無(wú)人駕駛航空器是低空經(jīng)濟(jì)的核心，是典型新質(zhì)生產(chǎn)力，無(wú)人機(jī)物流和無(wú)人機(jī)載人將創(chuàng)造新的航空運(yùn)輸業(yè)態(tài)。電動(dòng)垂直起降航空器（eVTOL）數(shù)字化低空新基建是基于數(shù)字化起降場(chǎng)與通感一體數(shù)字網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的新型低空基礎(chǔ)設(shè)施，是無(wú)人駕駛航空器商業(yè)化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)。
低空新基建中的感知技術(shù)
低空經(jīng)濟(jì)作為新質(zhì)生產(chǎn)力的代表，已通過(guò)與快遞物流、文娛旅游、個(gè)人出行、應(yīng)急救災(zāi)等各種實(shí)際業(yè)務(wù)需求相結(jié)合，形成了蓬勃發(fā)展之勢(shì)。
低空飛行架次和飛行時(shí)長(zhǎng)的快速增長(zhǎng)，將催生從隔離飛行到融合飛行的演進(jìn)。雖然各地持續(xù)推進(jìn)低空空域開(kāi)放和低空應(yīng)用的試點(diǎn)，但由于通信、導(dǎo)航及監(jiān)視、空域數(shù)字化技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用不足，導(dǎo)致低空空域的安全性、用空合規(guī)性管理等方面都存在明顯的挑戰(zhàn)：一是用空合規(guī)性管理。由于低空空域感知能力的匱乏和支撐信息的缺失，無(wú)法對(duì)空域內(nèi)飛行活動(dòng)的合規(guī)性作出判斷。二是安全隱患。低空飛行任務(wù)將更加頻繁和復(fù)雜，傳統(tǒng)的人盯屏幕對(duì)“非合作”目標(biāo)、航路/航線偏離、非法進(jìn)入管制空域、飛行間距過(guò)小等安全隱患的識(shí)別難以落實(shí)。且人工盯看模式容易受到疲勞、情緒、經(jīng)驗(yàn)等人為因素的影響，從而加大安全風(fēng)險(xiǎn)。
與中高空的航空器管理相比，傳統(tǒng)的技術(shù)手段難以捕捉“低、慢、小”無(wú)人機(jī)，管理部門(mén)對(duì)低空飛行器的監(jiān)視和通信存在一定的技術(shù)局限性。自2023年以來(lái)，全球已發(fā)生多起運(yùn)輸機(jī)場(chǎng)凈空區(qū)的無(wú)人機(jī)侵?jǐn)_事件和直升機(jī)起降中因無(wú)人機(jī)干擾而產(chǎn)生的安全風(fēng)險(xiǎn)事件，其他重要基礎(chǔ)設(shè)施面臨的安全風(fēng)險(xiǎn)形勢(shì)同樣越來(lái)越嚴(yán)峻。為解決無(wú)人機(jī)的安全和高效飛行難題，各國(guó)都在探索技術(shù)手段。
移動(dòng)通信技術(shù)延續(xù)著每十年一個(gè)代際的發(fā)展規(guī)律，已歷經(jīng)第一代1G到第五代5G的發(fā)展，每一次代際躍遷，每一次技術(shù)進(jìn)步，都極大地促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)升級(jí)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。5G作為一種新型移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，不僅解決了人與人通信的問(wèn)題，也提供了人與物、物與物通信的新方式，滿足移動(dòng)醫(yī)療、車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制、環(huán)境監(jiān)測(cè)等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求。
2021年4月，第三代合作伙伴項(xiàng)目（3GPP）正式將通信感知融合HCS作為5G演進(jìn)技術(shù)5G-Advanced（5G-A）最為關(guān)鍵的特性之一。在以無(wú)人機(jī)為主要飛行器的低空經(jīng)濟(jì)中，通過(guò)感知技術(shù)提供更精準(zhǔn)的導(dǎo)航、定位等服務(wù)，提高飛行的安全性與效率至關(guān)重要。
5G-A是5G網(wǎng)絡(luò)的增強(qiáng)和演進(jìn)，也被稱作5.5G，它在速率、時(shí)延、連接規(guī)模和能耗方面全面超越5G，其中通信感知融合特性將使得未來(lái)的通信網(wǎng)絡(luò)同時(shí)具備通信和感知兩大功能。通信部分，5G-A基站可實(shí)現(xiàn)高帶寬、低時(shí)延雙向通信。感知部分，5G-A基站在特定時(shí)隙發(fā)射電磁信號(hào)、接收物體反射信號(hào)，并通過(guò)對(duì)反射信號(hào)的分析實(shí)現(xiàn)對(duì)覆蓋區(qū)域內(nèi)目標(biāo)如無(wú)人機(jī)的感知。結(jié)合國(guó)內(nèi)各地5G-A測(cè)試情況，目前5G-A已實(shí)現(xiàn)對(duì)小至手掌大小無(wú)人機(jī)的感知，物理空間偏差達(dá)到10米級(jí)，置信度達(dá)到95%，進(jìn)一步通過(guò)對(duì)感知數(shù)據(jù)的消除不連續(xù)點(diǎn)等技術(shù)處理，可進(jìn)一步提高感知精度和置信度，達(dá)到低空空域感知應(yīng)用要求。
基于5G-A技術(shù)的低空空域融合通信感知可以充分利用已有的站址許可、供電等塔站資源、回傳網(wǎng)絡(luò)等移動(dòng)通信地面基礎(chǔ)設(shè)施，以及遍布全國(guó)的專業(yè)維護(hù)專業(yè)技術(shù)人才資源，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的易部署、易維護(hù)，在保障低空通信高速低時(shí)延指標(biāo)的同時(shí)，對(duì)航空器的位置、狀態(tài)等進(jìn)行全天候高精度監(jiān)測(cè)，提高低空的管理效率。
低空新基建中的垂直起降場(chǎng)地
垂直起降場(chǎng)是指在距離地面一定高度的低空空域內(nèi)，用于垂直起降航空器（如電動(dòng)垂直起降航空器、飛行汽車等）的起降點(diǎn)。垂直起降場(chǎng)是城市空中出行（UAM）的重要組成部分，一般由用于低空飛行器垂直起降的起降區(qū)和機(jī)庫(kù)組成。這些設(shè)施能夠?yàn)榈涂诊w行器提供安全和高效的運(yùn)營(yíng)保障。
《電動(dòng)垂直起降航空器（eVTOL）起降場(chǎng)技術(shù)要求》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)于2023年底正式啟動(dòng)編制，并于2024年5月22日在中國(guó)民用機(jī)場(chǎng)協(xié)會(huì)第五屆中國(guó)機(jī)場(chǎng)發(fā)展大會(huì)上發(fā)布，是我國(guó)首部針對(duì)電動(dòng)垂直起降航空器起降場(chǎng)的技術(shù)規(guī)范。該標(biāo)準(zhǔn)共分為11個(gè)章節(jié)，對(duì)電動(dòng)垂直起降航空器起降場(chǎng)的物理特性、障礙物限制、場(chǎng)址選擇、凈空條件要求、專用設(shè)備設(shè)施要求等進(jìn)行了明確闡釋。
起降場(chǎng)分類。根據(jù)垂直起降場(chǎng)的起降區(qū)規(guī)模、專用設(shè)施配置，可將垂直起降場(chǎng)分類為起降點(diǎn)、起降站和起降樞紐。起降點(diǎn)往往只包含1個(gè)機(jī)位以及保證安全高效運(yùn)行的基本保障設(shè)施（如安全、標(biāo)志、消防、氣象、通導(dǎo)等設(shè)備），甚至可能出現(xiàn)機(jī)位和起降區(qū)共用的情況。起降站不僅包括包含起降點(diǎn)的所有設(shè)施和多個(gè)機(jī)位、多個(gè)起降區(qū)，還有能源供應(yīng)等其他設(shè)施。起降樞紐指的是在起降場(chǎng)基礎(chǔ)上還包括指揮室、機(jī)庫(kù)、候機(jī)區(qū)、堆貨區(qū)等區(qū)域，可以與其他地面交通一起構(gòu)成聯(lián)運(yùn)綜合客貨運(yùn)樞紐。
場(chǎng)址選址要求。在垂直起降場(chǎng)場(chǎng)址選址中，除了考慮空域條件和凈空條件，還需要考慮地理位置、通信導(dǎo)航條件、氣象條件、電磁環(huán)境條件、生態(tài)保護(hù)等因素。如在地理位置上，應(yīng)充分考慮eVTOL飛行活動(dòng)可能對(duì)公共安全、國(guó)家安全等帶來(lái)的影響，應(yīng)與軍事禁區(qū)、重要保護(hù)設(shè)施、加油站等公共設(shè)施保持一定安全距離。在通信導(dǎo)航條件上，應(yīng)充分考慮起降場(chǎng)的通信導(dǎo)航設(shè)施信號(hào)覆蓋的完善，確保滿足eVTOL控制、數(shù)據(jù)傳輸要求。
凈空條件要求。為確保eVTOL起降運(yùn)行安全，需要對(duì)起降場(chǎng)周邊空域進(jìn)行障礙物限制。如在起降場(chǎng)周邊空域環(huán)境良好時(shí)，起降場(chǎng)的障礙物限制面宜參照MH5013《民用直升機(jī)場(chǎng)飛行場(chǎng)地技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，并以eVTOL最大全尺寸D代替直升機(jī)最大旋翼直徑RD。
場(chǎng)地物理特性。在起降方式上，eVTOL與直升機(jī)有相似之處。參考現(xiàn)有直升機(jī)場(chǎng)相關(guān)要求，垂直起降場(chǎng)由最終進(jìn)近和起飛區(qū)、接地離地區(qū)和安全區(qū)組成。最終進(jìn)近和起飛區(qū)、接地離地區(qū)表面應(yīng)為硬質(zhì)實(shí)體，平整并確保有效排水，不應(yīng)在航空器下洗流的作用下造成表面退化，也不應(yīng)產(chǎn)生飛散的碎片。接地離地區(qū)表面應(yīng)與最終進(jìn)近和起飛區(qū)連續(xù)順接。安全區(qū)如為實(shí)體時(shí)，其表面應(yīng)與最終進(jìn)近和起飛區(qū)連續(xù)順接，并能抵抗旋翼下洗流的作用。
專用設(shè)備設(shè)施。為保障機(jī)型的起降安全，起降場(chǎng)地宜包含安全設(shè)施、目視助降設(shè)施、氣象設(shè)施、通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)備、充放電設(shè)施、指揮室、機(jī)庫(kù)、候機(jī)區(qū)、堆貨區(qū)等保障設(shè)施。在安全設(shè)施上，針對(duì)起降場(chǎng)地的臨邊防護(hù)和人員侵入風(fēng)險(xiǎn)，須做好安全防護(hù)措施。在通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)備上，要滿足保障機(jī)型的通信、進(jìn)近引導(dǎo)、周邊環(huán)境監(jiān)視等要求，可應(yīng)用5G-A、廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視（ADS-B）等技術(shù)。在指揮室、機(jī)庫(kù)、候機(jī)區(qū)、堆貨區(qū)等區(qū)域設(shè)置上，可結(jié)合具體保障機(jī)型的適航要求，做好區(qū)域規(guī)劃。垂直起降場(chǎng)專用設(shè)備設(shè)施可考慮實(shí)現(xiàn)狀態(tài)信息采集及遠(yuǎn)程控制的功能，接入?yún)^(qū)域飛行指揮調(diào)度中心，實(shí)現(xiàn)全區(qū)域內(nèi)起降場(chǎng)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化。
未來(lái)城市空中交通商業(yè)化路徑
《民用無(wú)人駕駛航空器運(yùn)行安全管理規(guī)則》（CCAR-92部）面向運(yùn)行場(chǎng)景、基于運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)對(duì)無(wú)人駕駛航空器運(yùn)營(yíng)進(jìn)行分級(jí)分類管理。未來(lái)城市空中交通將按載物、載人、載客、留空和航線飛行進(jìn)行分類管理。城市空中交通將從點(diǎn)到線、從一條線到多條線，最終形成網(wǎng)，構(gòu)建規(guī)?；纳虡I(yè)運(yùn)營(yíng)體系，這是低空經(jīng)濟(jì)的未來(lái)。
億航EH216-S型載人無(wú)人駕駛航空器將在全世界率先建立載人留空飛行的文旅商業(yè)模式和載客航線飛行的空中交通模式。5G-A技術(shù)的空域感知能力，將助力智能化飛行管控平臺(tái)和數(shù)字化低空保障體系建設(shè)，保障無(wú)人機(jī)的安全運(yùn)營(yíng)。垂直起降場(chǎng)數(shù)字化，接入運(yùn)營(yíng)云，可催生未來(lái)空中商務(wù)平臺(tái)。