《低空監視技術及其發展趨勢綜述》一文圍繞低空監視技術展開研究,在低空經濟改革致使低空飛行器運行環境復雜的背景下,深入剖析現有技術問題、梳理關鍵技術現狀,并展望未來發展方向,旨在構建完善的低空監視體系,保障低空飛行安全。
概念闡述:低空通常指 3000m 以下空間,低空監視是全方位動態監控飛行器航跡、位置等信息并提供相關服務的過程,主要技術手段包括協作與非協作監視技術,旨在確保飛行安全、預防違規飛行。
難點分析:未來低空運行呈高密度、異構性、自主性特點。這使得面向運輸航空的傳統 ATM 模式難以適用,主要體現為機載設備受質量體積和功耗限制,如現有雷達產品難以滿足低空飛行器需求;民航運輸航空監視信道擁擠,1090ES 數據鏈用于低空航空器會引發信道問題;低空飛行器種類和特點差異大,增加了全面監控和監管難度。
非協作監視技術:包含毫米波 FMCW 雷達、多普勒距離門控雷達、雙基地雷達、激光雷達、光電 / 紅外等。毫米波 FMCW 雷達優勢明顯但作用距離較短;多普勒距離門控雷達性能好但成本和尺寸不適合輕小無人機;雙基地雷達有獨特優勢但受國外限制且技術成熟度欠佳;激光雷達精度高但設備成本高、數據處理復雜;光電 / 紅外可全天候使用但作用距離小且成本高。
協作監視技術:鏈路擴容方面,針對 1090ES 數據鏈容量受限問題,研究多種擴容方法,未來可能更換數據鏈頻率或擴容 UAT/UAT2 數據鏈;通感一體化利用 5G 優勢融合通信與感知,雖有應用前景但面臨多方面技術難題;地基轉向星基旨在解決陸基 ADS - B 系統低空監視不足,相關研究和計劃已開展,部分性能指標達國際先進水平。
非協作監視技術:低 SWaP - C 趨勢促使雷達系統集成化,降低尺寸等提高便攜性和可靠性;遠距離、高精度和全天候方向上,通過新技術提升雷達探測、定位能力,增強智能化處理和環境適應性。
協作 / 非協作監視技術融合:多傳感器融合技術利用協作與非協作監視優勢,克服單一傳感器局限,其融合層次分為數據級、特征級和決策級,在低空監視中可提高探測和跟蹤精度,但目標關聯技術仍是研究難點。
關鍵問題總結:監視技術手段多樣但各有弊端,難以滿足低空飛行器監管需求;頻譜資源緊張,低空監視設備面臨頻譜矛盾和干擾;技術路線不明,各地監管手段缺乏統一明確的技術路線。
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未來展望:建議加強低空監視技術理論研究,突破技術指標限制并建立相關法律法規;加快統一標準制定,推動新技術應用和低空監視網絡建設;開展示范應用,如湖南的低空監視網絡建設,推廣經驗以構建完善的低空監視管理體系,促進低空經濟健康發展。