無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，無人機(jī)物流和無人機(jī)載人將創(chuàng)造新的航空運輸業(yè)態(tài)。電動垂直起降航空器（eVTOL）數(shù)字化低空新基建是基于數(shù)字化起降場與通感一體數(shù)字網(wǎng)絡(luò)平臺的新型低空基礎(chǔ)設(shè)施，是無人駕駛航空器商業(yè)化網(wǎng)絡(luò)運營的基礎(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，已通過與快遞物流、文娛旅游、個人出行、應(yīng)急救災(zāi)等各種實際業(yè)務(wù)需求相結(jié)合，形成了蓬勃發(fā)展之勢。
低空飛行架次和飛行時長的快速增長，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)低空空域開放和低空應(yīng)用的試點，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，無法對空域內(nèi)飛行活動的合規(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“非合作”目標(biāo)、航路/航線偏離、非法進(jìn)入管制空域、飛行間距過小等安全隱患的識別難以落實。且人工盯看模式容易受到疲勞、情緒、經(jīng)驗等人為因素的影響，從而加大安全風(fēng)險。
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”無人機(jī)，管理部門對低空飛行器的監(jiān)視和通信存在一定的技術(shù)局限性。自2023年以來，全球已發(fā)生多起運輸機(jī)場凈空區(qū)的無人機(jī)侵?jǐn)_事件和直升機(jī)起降中因無人機(jī)干擾而產(chǎn)生的安全風(fēng)險事件，其他重要基礎(chǔ)設(shè)施面臨的安全風(fēng)險形勢同樣越來越嚴(yán)峻。為解決無人機(jī)的安全和高效飛行難題，各國都在探索技術(shù)手段。
移動通信技術(shù)延續(xù)著每十年一個代際的發(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)升級和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展。5G作為一種新型移動通信網(wǎng)絡(luò)，不僅解決了人與人通信的問題，也提供了人與物、物與物通信的新方式，滿足移動醫(yī)療、車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制、環(huán)境監(jiān)測等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求。
2021年4月，第三代合作伙伴項目（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。在以無人機(jī)為主要飛行器的低空經(jīng)濟(jì)中，通過感知技術(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的通信網(wǎng)絡(luò)同時具備通信和感知兩大功能。通信部分，5G-A基站可實現(xiàn)高帶寬、低時延雙向通信。感知部分，5G-A基站在特定時隙發(fā)射電磁信號、接收物體反射信號，并通過對反射信號的分析實現(xiàn)對覆蓋區(qū)域內(nèi)目標(biāo)如無人機(jī)的感知。結(jié)合國內(nèi)各地5G-A測試情況，目前5G-A已實現(xiàn)對小至手掌大小無人機(jī)的感知，物理空間偏差達(dá)到10米級，置信度達(dá)到95%，進(jìn)一步通過對感知數(shù)據(jù)的消除不連續(xù)點等技術(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)等移動通信地面基礎(chǔ)設(shè)施，以及遍布全國的專業(yè)維護(hù)專業(yè)技術(shù)人才資源，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的易部署、易維護(hù)，在保障低空通信高速低時延指標(biāo)的同時，對航空器的位置、狀態(tài)等進(jìn)行全天候高精度監(jiān)測，提高低空的管理效率。
低空新基建中的垂直起降場地
垂直起降場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（如電動垂直起降航空器、飛行汽車等）的起降點。垂直起降場是城市空中出行（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)庫組成。這些設(shè)施能夠為低空飛行器提供安全和高效的運營保障。
《電動垂直起降航空器（eVTOL）起降場技術(shù)要求》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)于2023年底正式啟動編制，并于2024年5月22日在中國民用機(jī)場協(xié)會第五屆中國機(jī)場發(fā)展大會上發(fā)布，是我國首部針對電動垂直起降航空器起降場的技術(shù)規(guī)范。該標(biāo)準(zhǔn)共分為11個章節(jié)，對電動垂直起降航空器起降場的物理特性、障礙物限制、場址選擇、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。
起降場分類。根據(jù)垂直起降場的起降區(qū)規(guī)模、專用設(shè)施配置，可將垂直起降場分類為起降點、起降站和起降樞紐。起降點往往只包含1個機(jī)位以及保證安全高效運行的基本保障設(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的所有設(shè)施和多個機(jī)位、多個起降區(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基礎(chǔ)上還包括指揮室、機(jī)庫、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)運綜合客貨運樞紐。
場址選址要求。在垂直起降場場址選址中，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飛行活動可能對公共安全、國家安全等帶來的影響，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)充分考慮起降場的通信導(dǎo)航設(shè)施信號覆蓋的完善，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起降運行安全，需要對起降場周邊空域進(jìn)行障礙物限制。如在起降場周邊空域環(huán)境良好時，起降場的障礙物限制面宜參照MH5013《民用直升機(jī)場飛行場地技術(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)場相關(guān)要求，垂直起降場由最終進(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)如為實體時，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、候機(jī)區(qū)、堆貨區(qū)等保障設(shè)施。在安全設(shè)施上，針對起降場地的臨邊防護(hù)和人員侵入風(fēng)險，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、廣播式自動相關(guān)監(jiān)視（ADS-B）等技術(shù)。在指揮室、機(jī)庫、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。垂直起降場專用設(shè)備設(shè)施可考慮實現(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，實現(xiàn)全區(qū)域內(nèi)起降場的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化。
未來城市空中交通商業(yè)化路徑
《民用無人駕駛航空器運行安全管理規(guī)則》（CCAR-92部）面向運行場景、基于運行風(fēng)險對無人駕駛航空器運營進(jìn)行分級分類管理。未來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)運營體系，這是低空經(jīng)濟(jì)的未來。
億航EH216-S型載人無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和數(shù)字化低空保障體系建設(shè)，保障無人機(jī)的安全運營。垂直起降場數(shù)字化，接入運營云，可催生未來空中商務(wù)平臺。