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北京航空航天大学:施闯 院士-北斗+5G综合时空网赋能低空经济:技术架构、应用实践与未来展望
发布时间:2026-10-13     来源:地球与人类和环境     浏览:130次

低空经济作为中国经济发展新增长引擎,其规模化发展高度依赖定位导航、无线通信等关键技术的协同支撑,北斗+5G综合时空网作为北斗卫星导航系统(BDS)与5G通信技术深度融合的新型基础设施形态,已成为精准响应低空场景通导一体核心需求、支撑低空经济高质量发展的关键路径。


以北斗+5G综合时空网为研究对象,以北斗+5G一体化基站为核心网络节点与关键技术载体,系统梳理低空无人机通导一体化技术基础,分析北斗导航与5G通信的技术特性及分立组网的局限性。研究系统阐述了北斗+5G综合时空网的整体技术架构,重点剖析了北斗+5G一体化基站的硬件融合架构、5G控制面数据播发技术及组网部署策略,对比分析了现有一体化基站方案的技术路径与功能特性,明确5G控制面在增强数据播发中的低时延、高并发、高安全优势。结合低空经济应用场景,从全域高精度时间同步、厘米级定位增强、空域多目标协同感知、低空气象与干扰监测和通信能力增强5个维度,分析北斗+5G综合时空网的技术赋能效果与实践价值。最后,针对低空经济规模化发展需求,指出北斗+5G融合技术与综合时空网建设面临的挑战,展望通感导一体化、定位、导航和授时(PNT)服务增强、组网运营模式创新等未来发展方向。

研究表明,北斗+5G综合时空网可通过一体化基站广域组网形成的全场景服务能力,有效化解低空空域定位不稳、监管不足、安全不强等核心痛点,为低空经济构建起通导融合、多维协同的数字时空底座,为相关技术优化与产业落地提供重要参考。

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结论及展望

当前,以北斗+5G一体化基站为核心节点的综合时空网,已在国内多区域完成试点部署与实地验证,初步证实了通导一体化技术在低空场景的技术可行性与工程应用价值。但面向低空经济规模化、常态化、高安全发展的长远需求,北斗+5G综合时空网的技术迭代与体系化建设仍面临诸多核心挑战,亟需向一体化、智能化、全域化、标准化四大核心方向演进突破。除3GPP等国际标准化组织已推进的标准化方案外,当前学术界与产业界已围绕非标准化路径开展大量前沿创新研究,包括人工智能赋能的低空时空智能服务、5G基站通感导三合一功能升级、面向终端的轻量级定位解算算法优化等多个方向。本节系统梳理并展望北斗+5G综合时空网与通导一体化技术的核心研究趋势与产业发展方向,以期为该领域的后续技术攻关与工程落地提供参考与思路。

一体化:通感导深度融合与硬件能力重构

随着5G-A商用进程的加快与6G技术体系的持续演进,通感一体化基站已在国内多场景完成试点部署,相关理论体系、关键技术与工程化验证正持续深化。未来,北斗+5G综合时空网将从当前通导融合的基础能力形态,向通信、感知、导航、授时深度融合的全域一体化服务体系全面演进。作为网络核心节点的北斗+5G一体化基站,将同步升级为通感导一体化的多功能融合节点,通过在通感一体基站硬件架构中深度嵌入北斗高精度观测与授时模块,实现单硬件平台同步承载5G宽带通信、低空目标态势感知、北斗高精度定位增强三大核心功能。在此基础上,重点突破通感导多域信息联合解算、空口资源智能协同调度、多模态异构信息深度融合等核心关键技术,构建面向低空全场景的一体化信号处理与服务架构,为低空全域态势感知、精细化智能监管提供坚实的底层技术支撑。

智能化:人工智能增强低空时空服务

国务院2025年《政府工作报告》分别对低空经济发展与人工智能产业应用作出重点部署,既明确提出要推动低空经济等新兴产业安全健康发展,也要求持续推进“人工智能+”行动,为人工智能与低空经济的融合发展、低空领域的智能化升级指明了政策方向。将人工智能技术深度融入低空时空服务体系建设,在定位解算、网络资源调度、低空态势实时监管等核心环节全面提升时空服务的精度、响应效率与环境鲁棒性,是未来通导一体化技术的核心发展方向之一。面向低空规模化应用场景,传统技术手段与人工管控模式难以支撑大规模无人机集群在复杂低空环境下的自主态势感知与自适应飞行调整,因此亟需发展AI驱动的轻量级时空智能模型,在显著降低无人机终端算力需求与功耗负担的前提下,推动北斗高精度时空服务向低成本、广覆盖、普适化方向发展。同时,针对欺骗式干扰、电磁压制、信号遮挡等复杂极端场景,需重点攻关智能抗干扰阵列、多源PNT冗余备份、服务链路智能无缝切换等关键技术,构建北斗+5G综合时空网的全域韧性服务能力,保障低空飞行器在复杂环境下始终实现定位连续、导航稳定、通信畅通。

全域化:低空规模化应用下的组网部署和运营模式

当前,中国低空经济产业正处于快速起步的发展初期,支撑低空飞行高密度、规模化运行的核心技术体系与组网运营模式仍存在显著瓶颈。现有试点项目多以科研攻关、专项示范建设为主,在站点规划布局、投资主体权责、运维保障体系、服务供给标准等方面尚未形成统一规范与成熟模式,难以支撑全国范围低空经济的长期可持续发展。未来,需重点探索构建电信运营商、空管监管部门、地方政府、行业用户、应急管理机构等多方主体共建、共享、共维、共用的协同建设与运营模式,充分复用现有5G基站的站址、机房、电源、光纤传输等成熟基础设施,通过轻量化硬件改造与软件升级,快速集成北斗高精度观测、时间同步、定位增强与态势感知监测等核心功能,构建“地面基站主体覆盖、低轨卫星广域补盲、无人机中继动态延伸”的空天地一体化全域组网架构,全面支撑全国范围低空经济的规模化、高质量可持续发展。

标准化:标准体系的完善和规范拓展

随着北斗与5G技术的深度融合及场景化落地,行业对统一、协同、开放的跨体系融合标准体系需求日益迫切。当前,北斗与5G两大技术体系在低空智能时空服务领域的融合应用,仍普遍存在跨领域标准不协同、数据接口不兼容、性能指标不统一的现实问题,成为制约技术规模化推广的核心瓶颈之一。如表5所示,目前行业内已分别形成5G通信导航融合、北斗时空服务两大相对独立的标准体系,二者分属不同标准组织主导制定,天然存在研发导向与技术规范的差异化定位。在通导融合领域,依托3GPP国际标准体系,国内和国际上已经搭建起5G系统位置服务、NG-RAN用户定位、NR定位协议等核心技术框架。但整体来看,目前针对北斗与5G融合或者针对北斗+5G一体化基站的标准还尚不成熟,国内现能够公开检索到的只有河北省市场监督管理局于2024年出台并实施的《北斗+5G一体化融合位置服务通用规范》,针对区域级北斗+5G一体化融合位置服务的系统组成、数据协议、功能性能要求、服务实现方式、功能接口规范与数据协议定义等作出了明确规定,为行业融合标准体系建设提供了有益的实践参考。

面向低空经济领域的规模化应用需求,未来北斗+5G通导一体化的标准体系建设,需重点围绕四大核心方向系统推进:一是完善通导融合接口与协议标准,针对5G控制面北斗增强信息的播发格式、传输流程、服务质量保障等形成行业统一规范;二是制定北斗+5G一体化基站的行业统一标准,明确设备硬件形态、核心性能指标、测试验证方法等核心技术要求;三是健全低空时空服务基准标准,形成全空域统一、跨场景通用的时空基准与服务能力界定规范;四是完善低空安全与认证标准,针对抗干扰、防欺骗、数据安全与隐私保护等核心机制形成标准化技术支撑。通过构建全链条、多维度的融合标准体系,为北斗+5G综合时空网的规模化应用,以及低空经济的高质量可持续发展提供坚实的制度与规范保障。

引用格式:

施闯, 李坤雷, 王家乐, 夏鸣,陈诗军,蒋鑫,李侠宇,万屹,张贺,金耀. 北斗+5G综合时空网赋能低空经济:技术架构、应用实践与未来展望 [J]. 航空学报, 2026, 47(14): 333591. 

Citation:

SHI C, LI K L, WANG J L, et al. Empowering low-altitude economy with BDS/5G integrated spatiotemporal network: Technical architecture, application practice and future prospect[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica,  2026, 47(14): 333591 (in Chinese). doi:10. 7527 / S1000 - 6893.2026.33591


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