TFJIOT001-2024 《低空经济5G空中传输专网 （“低空智联网”） 典型应用场景技术规范》

中华人民共和国团体标准

T/FJIOT001-2024

低空经济5G空中传输专网

（“低空智联网”）

典型应用场景技术规范

Technicalspecificationsfor

5Gairtransmissionprivatenetwork

ofLow-altitudeEconomytypicalusecases

2024-12-XX发布2025-01-01实施

福建省物联网行业协会

福建省标准化协会

目录

1范围..............................................................1

2术语和定义、缩略语................................................1

2.1术语和定义...................................................1

2.2缩賂语列表...................................................1

3低空信息服务需求..................................................2

3.1低空通信.....................................................3

3.2飞行导航.....................................................3

3.3空域监管.....................................................4

4低空智联网现状及挑战.............................................22

4.1技术内涵....................................................22

4.2发展现状....................................................23

4.3面临挑战....................................................24

5低空智联网技术体系架构...........................................25

5.1.端到端网络架构.............................................25

5.2.通信关键技术...............................................27

5.2.1.空地协同新覆盖........................................28

5.2.2.干扰控制新机制........................................29

5.2.3.切换增强新策略........................................30

5.2.4.飞控业务新保障........................................31

5.2.5.可信接入新认证........................................31

5.2.6.集群通信管理..........................................32

5.3.感知关键技术...............................................34

5.3.1.灵活部署架构..........................................35

5.3.2.混合波形新空口........................................36

4.3.3.超级张角硬件..........................................37

5.3.4.高精感知功能..........................................38

5.3.5.通感协同组网..........................................39

5.4.管控关键技术...............................................40

5.4.1.数字化空域底座........................................41

5.4.2.可信身份鉴权授权......................................42

5.4.3.全生命周期管理........................................43

4.4.4.感知能力一体化调度....................................44

5.4.5.监视服务智能化........................................45

5.5.导航关键技术...............................................46

5.5.1.基于北斗的高精度定位..................................47

5.5.2.北斗短报文融合通信....................................49

5.5.3.北斗授时时间同步......................................50

5.5.4.时空数字化位置底座....................................51

5.5.5.时空大数据............................................52

低空经济5G空中传输专网（“低空智联网”）

典型应用场景技术规范

1范围

本标准规定了低空经济5G空中传输专网（“低空智联网”）

典型应用场景。

本标准适用于低空经济的5G空中传输专网（“低空智联

网”）。

2术语和定义、缩略语

2.1术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

2.2缩賂语列表

下列缩略语适用于本文件。

1

3低空信息服务需求

低空经济产业链涵盖低空生产制造、低空基础设施、低空行业

应用上中下游全产业链，产业链条长，价值潜力大。信息服务是低

空经济的重要组成部分，我国在信息通信行业具有全球领先优势，

有助于带动低空经济产业由初期的生产制造为主向未来的数智化运

营服务快速演进。下图1为低空信息服务支撑低空经济快速规模化

发展示意图：

图1低空信息服务支撑低空经济快速规模化发展示意图

随着低空经济应用场景的多元化，低空的信息服务的需求也日

益增长，主要体现在以下三个方面:一是低空通信需求，主要是面向

广域超视距的无人机数据和图像传输需求;二是飞行导航需求，主要

是面向广域高精度的无人机定位需求:三是空域监管需求，主要是面

向广域全类型的无人机感知与管控需求。这三大需求共同推动着低

空信息服务行业不断发展，为低空经济的繁荣注入强大的动力与活

力。

2

3.1低空通信

通信构筑低空经济之基。在低空物流运输、城市巡检、安防监

控等领域，对无人机网联通信有强烈需求，主要需求是在无人机与

地面站间进行数据传输(简称数传)或图像传输(简称图传)。数传是指

传输无人机飞行控制和飞行状态等信息，特点是小数传包，但对网

络连续稳定覆盖、传输时延和可靠性要求高。通常飞控类数传的端

到端时延需求小于100ms，速率需求为百Kbps。图传是指传输无人

机摄像头采集到的图像和视频等信息，图传数据以上行为主，具有

大上行的特点，对于1080P和4K分辨率视频的典型速率要求分别为

5Mbps和25Mbps。以下表1是低空通信典型应用场景及通信需求。

下表1为低空典型应用场景及通信需求：

表1低空典型应用场景及通信需求

3.2飞行导航

导航引领低空经济之路。在物流运输、应急救援、农业植保、

电力巡检等领域，对低空飞行器的定位和导航提出了更高要求，包

括实时精确定位和复杂环境稳定导航等。一方面是低空飞行器在执

行精细化作业时(如测绘、农业喷酒、电力巡检)，需要厘米级的高精

3

度定位，以确保飞行线路及作业点准确，提高作业效率和安全性。

另一方面是低空飞行器在飞行救援时，需要随时掌握自身位置和状

态，以便在复杂地形和恶劣天气条件下能够安全飞行。进一步需求

飞行器路线追踪、偏航警告、位移警告等增强能力，为飞行引导提

供全面支撑。

3.3空域监管

监管守护低空经济之序。随着低空空域的开放，公安、民航、

军队、交通局等管理部门，对无人机监管的需求愈发强烈，主要需

求场景包括低空空域监管要地安防、机场跑道入侵、物流航线监视

等。一方面需要对合作类无人机进行监视与服务，检测已注册的合

法无人机是否按规定路线合法飞行，感知无人机位置、高度、航

向、速度等信息并反馈给管控平台，通过对各航线上无人机飞行状

态信息的统计和分析，对无人机飞行路径进行实时调整，确保飞行

有序可控。另一方面需要对非合作类无人机进行探测与反制，检测

是否存在非法无人机入侵空域，即时发现并预警任何未经许可的

“黑飞”入侵。当探测到空域中存在“黑飞”物体时，快速反馈给

相关管理部门进行应急处理,确保空域安全。以下表2是低空空域监

管的感知指标需求。下表2为低空空域监管感知指标需求：

表2低空空域监管感知指标需求

4

4典型应用场景

面向广域和局域场景通信与感知的双重需求，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。

4.1无人机运营监管应用场景及业务需求

4.1.1应用场景

伴随着低空空域管理改革及技术创新的驱动，无人机运营监管

将成为未来经济增长的重要引擎。推动无人机运营监管快速发展的

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无人机运营监管的重要支柱，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。

5

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。

具体无人机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3所示。

表3无人机感知业务场景

序

领域应用感知场景

号

无人机用于风力发电场的巡检和故障诊断，提高了检

风力发电

1测效率和安全性。例如，中国国家电网使用无人机对①③

检测

风力发电场的叶片和机舱进行定期检查。

无人机喷洒农药和施肥，提高农作物的生产效率。例

2农业植保如，中国的农用无人机公司Ehang农机推出了一款用①

于农业植保的

利用无人机进行空气质量、水质和土壤质量等环境监

3环境监测测。例环境监测如，中国南京大学的研究团队使用无①

人机对大气细颗粒物进行监测和采样。

无人机用于地质勘探，包括地形测量和资源勘查。例

4地质勘探如，中国石油天然气集团公司使用无人机进行石油勘①

探。

建筑与基无人机用于建筑物、桥梁和其他基础设施的巡检和检

5础设施巡测。例如，中国南方电网使用无人机进行输电线路和①③④

检变电站的巡检。

无人机可以进行建筑物的三维测量和建模，用于规划

建筑物测

6和设计。例如，中国建筑工程公司中铁二十一局集团①③④

量和建模

使用无人机进行建筑测量和设计。

无人机用于物流和快递领域，提供快速、便捷的送货

物流和快①②③

7服务。例如，中国的无人机制造商顺丰速运使用无人

递④

机进行快递配

无人机用于搜救行动，提供空中搜索和监测功能。例

搜索和救

8如，中国的民航局使用无人机进行海上和山区的搜救①②

援

任务。

6

无人机用于高层建筑物的清洁和维护，提高工作效率

建筑物清

9和安全性。例如，中国的清洁服务公司海鸥无人机使①③④

洁和维护

用无人机进行高层建筑的外墙清洗。

无人机用于电力线路的巡线和故障检测。例如，中国

10电力巡线①④

电力公司使用无人机进行电力线路的巡检和维护。

无人机用于自然保护区、湿地和海洋等环境的监测和

环境保护

11保护。例如，中国的自然保护区管理部门使用无人机①

监测

进行野生动物监测和研究。

无人机用于景区的航拍和推广，提供美丽的航拍影

景区拍摄

12像。例如，中国的旅游景区张家界使用无人机进行风①

和推广

景拍摄和推广。

媒体报道无人机用于新闻报道和采访，提供独特的视角和影像

13和新闻采素材。例如，中国的新闻机构使用无人机进行新闻现①

访场报道。

无人机用于地理测绘和制图，生成高精度的地图和地

地理测绘

14理信息数据。例如，中国的测绘局使用无人机进行地①

和制图

理测绘工作。

无人机用于电视和电影制作，提供精彩的航拍镜头。

电视和电

15例如，中国的电影制片公司使用无人机进行电影拍①

影制作

摄。

无人机用于旅游和观光业，为游客提供空中观光体

旅游和观

16验。例如，中国的旅游景区杭州西湖使用无人机进行①②

光

空中观光服务。

森林火灾无人机用于森林火灾的监测和预警。例如，中国的森

17①

监测林防火部门使用无人机进行火情监测和烟雾探测。

城市规划无人机用于城市规划和交通管理，提供城市数据和交

①②③

18和交通管通流量监测。例如，中国的城市规划部门使用无人机

④

理进行城市规划和交通研究。

无人机用于无线信号的覆盖测试和网络优化。例如，

无线信号①②③

19中国的电信运营商使用无人机进行移动网络覆盖测

覆盖测试④

试。

无人机用于大型活动的安保监测和应急响应。例如，

大型活动

20中国的警察部门使用无人机进行大型活动的安保监③④

安保

控。

4.1.2业务需求

基于无人机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4所示。

7

表4无人机运营监管应用场景通感业务需求指标

4.2水域入侵检测应用场景及业务需求

4.2.1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。

8

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：

1.全天候。不受雨雪雾的影响，实现船只的识别和跟踪；

2.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；

3.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

9

巡航内容；

4.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。

图2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5水域入侵检测应用场景通感业务需求指标

10

4.3智慧交通应用场景及业务需求

4.3.1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，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。

1）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

11

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。

2）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。

3）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。

4.3.2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

12

业务需求如下。

表6智慧交通场景通感业务需求指标

4.4建筑微变形监测应用场景及业务需求

4.4.1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

13

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7建筑微变形检测场景通感业务需求指标

14

4.5气象服务应用场景及业务需求

4.5.1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。

15

4.5.2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8气象服务应用场景通感业务需求指标

16

4.6健康检测应用场景及业务需求

4.6.1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9健康监测场景通感业务需求指标

17

4.7园区监测应用场景及业务需求

4.7.1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

18

定区域的人、车、无人机等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10园区监测场景通感业务需求指标

19

4.8矿山边坡监测应用场景及业务需求

4.8.1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

20

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：

21

表11矿山边坡监测场景通感业务需求指标

5低空智联网现状及挑战

为满足以上三大低空经济信息服务需求，低空智联网应运而

生。低空智联网是依托空天地一体化网络基础设施，以先进的信息

通信、人工智能、大数据等技术手段，构建的网联化、数字化、智

能化网络体系，旨在实现低空通信、导航、监管一体化服务。

5.1技术内涵

第一，低空网联化，空地一体的网联化变革。通过整合地面蜂

窝网、卫星系统等多种通信设施资源，确保低空网络全方位立体覆

盖。进一步依托地面蜂窝网实现探测感知与通信的协同作业，构建

无缝连接、高度集成、功能丰富的低空网络，为无人机网联化管理

提供稳定可靠的网络环境。

22

第二，低空数字化，空域与航线的数字化转型。借助先进的数

字化技术，将低空空域转化为多层次、清晰可见的“数字道路”，

为无人机飞行提供精准导航与规范指引，显著提升飞行的效率与安

全性。

第三，低空智能化，感知与决策的智能化升级。利用智能感知

技术，精准识别并区分不同飞行物，有效避免潜在冲突风险。同

时，结合大数据分析和人工智能算法，实时分析和处理飞行数据，

为用户规划并优化飞行路径，展现未来低空交通的智能化管理与服

务能力。

5.2发展现状

我国低空经济发展刚刚起步，低空通信、导航、监管等技术发展

尚不完善，传统点对点通信、卫星定位、低慢雷达等技术存在覆盖距

离短、连续组网难、定位精度低、监管能力弱等问题。

传统无人机通信技术主要是点对点通信，采用WiFi等通信制式，

仅能局域传输，无法连续组网，业务速率受限;部分企业新建私有广域

通信网络，成本高，业务速率低，且无法服务其他企业;而网联通信可

通过整体网络覆盖优势，实现广域超视距传输，能够满足高清视频等

各类业务传输要求。

传统无人机导航技术主要是卫星导航，定位精度相对低，约10-

30米;而基于网络级RTK(Real-timekinematic，实时动态载波相位差分

技术)的高精定位技术，定位精度可达厘米级。主要通过地基增强基准

站网，接收处理全球卫星导航系统数据，并利用高精度定位平台计算

23

出误差信息，向服务请求用户实时播发位置修正值，从而在用户终端

上实现动态高精度定位。

传统低空探测技术主要包含低慢雷达、光电探测、频谱探测等,产

业相对成熟但存在城区难覆盖、连续组网难、可靠性不高、产业生态

分散等痛点问题;而通感一体技术，感知与通信共用资源、硬件、站址，

具有可连片组网、性价比高的优势，但当前还处于初期发展阶段，存

在技术标准空白、产业不成熟等问题。

5.3面临挑战

通信网联化、定位高精化、通感一体化是低空智联网未来技术发

展方向。面向未来发展，构建网联通信、高精定位、通感一体的低空

智联网，还面临网络覆盖待增强、核心技术待突破、商业模式待探索

三大挑战。

一是网络覆盖待增强。无人机飞控数据传输需要连续稳定的网络

覆盖，图传业务对上行速率有较高要求，基于网络级RTK的高精定

位需依托蜂窝网承载差分数据传送，仅靠现有的地面蜂窝网，较难满

足低空网络立体覆盖要求;与地面蜂窝网相比，卫星系统具有覆盖广、

成本低、可覆盖所有高度空域等优势，但存在通信容量低、产业尚不

成熟的问题。低空丰富的业务场景和不同高度的覆盖需求、自由传播

引起的强干扰等，导致低空网络覆盖方案异常复杂。

二是核心技术待突破。低空智联网面临低空广域连续覆盖需求强、

飞控数据可靠性要求高、导航定位精度要求高、通感一体标准空白、

实时监管难度大等挑战，空地一体的立体覆盖技术、低时延高可靠的

24

飞控传输保障、空地间干扰抑制、通感一体新硬件、通导融合定位、

低空探测反制等技术待突破。

三是商业模式待探索。低空技术的发展涉及信息通信、航空、飞

行器等多个产业，包括硬件、平台、应用、服务等技术领域。目前，

产业发展处于百花齐放的初期阶段，产业间的创新技术、产品、接口

等尚未实现有效的协同融合。如何打破行业壁垒，构建高效的合作机

制和可持续发展的商业模式，共同研制低空智联网新技术、新产品，

激发产业生态，已成为当下亟待解决的重要问题。

6低空智联网技术体系架构

5G-A是对5G能力的增强和拓展，一方面增强传统连接能力，

另一方面拓展通信能力边界。5G-A不仅完美契合低空飞行对高速

率、低时延、大连接数等基本需求，还具有通感融合、高精定位等

先进的技术能力，有助于推动低空智联网向更高层次、更广领域发

展。

6.1.端到端网络架构

基于5G-A的低空智联网架构可以分为六大部分:包括网联终

端、5G-A无线网、卫星系统、5G-A核心网、5G-A+北斗、监管服

务运营平台。下图3为5G-A低空智联网端到端架构：

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图35G-A低空智联网端到端架构

(1)网联终端:

通过5G-A无线网或卫星系统进行通信和控制的无人机。

(2)5G-A无线网:

提供5G-A公网和5G-A专网，依托地面网络基础设施，通过优

化地面公网或建设对空专网，为一定高度下的低空网联终端提供优质

的通信或通感服务。

(3)卫星系统:

通过卫星网络技术，尽可能实现低空全域覆盖，特别适用于偏远

地区、海洋、沙漠等地面基础设施网络难以覆盖的区域，为低空网联

终端提供通信服务。

(4)5G-A核心网:

网络功能实体AMF、UPF、SMF、PCF等提供基础通信服务，为

了支持无人机的身份识别、认证授权和飞行监控等，引入

UASNF/NEF网元。

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(5)5G-A+北斗:

北斗定位解算播发平台提供高精定位计算服务，5G-A基站提供

高精定位数据传输服务。

(6)监管服务运营平台:

负责整个低空智联网的监管、服务和运营:包含飞行数据管理、角

色权限管理、系统扩展等功能，实现对无人机等低空飞行器的实时监

控、管理，支撑客户开展航线规划及对无人机进行控制，确保飞行安

全和合规性。

基于5G-A低空智联网端到端架构和“空地协同、通感融合、安

全可信”的核心理念，从网络、平台、应用三大方向构建“通、感、

管、导”一体的5G-A低空智联网技术体系，为实现低空全域可靠的

“通”、多维立体的“感”高效可控的“管”、智能精准的“导”奠

定重要技术基础。下图4为5G-A低空智联网技术体系示意图：

图45G-A低空智联网技术体系示意图

6.2.通信关键技术

网联化是低空通信的技术发展方向。网联通信可用于传输飞控数

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据、及图像视频等内容。针对低空通信存在的空地协同难、网络干扰

大、服务小区杂、切换次数多、飞控业务可靠性要求高等痛点问题，

采用空地协同新覆盖、干扰控制新机制、移动性增强新策略、飞控业

务新保障、可信接入新认证、集群通信新管理等关键技术，全方位提

升低空网络覆盖率，降低对地面邻区干扰，实现无人机可信接入，保

障飞控业务高可靠性传输。

6.2.1.空地协同新覆盖

针对低空立体网络覆盖不足的问题，在综合考虑业务需求、承载

能力、建设成本的情况下，以“空地协同、分层分域、按需部署”的

策略进行空地立体网络覆盖。在满足业务需求的情况下，优先复用地

面网，按需新建低空网，卫星网可作为广域覆盖层。下图5为空地立

体协同覆盖示意图：

图5空地立体协同覆盖示意图

复用地面网，通过优化后进行较低高度低空覆盖，具有成本低、

商用快的优势，但不具备感知能力。对于有通信需求、但监管要求不

高、且飞行高度较低的航线飞行场景，可采用复用地面网。

新建低空网，具有局域覆盖性能好、业务速率高、兼顾通信和感

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知等优势可满足中高度以下的覆盖需求，但需要新投入较多的建设成

本。对于通信和感知需求较高的局域区域，考虑采用通感一体设备，

组网时可考虑低干扰、低成本的鱼鳞单扇区组网技术。

卫星网，具有广域覆盖优势，但容量低、时延大。卫星网与低空

网或地面网相互补充，互为备份。

6.2.2.干扰控制新机制

地面终端位于地面，由于建筑物、植被等遮挡，到基站主要以非

视距传输为主，接收到信号的邻区数量相对少，服务小区和邻区信号

强度相差大，因此地面邻区对地面终端的下行干扰和终端对地面邻区

的上行干扰都相对可控。而无人机和地面终端不同，无人机飞行高度

更高，可越过建筑物、植被等遮挡。因此，无人机在低空中主要以视

距传输为主，可以接收到更多邻区的信号，并且服务小区和邻区信号

强度差异不大，导致地面邻区对无人机的下行干扰和无人机对地面邻

区的上行干扰较大。下图6为无人机终端视距传播示意图：

图6无人机终端视距传播示意图

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为解决无人机终端引起的干扰问题，可考虑如下方案:(1)无人机

和地面终端协同调度:在通信传输过程中，低空基站为无人机分配的

频域资源和多个地面基站为地面终端分配的频域资源进行协同，从而

降低地面邻区对无人机的下行干扰。(2)基于终端类型的差异化功控:

识别无人机，对无人机和地面终端进行差异化功控配置，实测对无人

机采用差异化功控后，无人机终端发射功率下降5dB左右，在上行性

能仍满足业务需求时，降低邻区干扰5dB左右。

6.2.3.切换增强新策略

利用地面网旁瓣覆盖低空时，随着高度的增加，小区覆盖边界逐

渐不清晰无主导覆盖小区，存在邻区多且乱序、切换频繁等问题;而在

建设低空网盖区域，存在无人机可能在地面和低空小区来回切换，无

法保证无人机一直驻留在低空小区的问题。

首先从组网的源头上进行控制，在地面网覆盖低空切换频繁的区

域，新建低空专网主瓣覆盖，从而加强空中的主导覆盖，以改善低空

无主导覆盖带来的切换多和干扰大问题。

除了组网源头控制外，为减少不必要的短暂切入地面小区又切回

低空小区的切换，可设计基于无人机终端个性化的移动性策略，如识

别无人机终端，配置无人机差异化切换频点优先级、切换门限、切换

迟等，实现无人机在低空网络的“易入难出”，保障无人机性能。

(1)飞行阶段:通过切换策略优化,尽星让无人机保持在低空小区之

间同频切换;(2)起飞阶段:无人机基于业务切换尽快从地面小区切换到

低空小区;(3)降落阶段:无人机基于覆盖切换根据信号强度切回到地面

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小区。

6.2.4.飞控业务新保障

根据传输数据的类型不同，业务需求可分为数传和图传两大类。

数据传输主要包括无人机飞行控制及飞行状态等信息，飞控数据对网

络可靠性有较高要求。图传指传输无人机摄像头采集到的图像和视频

等信息，主要用于人工接管、安防巡检、地理测绘等场景。图传数据

以上行为主，具有大上行的特点。

为了对无人机用户进行差异化QoS保障，首先需要对无人机用

户进行识别，以区别于eMBB业务。可考虑如下方式:无人机用户的

5IM卡开卡分配无人机专用的切片ID;无人机小区新增无人机专用

0CI承载，并基于无人机开卡切片信息绑定QCI承载。识别出无人机

用户后，可基于专用QCI进行差异化QoS功能，如针对无人机专用

QCI配置较高的调度优先级、适时关闭小BWP、DRX等功能、配置

差异化的功控参数等。

针对无人机用户本身的飞控信息与图传数据，可考虑差异化00S

保障方案:利用飞控与图传业务的差异化特征，终端、UPF识别无人

机飞控业务后，为其建立专用501，基站侧针对该501提供特殊保障

(如:低码率MCS、slot重复、上行免调度等)。另外，还可针对飞控业

务采用双发选收方案，通过应用层数据包复制与双链路传输，规避单

条链路因信道恶化带来的链路不稳定或时延不确定问题。

6.2.5.可信接入新认证

随着无人机应用的广泛普及，如何确保其安全、有序地运行成为

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了关键问题，因此亟需通过移动通信网络实现对无人机的高效、可靠

的管理，而精准的接入识别及管控是推动通信网络赋能低空经济的必

要一环，需在无人机接入方式中引入网联方式，并基于无人机网联能

力实现对无人机接入的准确识别。

为实现网联无人机的可信接入，3GPPR17中引入新型无人机标

识，可信标识需要具备域内唯一性及统一性，保证无人机在应用时可

被网络准确识别;同时无人机可信标识的引入需要考虑对通信网络以

及无人机应用领域的整体性影响，兼顾方案引入的实际可行性。无人

机应在注册或会话建立中提供5G系统中的无人机应用领域的专用标

识，通过核心网实现与无人机监管平台的交互，进而实现对UAV的

认证和授权。通过基本的认证授权，通信网络还可以实现无人机的唯

一识别和追踪。

通过无人机可信接入方案可以提高无人机管理的效率和安全性，

降低无人机飞行中的风险。同时，基于接入识别，可以在航路优化、

飞控关联、图传保障等方向提供核心网特色能力及方案，为无人机在

各个领域的应用提供更广阔的空间和更可靠的技术支持。

6.2.6.集群通信管理

同一区域海量UAV聚集场景下，采用单播方式存在如下问题:一

是网络拥塞问题，飞控平台调度多个UAV，每个UAV使用不同的网

络资源，导致网络资源紧张;二是数据不同步问题，网络侧下发给无人

机的航路地图、位置等数据信息，但由于不同无人机占用的网络时间

等资源有差异，导致上述数据的下发时间难以对齐;三是UAV碰撞问

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题，UAV聚集时由于距离近可能出现碰撞。远程ID(RemoteID)是UAV

的身份及位置信息，由民航领域相关的实体(如无人机交通管理系统

或无人机系统服务提供商)进行分配。在无人机交通管理系统或无人

机系统服务提供商的范围内，每个空中UE的标识是唯一的，该标识

可以用来远程跟踪或者识别空中UE。

使用MBS进行远程ID广播，可以满足国内UAV安全管理规范

要求，与WiFi和蓝牙相比，5G广播覆盖更好，抗干扰能力更强;还可

以辅助UAV之间的DAA(探测与避让)。

下图7为基于5G-A的UAVMBS网络架构：

图7基于5G-A的UAVMBS网络架构

基于5G-A的UAVMBS解决方案具体如下:(1)通过MBS广播技

术，向同一区域广播通用数据针对网络拥塞、数据不同步问题，由飞

控平台UTM/AF下发通用数据，核心网侧基于AF设定建立下行MBS

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共享数据隧道至无线侧，基站在覆盖区域范围广播通用数据报文，大

幅降低网络下行资源开销，避免网络拥塞，并实现数据同步下发。

(2)通过MBS广播技术，向同一区域广播UAVRemoteID和位置

信息UAV上报RemoteID和位置信息到飞控平台，由飞控平台

UTM/AF下发同一区域各UAV的RemoteID和位置信息，核心网建

立下行MBS共享数据隧道至无线侧，基站在覆盖区域对其广播。该

方案可满足国内UAV安全管理规范要求，可以辅助UAV之间探测

与避让。

6.3.感知关键技术

通感一体是低空探测和感知的技术发展方向。低空探测和感知需

求主要来自低空监管和航线保护两大场景，其中低空监管场景主要需

求来自于监管部门，主要用于黑飞无人机入侵监测。航线保护场景主

要需求来自于物流或无人机企业，主要用于固定航线等场景的飞行保

护、避免碰撞。传统的低慢雷达等探测技术存在城区难覆盖、连续组

网难、可靠性不高等痛点问题。通感一体技术通过传统基站叠加雷达

感知功能，实现通信、感知一体化，具备目标识别、轨迹跟踪、入侵

检测等功能，具有可连片组网、性价比高的优势，但初期存在技术标

准空白、产业不成熟等问题。4.9GHz通感一体技术体系，针对感知架

构和空口设计空白、覆盖距离和高度不足、精度不高、组网和测评复

杂等问题，提出了敏捷部署新架构、混合波形新空口、超级张角新硬

件、高精感知新功能、通感协同新组网、感知评测新模型等一系列创

新技术及方案。

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6.3.1.灵活部署架构

随着5G技术的不断发展，现阶段需持续推动5G-A阶段进行基

于5G架构的通感融合研究，以面对用户对通感能力引入网络的迫切

需求，特别是敏捷部署、移动性支持、最小化对现有网络架构的改动，

以及部分通感数据监管和不出园区的要求。

SF(SensingFunction)和应用服务器AF(ApplicationFunction)是感知

业务网络架构中需要新增的控制面和数据面的网元。AF的部署方式

取决于用户对感知业务的具体需求，AF还能提供地理化展示界面。

新增的感知网元SF包括感知控制面功能、感知数据面功能，同时可

选支持感知存储功能。控制面功能负责感知业务控制管理:包括感知

业务发起、感知业务授权、感知节点选择、感知任务下发、感知目标

/区域管理、感知策略控制、感知计费和感知结果开放等;数据面功能

负责感知数据的接收与处理:包括感知数据上报、感知数据汇集及智

能化处理、多源融合感知等;感知存储功能负责感知信息存储、感知信

息再加工等。在部署逻辑上，感知控制面功能、感知用户面功能和感

知存储功能可独立部署，也可以分设部署。SF引入5G现网的方式、

SF与现有网元的关系，决定了网络架构的定义方式。下图8为通感

业务网络架构示意图：

图8通感业务网络架构示意图

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本地化架构:本地化架构是为了满足敏捷部署、尽量减少现网改

造、监管感知数据不出场等实际需求所原创的通感一体网络架构方案。

在本地化架构中，5F与基站在控制面和数据面均采用直联接口，除了

可以提高感知空口的资源配置效率，还能够有效适配业务敏捷上线、

数据不出场等通感业务部署需求。紧耦合架构:紧耦合架构是指感知

功能与现有5GC架构深度融合，重用现有核心网架构、接口和协议

来实现感知能力。既支持基站感知、终端感知，又能实现与雷达、视

频等Non-3GPP数据源的融合感知。

本地化架构和紧耦合架构均可在网络侧按需实现感知业务的运

营管理能力包括感知业务签约管理、感知业务鉴权管理、业务监控、

数据统计等运营管理等能力。

6.3.2.混合波形新空口

在面向下一代通信技术中，通信和感知完全或者高等级融合将成

为一种重要趋势，其中混合一体化的波形设计是实现通感一体的里程

碑式的技术，是通信感知一体化设计中至关重要的技术。为了在通信

能力的基础上具备感知功能，需要设计全新的空口方案，为满足该需

求，主要面临两个问题，一是设计合适的感知波形，以满足水陆空等

不同场景的感知覆盖需求，二是选择合适的感知资源位置，尽量降低

对通信的影响程度。

(1)波形设计:在基站自发自收的工作模式下，5G基站的OFDM信

号同时收发对收发隔离度要求较高，根据目前产业的隔离度水平，发

射功率受限，只能实现300米左右的近距离覆盖。而雷达系统常用的

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LFM线性调频波形的发送和接收是不同时刻的，发送功率不受限，覆

盖距离远。提出采用连续波OFDM和脉冲波LFM相结合的混合波

形，连续波覆盖近端，脉冲波覆盖远端，系统覆盖能力从百米提升至

千米。

(2)通感融合帧结构:以n79频段为例，目前通信帧结构为2.5ms双

周期DDDSUDDSUU，需要考虑如何将感知信号融入通信信号，基于

低干扰、低开销、高谱效以及对通信影响最小化的设计思路，在感知

时隙的前7个符号发送感知信号，优选上行时隙后的下行时隙发送感

知信号，达到了规避远端干扰的效果;感知时隙的后