉及不涉及不涉及矿山边坡监测应用场景及业务需求应用场景露天矿山边坡稳定性一直是影响其安全生产的最重要因素，随着开采深度的增加，其边坡高度也在加大，滑坡等失稳现象逐年增多，边坡失稳造成的灾害风5G

应用产业方阵研究报告232023-01-C-005险与矿山经济效益的提升矛盾日益突出。我国是矿业大国，有各类露天矿山

1500余处，不稳定边坡占边坡总量的

15%~20%左右，如何利用新技术实现露天矿边坡智能监测预警及快速应急响应成为了亟待解决的问题，对于提高我国露天矿生产安全具有重要意义。现有的边坡监测技术在一定程度上满足了边坡滑动监测要求，但尚存在监测信息不全面、应急响应滞后、抗干扰性差、覆盖范围有限、功能单一、成本较高等问题，极大地制约了边坡监测预警的实时性和科学性。5G-A

通感一体技术可以有效解决矿山行业大范围面状全覆盖监测、实时监测、精准预警的难题，实现对监视区域全天时、全天候、非接触、高精度的远程监测及滑坡预警，实现矿区边坡智能监测、安全管控与应急通信的无缝集成。4.8.2 业务需求矿山边坡监测场景的感知对象主要是边坡表面形变，相关的通感业务指标如下：表

14

矿山边坡监测场景通感业务需求指标置信度

[%]95位置精度基于置信度水平[m]≤0.15垂直[m]≤0.15速度精度基于置信度水平l[m/s]NA垂直[m/s]NA感知分辨率位置分辨率[m]0.15速度分辨率（水平/垂直）[m/s

x

m/s]NA最大业务时延[ms]≤1000刷新率[s]≤1漏检率[%]≤5虚警率[%]≤5通信时延[ms]不涉及通信带宽[Mbps]不涉及5G

通感一体应用场景可行性分析5G-A

通感一体应用场景路径分析5G

应用产业方阵研究报告242023-01-C-005根据

3GGP

规范已发布的

5G

频谱范围主要集中在

C-band

和毫米波段，如下表所示。而感知技术依赖于感知雷达的工作频段而变化，不同频段的雷达通常具备不同的性能和特性。表

15

5G

频谱

C-band

和毫米波频段5G

频段频段类别上行频段下行频段制式N77C-Band3300MHz~4200MHz3300MHz~4200MHzTDDN783300MHz~3800MHz3300MHz~3800MHzTDDN794400MHz~5000MHz4400MHz~5000MHzTDDN257毫米波26500MHz~29500MHz26500MHz~29500MHzTDDN25824250MHz~27500MHz24250MHz~27500MHzTDDN26037000MHz~40000MHz37000MHz~40000MHzTDDN26127500MHz~28350MHz27500MHz~28350MHzTDDC-band

相对于毫米波频段，频段更低，发射机的功率及天线尺寸更容易做大，所以远程性能较优；毫米波段的频率高，带宽更大，在距离精度和分辨率上性能更优。表

16

5GC-band和毫米波频段优缺点对比和典型适用场景5G

波段优点缺点典型适用场景C-band1、远程性能较优，1KM

以上2、较不容易受到雨杂波影响1、频段带宽小分辨率较低，速度和位置的分辨率在cm/m

级1、低空经济2、水域入侵3、智慧交通4、园区监测毫米波1、距离精度、分辨率上实现

mm

级，性能更优1、容易衰减，感知距离短，小于

1km2、不容易受其他雷达的干扰1、气象服务2、健康检测3、建筑物微变形监测4、矿山边坡监测根据

5G-A

通感一体技术应用从

C-Band

向毫米波频段演进，感知的精度从

m级向

mm

级不断演进，覆盖能力也初步提升，可以将通感的

8

大潜在应用场景按照

C-Band

和毫米波两个频段的部署节奏分类两个阶段。C-Band

频段的距离和抗干扰性能较优，而低空经济、水域入侵、智能交通、园区监测应用领域的识别物体是无人机、车辆和人，要求在米级，所以会在第一阶段商用。毫米波的距离精5G

应用产业方阵研究报告252023-01-C-005度和分辨率较优，可以达到毫米级，可以满足建筑物微变形监测、气象服务、健康检测和矿山边坡监测等场景的使用要求，但毫米波波段的

5G

基站的部署节奏要整体晚于

C-Band，所以这四个应用将是第二阶段商用的通感一体化应用场景。C-band

频段的

5G-A基站可满足要求，并且当前

C-band

频段已经被广泛用于5G

的通信，基站的覆盖率已经较好，技术较为成熟，所以阶段一的低空经济、水域入侵检测、智能交通、园区监测的四个典型场景应用有望成为首批通感一体化技术重点使能的场景，本文下述将重点描述。5G-A

通感一体重点应用场景分析低空经济低空经济近年来受到了广泛的关注，具备广阔的市场前景。在政策层面，我国于

2023

年

5

月

31

日由国务院、中央军委发布了《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》（自

2024

年

1

月

1

日起施行），标志着无人机管理进入元年，是低空经济发展的重要里程碑。2023

年

11

月初，国家空中交通管理委员会办公室通过中国民用航空局，先后发布了《中华人民共和国空域管理条例（征求意见稿）》和《关于明确（无人驾驶航空器飞行管理暂行条例）空中交通管理有关事项的通知（征求意见稿）》等两个重要文件。这些法律法规的出台和起草，标志着科学、规范、高效的无人驾驶航空器飞行及相关活动管理制度体系初步构建成型。在应用和飞行器层面，低空经济已经在进行初步的商业试点，除了消费级无人机活动持续增长外，头部企业在即时配送、物流和载客空中飞行等应用场景取得显著进展。截止

2023

年

8

月，美团无人机已经在深圳、上海等城市落地

7

个商圈，17条航线，累计完成用户订单

18.4

万单。在基础设施层面，涉及融合飞行保障基地、起降设施、测试场、感知设备和飞行监管平台等，其中感知设备和飞行监管平台最为关键。根据粤港澳大湾区数字经济研究院在

2023

年

11

月发布的《IDEA

低空经济发展白皮书

2.0》统计，截止

2022

年底，全国的无人机运营企业达到

1.5万家，年产值已达到

1170

亿元。注册无人机数量为

95

万架，实时飞行次数约为3.86

亿次，累计飞行时长约为

1668.9

万小时。预计到

2024

年，无人机在国内的市场规模将达

1600

亿元，其中快递物流方面的无人机市场规模约

300

亿元。5G

应用产业方阵研究报告262023-01-C-005低空经济的发展需要具备稳定的通信连接和安全的监管手段。在《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》中，法规要求无人机建立稳定通信连接，自动上报飞行态势，建立无人机监视管控平台。国家统筹建立具备监视和必要管控功能的无人机综合监管平台，民用无人机飞行动态信息与公安机关共享，国务院公安部门建立民用无人机公共安全监管系统。5G-A

通感一体有望成为使能智慧低空通信及监管的关键技术。在低空领域，大规模部署雷达感知网成本高、周期长、技术难度大，而飞行成为制约低空经济发展的关键因素之一。5G-A

通感一体化基站发挥通信基站的广覆盖的优势，能够实现低空感知网络的快速、低成本部署，同步将数据传送至无人机管理平台，用于飞行安全、调度管理，为低空经济的空域飞行提供了基础数字化保障，有效提高低空空域资源的利用效率。总结来看，在低空经济行业，5G-A

通感一体化技术的产业重点在于尽快落地相关监管政策，形成低空感知频谱、指标性能等标准体系，完成与主流无人机管理平台的对接，支撑低空经济的发展。5.2.2 智慧交通智慧交通建设已经成为我国长期规划的重点内容。在国务院印发的《“十三五”现代综合交通运输体系发展规划》中，明确指出要“开展新一代国家交通控制网、智慧公路建设试点，推动路网管理、车路协同和出行信息服务的智能化”。根据交通运输部在

2021

年

12

月发布的《数字交通“十四五”发展规划》中提出“完善公路感知网络，推进公路基础设施全要素全周期数字化，发展车路协同和自动驾驶，推动重点路段开展恶劣天气行车诱导，缓解交通拥堵、提升运行效率”。智能交通利用先进信息技术推动交通装备、基础设施、运输服务数字化，并融合通信、智能控制、系统集成等技术，促进运输方式变革和治理能力提升，进而实现综合交通运输体系优化。5G-A

通感一体能够为智能交通的通信和感知系统提供必要的支撑和补充。当前智能交通系统通过连接海量交通终端设备，在路侧部署摄像机、毫米波雷达、激光雷达等传感设备以及路边单元等智慧基础设施，实现多种交通终端设备的数5G

应用产业方阵研究报告272023-01-C-005据采集和数据分析，可将“人-车-路-云”各交通参与要素有机地联系在一起，实现多个终端的数据协同，高效感知人、