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這些情況都會(huì)導(dǎo)致飛行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)無法被監(jiān)管系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取。綜上所述，除以上由飛行器或操作人員自行提交的位置數(shù)據(jù)外，仍然需要一些主動(dòng)的手段來對當(dāng)前空域中的飛行器進(jìn)行感知，這些手段一般可以分為有源和無源兩大類。

無源檢測

無線電頻譜探測

無人飛行器的飛行控制和數(shù)據(jù)回傳都需要和控制者進(jìn)行通信，這個(gè)過程所產(chǎn)生的無線信號在頻譜和功率譜上都有較為顯著的特征可以被識別。無線電頻譜探測便是通過監(jiān)測無人飛行器與控制者之間的相互傳輸?shù)臒o線電信號，來獲取飛行器和控制者的方位信息，進(jìn)而對其進(jìn)行定位和實(shí)時(shí)監(jiān)控。常用的定位算法有到達(dá)時(shí)間法（TOA)、到達(dá)時(shí)間差法(TDOA)、到達(dá)角度法（AOA)、接收信號強(qiáng)度法(RSSI）等。無線電頻譜探測具有受自然環(huán)境限制小、實(shí)施程度高、電磁污染小、使用成本低等優(yōu)點(diǎn)[6]。但當(dāng)?shù)涂諢o人機(jī)處在復(fù)雜電磁環(huán)境下時(shí)，無線電頻譜探測的穩(wěn)定性將大大降低，因此需要盡可能多地布置無線電探測設(shè)備，保證其覆蓋范圍。

光電監(jiān)測

光電監(jiān)測是低空飛行器感知中非常重要的一環(huán)，可以發(fā)現(xiàn)無人機(jī)、確認(rèn)無人機(jī)性質(zhì)、進(jìn)行跟蹤取證，可單獨(dú)使用也可與其他監(jiān)測系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，并且可以結(jié)合激光測距來提供目標(biāo)的高精度坐標(biāo)。光電監(jiān)測技術(shù)主要分為可見光識別和紅外識別，通常結(jié)合使用，來適應(yīng)不同的時(shí)間和環(huán)境。光電監(jiān)測的關(guān)鍵是圖像處理算法，目前已有的嘗試包括傳統(tǒng)的鄰域特征、連續(xù)幀間特征、紅外輻射建模以及深度學(xué)習(xí)算法等。光電監(jiān)測手段能夠獲得最精確的飛行器位置及型號信息，可以被用于識別、取證等各類用途，但是受自然環(huán)境影響較大，在天氣狀況較差的情況下可能難以獲取有用的信息。

有源檢測

雷達(dá)是一種典型的有源檢測方式，其原理是雷達(dá)發(fā)射機(jī)向外發(fā)射電磁波，接收機(jī)接收從目標(biāo)反射回來的電磁波，并通過處理該回波來獲得相應(yīng)信息。理論上獲取的目標(biāo)信息包括：距離、徑向速度、角方向、尺寸、形狀、微多普勒特征等[7]。然而針對超低空環(huán)境，地面雜波會(huì)嚴(yán)重干擾其工作?？紤]大氣衰減和地雜波的影響，采用地雜波MTI抑制技術(shù)，針對無人飛行器的雷達(dá)最佳頻率為16GHz（Ku波段）。因此Ku波段是目前無人飛行器探測雷達(dá)的主流工作波段[8]。由于5G通信基站采用相控陣天線，可以實(shí)現(xiàn)天線主瓣波束的快速調(diào)度，可以基于5G通信的幀結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)雷達(dá)通信一體化，通過5G通信基站實(shí)現(xiàn)低空目標(biāo)探測[9]。能夠利用現(xiàn)有基站資源，在城市環(huán)境下保證感知覆蓋范圍。雷達(dá)監(jiān)測的優(yōu)勢便是可以同時(shí)追蹤多個(gè)目標(biāo)，可以有效跟蹤同一空域中出現(xiàn)的多個(gè)飛行器，同時(shí)其受天氣干擾小，可以做到24小時(shí)不間斷工作。

但是這一方法受環(huán)境影響較大，在樓宇等遮擋環(huán)境下探測距離有限，因此在城市環(huán)境內(nèi)的部署點(diǎn)位選擇需要慎重考慮。

城市低空空域管理系統(tǒng)

現(xiàn)有的空域規(guī)劃是針對少量的載人飛行器進(jìn)行設(shè)計(jì)的，空域被提前靜態(tài)劃分，并預(yù)先分配給數(shù)量有限的飛行器。此類方法對于低空同時(shí)出現(xiàn)大量無人飛行器的情況缺乏充分考慮。同時(shí)當(dāng)前的空域管理主要依靠人工，管制人員可以通過各種途徑與飛行器駕駛員進(jìn)行直接溝通，而無人機(jī)操作人員與航空管制單位通常難以建立及時(shí)有效的通信聯(lián)系[10]。然而隨著低空經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，無人機(jī)會(huì)大量普及，未來一公里航道可能會(huì)同時(shí)出現(xiàn)上百架無人機(jī)，一個(gè)城市的低空無人機(jī)就有可能上萬架，依靠人工管理難以及時(shí)協(xié)調(diào)，且管理成本太高，這在傳統(tǒng)的空中交通管理體系下很難得到妥善解決。面對如此高密度的無人機(jī)運(yùn)行，需要引入動(dòng)態(tài)規(guī)劃和資源優(yōu)化的方法，實(shí)現(xiàn)空域資源的最優(yōu)分配，避免擁堵和沖突，借助現(xiàn)代科技實(shí)現(xiàn)空域資源的最優(yōu)分配。

通過引入人工智能算法和大數(shù)據(jù)分析，可以實(shí)現(xiàn)低空空域的動(dòng)態(tài)規(guī)劃和資源優(yōu)化，避免擁堵和沖突。同時(shí)，采用區(qū)域劃分和三維空域管理的方法，可以更好地利用空中資源，提高空域利用效率。但是僅針對飛行器航路的有效性進(jìn)行空域管理以及路徑分配是不夠的，城市低空環(huán)境十分復(fù)雜，飛行器飛過不同位置的風(fēng)險(xiǎn)程度也是不同的。無人飛行器的體積、功率以及成本限制了安全冗余設(shè)計(jì)，其冗余相較于載人飛行器較少，因而故障造成的墜機(jī)等事故概率相較于傳統(tǒng)載人飛行器更大。雖然無人飛行器事故造成的影響相對較小，但是在特定環(huán)境下的事故依然需要提防。例如人流量較大的步行街上空，可能就不適合分配高密度的無人機(jī)航路。因此針對無人飛行器的空域管理和路徑規(guī)劃，需要將風(fēng)險(xiǎn)納入規(guī)劃范圍，可以劃定高低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。綜上，城市低空空域管理需要統(tǒng)籌飛行風(fēng)險(xiǎn)、天氣、噪聲、效率、經(jīng)濟(jì)性等多方面因素，充分利用三維空間。

結(jié)語

城市環(huán)境下的低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展，需要通信、感知、管理這三個(gè)方向的技術(shù)作為基礎(chǔ)支撐。通信系統(tǒng)可以充分利用現(xiàn)有5G網(wǎng)絡(luò)，并在部分高密度區(qū)域部署專用基站。感知系統(tǒng)需要融合多傳感器系統(tǒng)，以無線電監(jiān)測為主導(dǎo)，光電監(jiān)測輔助判別，雷達(dá)通信一體化5G基站作為補(bǔ)充手段，全面覆蓋城市低空環(huán)境。管理系統(tǒng)通過感知系統(tǒng)獲取飛行器數(shù)據(jù)，結(jié)合飛行風(fēng)險(xiǎn)以及天氣、噪聲、經(jīng)濟(jì)性等元素，基于人工智能等手段規(guī)劃管理城市低空空域，并通過通信系統(tǒng)發(fā)布管理信息。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，未來在通信、感知、管理三個(gè)方向還會(huì)有更多新技術(shù)涌現(xiàn)。

城市低空經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，需要將三個(gè)系統(tǒng)充分結(jié)合，以技術(shù)做支撐，用技術(shù)促發(fā)展。