摘要：通信、感知、智算是低空通信网络基础设施三大核心功能模块。其中，传统无线网络以地面覆盖为主要目标，面向低空场景存在性能差距、 融合不深，空域感知与空管系统深层次地融合，因此，通信、感知产业链长期以来各自独立发展，为产业界带来了频谱管理、天地组网、网络覆盖、信道干扰、数据安全等多个领域的风险和挑战。

  低空经济作为新兴的经济领域，涵盖了无人机物流、低空监测、低空救援等多个应用场景，对通信网络的需求日渐增长。从外卖无人机穿梭楼宇，到空中出租车试点起飞，城市低空正悄然成为“三维交通”的新战场。然而，这片看似自由的空域，实则暗藏危机——密集的高楼、突发的天气等影响低空飞行的因素，让每一架无人机的飞行都如履薄冰。

  据统计，2024年我国无人机配送快递邮件约270万件，但事故率中有一部分源于低空航线规划的不合理。当前，低空航线规划技术仍处于“野蛮生长”阶段，如何为城市低空编织一张“智能安全网”，已成为解锁万亿级低空经济的关键命题。

  传统地面移动通信网络在低空空域的通信需求上显得力不从心，低空覆盖方面存在一定的局限性，不足以满足低空经济的发展需求。因此，构建和规划一张能够连续覆盖低空区域的网络变得至关重要。这样的网络不仅能为大量无人机提供大上行、低时延、高精度以及全天候的业务支持，还是推动低空经济高水平发展的基石。然而，这一目标的实现充满了挑战，需要多方面的共同努力。

  DTMB（数字电视广播传输标准）作为一种成熟的广播频段技术，具有频谱资源丰富、传输距离远、抗干扰能力强等优点，为低空组网提供了良好的技术基础。本文提出了一种基于 DTMB 的低空组网技术方案，旨在利用 DTMB 800M频段资源，构建高效、可靠的低空通信网络，满足低空经济发展的需求。

  DTMB 800M频段的频谱资源虽然丰富，但有必要进行有效的频谱管理，以避免频谱资源的浪费和干扰。频谱管理需要仔细考虑低空通信的特殊需求，如低空飞行器的移动性和通信需求的多样性。

  以某低空物流配送运营企业为例，该企业在低空通信组网过程中所遭遇的瓶颈与挑战。

  在起降区域，该系统希望能实现1至10个无人机的同时起降，且起降速度控制在1至10公里每小时，同时确保定位精度小于1米。在运输区域，则期望能够支持航线个无人机同时飞行，飞行速度范围为30至80公里每小时，并具备碰撞预防、路线调整以及实时监控功能。

  在0至30米的高度范围内，系统采用视觉辅助结合气压计和RTK定位技术；而在30米至100米的高度范围内，则主要依赖RTK定位技术。

  该系统面临一系列技术挑战，包括城市峡谷中大楼的遮挡、电离层活动受太阳活动的影响、以及基准站终端的多径信息差异等。

  用户痛点主要体现在几个方面：一是定位系统失效后需要人工介入，增加了运维成本（当前人与无人机数量比例为1:10）；二是定位精度不足，导致楼面租用面积增大，进而提高了租赁成本；三是同时起降的无人机数量受限，影响了整体效率的提升。

  信号覆盖：低空飞行器的飞行高度和位置变化较大，需要确保 DTMB 信号的覆盖范围和质量。信号覆盖需要考虑低空飞行器的飞行轨迹和通信需求，以及地面基站的布局和功率配置。

  在传统的To C网络中，网络覆盖主要聚焦于地面区域，典型的无线基站天线度的下倾角。然而，在无人机应用场景下，网络覆盖范围扩展至空中100米至400米的区域，这要求天线方向需要进行相应的调整，以适应空中通信的需求。

  在无人机典型应用场景中，其飞行速度通常介于60公里每小时至80公里每小时。然而，无人机信号在传播过程中会遭遇多种障碍物，如建筑物、山脉和树林等，这些障碍物会导致信号产生多次反射、折射和散射，从而形成多径效应。在极端情况下，例如信号覆盖的边缘区域或基站频繁切换时，无人机可能会因无法及时切换到稳定的通信链路而发生掉线。此外，切换过程中的信号中断和延迟也可能导致无人机与控制中心的联系中断，即所谓的“失联”现象。

  安全可靠性：低空通信涉及重要的数据传输和控制指令，需要确保通信的安全性和可靠性。安全性和可靠性需要考虑低空通信的特殊需求，如低空飞行器的飞行安全和数据保密。

  传统移动通信信号有时会通过反射等方式进入低空区域，从而造成地面与低空之间的信号干扰。为确保无人机通信和感知信号的准确性，必须有效控制这种干扰。此外，由于无人机天线阵面朝上，还会面临大气波导干扰，这是一种比To C场景更为严重的信号干扰问题。远距离基站的同频干扰可能影响无人机的上行和下行信号，进而导致信号测量和定位精度下降。

  低空飞行器的数据传输需求多样，包括图像、视频、控制指令等。数据传输需要考虑数据的实时性和可靠性，以及 DTMB 800M频段的传输能力和带宽限制。

  为解决上述挑战，我们提出以下构想：由中国广电的DTMB、CMMB运营架构组建地方低空视联网的基本班底，协调中国移动统筹铁塔公司建立公网，运营企业则负责建立私网作为辅助。

  组网方式可采用双头端组网一收一发和分布式头端联合检测。公网与私网可能采用异频或异系统组网方式，涉及异频切换技术。最终目标是在整个区域内无人机垂直起降区域实现亚米级定位控制，在航线区域则达到厘米级旋翼识别精度。

  基于 DTMB 的低空组网架构主要包括地面基站、低空飞行器（无人机、人工驾驶直升机、物流无人机、载人飞行器等）和移动终端。地面基站负责提供 DTMB 信号覆盖，低空飞行器作为移动节点，通过 DTMB 800M频段与地面基站和其他飞行器进行通信，移动终端则通过 DTMB 信号接收和发送数据。

  （2）. 调制解调技术：采用高效的调制解调技术，如 QPSK、16QAM 等，提高数据传输速率和信号质量。

  （3）. 信道编码：采用信道编码技术，如 LDPC 码、Turbo 码等，提高信号的抗干扰能力和传输可靠性。

  （4）. 多址接入技术：采用多址接入技术，如 TDMA、CDMA 等，实现多个低空飞行器和移动终端的接入。

  在无人机通信中，阵面的方向选择至关重要。若采用“小倾角”的方式，尽管水平距离上看起来更远，但可能会引发不规则的盲区以及无效的覆盖区域。相比之下，选择“大仰角”方式则能有效缩减空中覆盖的盲区，确保信号的稳定传输。

  在无人机通信中，由于视距传播的特点，信号在空中衰减相对较小，因此并不需要大功率即可实现基本覆盖。推荐采用中小功率，这样既能满足低空覆盖的需求，又能有效节约能源。

  在规划无人机航线时，应遵循Cell-Free的小区划分原则，即在每条航线上仅设置一个逻辑小区。这样能够确保无人机在整个航线上无需进行切换，从而有效降低因频繁切换而导致的断线. 防范大气波导干扰：选择高频波段并实施功率控制

  DTMB 800M频段的信号传播特性适合低空通信，可以在一定程度上完成较远的传输距离。这使得低空飞行器可以在较大的范围内进行通信和数据传输，提高低空通信的覆盖范围。

  目前在城市物流场景下，针对轻小型无人机物流航线的划设有相关的行业标准，在该场景下，航线的划设内容包括：空中航线、进离场航线、起降点和备降点。

  在划设进离场航线及空中航线之前，可先将空域按栅格化划分，并从运行安全性、运行可靠性、公众可接受性三方面评估，根据每个因素相应的权重及计算公式进行量化，并且理应考虑无人机性能、空域预计运行无人机数量、基础设施情况、地理信息等其他属性及资源划设相应航线，以适应不同飞行任务的需求。在评估整个空域划设航线的影响因素之后，选择何种航线规划方式也是重要的一环，文献《城市无人机配送空中走廊规划：复杂性分析与比较通过多商品网络流和图搜索》中的研究成果表明，图搜索算法可以为现实世界场景中的走廊规划提供具有足够优的可行解决方案，在处理复杂场景的航线规划，图搜索算法有着更高的效率。

  飞行高度设定至关重要，依据飞行器性能、飞行安全性和运营成本综合决定。低空飞行通常在几百到几千英尺之间，确保飞行器在紧急情况时有足够高度安全降落。飞行速度需平衡飞行效率和乘客舒适度，设计最优飞行速度范围，兼顾航线. 气象因素考虑

  航线优化算法在航线设计中扮演关键角色，常用如Dijkstra算法、A搜索算法和遗传算法，综合考虑飞行距离、飞行时间、燃油消耗和地形特征等因素，最小化运营成本和时间，最大化效率。

  ①初始化：设定起点及目标节点，将其到自身的距离设为0，其他节点设为正无穷；

  Dijkstra算法在静态环境中能保证找到全局的最短路径，但缺点是计算效率略低，动态适应性差，很难实时响应空域中的突发情况。

  A*算法是一种兼顾效率与目标导向的图搜索算法，其原理是在Dijkstra的基础上引入启发式函数（Heuristic Function），融合“实际代价”与“预估代价”。

  A*算法会优先扩展f(n)值最小的节点，既保证了最优性，又大幅度减少搜索范围。算法优势是速度较快，并且启发式函数可根据需求设定，但如果h(n)不合理，可能无法找到最优解，较适用于动态的调度及多目标优化。

  进行低空通信需求分析，明确低空通信的应用场景和需求。需求分析需要仔细考虑低空飞行器的类型和数量、通信需求的类型和规模、以及低空通信的特殊需求。

  依据各盟市的各类场景需求，制定合理的频谱规划方案，确保 DTMB 800M频段的频谱资源得到有效利用。频谱规划需要仔细考虑低空通信的特殊需求，如低空飞行器的移动性和通信需求的多样性。通过频谱规划，可以避免频谱资源的浪费和干扰，提高频谱利用率。

  根据规划设计好的航线，进一步优化低空飞行器的数据传输方案，确保数据的实时性和可靠性。数据传输优化需要仔细考虑数据的类型和需求，以及 DTMB 800M频段的传输能力和带宽限制。通过数据传输优化，可以提高低空通信的数据传输效率和可靠性。

  制定安全性和可靠性保障措施，确保低空通信的安全性和可靠性。安全性和可靠性保障需要仔细考虑低空通信的特殊需求，如低空飞行器的飞行安全和数据保密。通过安全性和可靠性保障，可以提高低空通信的安全性和可靠性。

  进行低空通信网络的测试和优化，确保网络的性能和可靠性。测试与优化需要仔细考虑低空通信的特殊需求，如低空飞行器的飞行安全和数据保密。

  城市管理巡查：利用无人机对城市违法建设、环卫垃圾等进行巡查和监管，提升城市管理效率。

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