作为新质生产力的代表,低空经济成为经济增长的新引擎。随着各地积极抢抓低空经济发展机遇,低空飞行安全成为产业界面临的重要课题。当前,各种低空飞行器的数量迅速增加,电磁环境日益复杂和严峻,如何借助数字化工具赋能民航无线电管理,促进低空经济发展,成为相关机构面临的新课题。
无线电技术与低空经济紧密关联
当下,低空经济蓬勃发展,各类低空飞行器,尤其是无人机,在众多领域被广泛应用,其保有量呈快速增长之势。从摄影创作到工农业生产,从物流配送到城市规划乃至反恐侦察,无人机无处不在,展现出强大的应用潜力,推动着低空经济持续升温。
无线电技术在低空经济中扮演着关键角色,是低空飞行器运行的核心支撑。以无人机为例,其遥控系统通常工作在2.4GHz 或5.8GHz 频段,借助数字调制技术发送精准的控制指令,实现无人机的起飞、飞行和降落等基本操作。在导航定位方面,无人机依靠全球定位系统(GPS)或其他卫星导航系统来确定自身位置,从而规划精确的飞行路线,这对于无人机的安全高效飞行至关重要。
飞行过程中,无人机要实时传输飞行数据,如速度、高度、电池状态等信息,以及将拍摄的视频和图像数据回传至控制站,这依赖于数据链系统。部分高级无人机配备的雷达或其他感测设备,用于检测和避开障碍物,这些系统也需特定的无线电频率来实现其功能。此外,无人机还能作为通信中继,在灾难响应时或在偏远地区提供临时无线通信覆盖。
随着低空经济崛起,大量低空飞行器、地面控制站以及通信设备等都依赖无线电频率进行数据传输和通信,众多飞行器在运行时发射和接收无线电信号,致使低空电磁环境愈发复杂。这不仅可能干扰其他飞行器的正常运行,还会对其他无线电设备产生不良影响,因此,保障良好的无线电秩序,营造稳定的电磁环境,对于低空经济健康发展至关重要。
首先,良好的电磁环境是通信系统可靠运行的基石。低空飞行器高度依赖无线通信系统进行操作控制与数据传输,稳定的电磁环境能够有效减少无线电干扰,保障通信稳定与可靠,进而提升低空经济的运行效率。其次,良好的电磁环境有助于维护导航定位的精准度。GPS 等卫星导航工具对于低空飞行器的定位导航起着关键作用,一旦受到无线电干扰,导航数据可能出现偏差,极大增加事故发生的风险。最后,低空经济的发展与公众安全和隐私保护紧密相连,良好的电磁环境能够降低错误操作与数据泄露的风险,守护社会公共安全和个人隐私。
2024 年3 月, 低空经济首次被列入《政府工作报告》, 彰显了国家对其发展的高度重视,众多省市和企业纷纷投身低空经济建设浪潮。在此背景下,频谱资源的合理管理与保护迫在眉睫。有效的电磁环境保护措施,不仅能推动低空经济可持续发展,避免资源的无序竞争与枯竭,还能为其长期稳定发展筑牢根基。
民航电磁环境保护的困境
低空经济的迅猛发展,在为各行业带来诸多便利与机遇的同时,也给民航电磁环境保护带来了前所未有的困难和挑战。
频谱资源的紧张与冲突日益凸显。在有限的电磁频谱范围内,民航通信、导航、监视等关键系统早已分配了特定频段,以保障飞行安全与正常运行。然而,低空经济的发展使得大量低空飞行器及其配套的通信、数据传输设备蜂拥而至,这些设备在运行过程中所占用的频谱与民航频段存在部分重叠或相邻的情况。例如,部分无人机使用的频段与民航二次雷达频段相近,当无人机数量众多且分布密集时,其发射的无线电信号容易对民航雷达信号产生干扰,导致雷达屏幕上出现虚假目标或目标丢失,严重影响民航管制员对空中交通态势的判断,增加了空中相撞等安全事故的潜在风险。
低空飞行器无序运行成为监管难题。目前,低空经济尚处于发展阶段,相关监管体系仍有待完善,部分低空飞行器存在未按规定进行飞行申报、擅自闯入民航限制空域等情况。这些未经许可的低空飞行活动不仅自身安全难以保障,还因其飞行轨迹具有不可预测性,使得民航飞机在起降或巡航过程中面临突发电磁干扰威胁。尤其是在机场周边等繁忙空域,一些小型无人机的“黑飞”行为可能瞬间破坏原本稳定的电磁环境,干扰民航客机与地面塔台之间的通信联络,使飞行员接收不到准确的指挥指令,进而对飞行安全构成严重威胁。
电磁环境监测与管理难度大幅提升。低空经济活动的分散性和低空飞行器的机动性,使得电磁环境的监测范围需要进一步扩大且精度更高。传统的电磁监测设备和手段往往难以实现对低空全域的实时、精准监测,存在监测盲区和滞后性问题。同时,对于众多低空飞行器所产生的电磁干扰源的定位与识别也变得更为复杂,需要投入更多先进的技术设备和专业人员进行分析排查。而且,涉及低空经济的众多参与主体,包括无人机制造商、运营商、飞行爱好者等,其管理涉及多个部门,存在职责交叉与协调不畅的情况,这也在一定程度上阻碍了电磁环境有效管理和保护工作的顺利开展。
技术更新换代带来的兼容性问题不容忽视。随着低空经济领域技术的快速发展,新的通信技术、电子设备不断涌现,然而这些新技术、新设备在设计研发过程中,可能未充分考虑与民航电磁设备的兼容性。例如,一些新型无人机采用的高功率通信模块,虽然提升了自身的数据传输能力,但可能对民航电磁环境造成更强的干扰,而这种由于技术不兼容导致的电磁干扰问题,在当前低空经济快速发展趋势下愈发频繁地出现,给民航电磁环境保护工作带来极大困扰。
未来发展举措
在低空经济蓬勃发展的当下,民航电磁环境保护面临诸多棘手问题,亟需各方合作,优化电磁频谱管理、制订电磁环境标准、促进多部门协同合作等措施并举,以确保民航飞行安全与低空经济协同发展。
优化电磁频谱管理。无线电管理机构需整合低空与民航的频谱使用信息,利用大数据分析技术,全面梳理各类设备的频谱需求和潜在冲突点。在此基础上,制定科学合理的频谱分配规划,为民航和低空经济分别划分清晰、互不干扰的频段范围,确保频谱资源的有序利用。例如,对于无人机常用频段,应与民航频段保持足够的安全间隔,并预留一定的保护带宽。同时,建立智能监测系统,在低空区域广泛布置高灵敏度的传感器,这些传感器能够实时采集电磁信号,并通过高速网络将数据传输至中央处理平台。平台运用先进的信号处理算法和人工智能技术,对采集到的数据进行快速分析和比对,一旦发现异常信号,立即启动干扰源定位程序,通过多传感器数据融合和三角定位等方法,精确锁定干扰源位置,及时采取措施消除干扰,保障电磁环境稳定。
制订电磁环境标准。依据不同类型低空飞行器和设备的技术特性、功率大小、应用场景等因素,分类制订详细且严格的电磁辐射限值和抗干扰标准。比如,针对物流配送无人机和农业植保无人机,因其作业环境和任务需求不同,应分别设定相应的标准。在标准执行过程中,加强监管力度,构建全流程的认证审查体系。在研发设计阶段,要求企业遵循标准进行产品设计,并提交电磁兼容性设计报告;在生产环节进行严格抽检,确保产品符合标准要求;在投入使用前,组织专业机构进行实地测试,只有通过测试的设备和飞行器才允许进入市场,从源头把控电磁环境质量。促进多部门协同合作。明确各部门在低空经济电磁环境保护中的职责,建立高效的协调机制。如民航部门、无线电管理部门、市场监管部门等应定期召开联席会议,共享信息,共同商讨解决问题的方案。同时,加强对低空飞行器操作人员的培训和管理,提高其安全意识和操作规范程度,减少因人为因素导致的电磁干扰问题,全方位推动低空经济与民航行业在安全稳定的电磁环境下协同发展。
优化电磁频谱管理、制订电磁环境标准、促进多部门协同合作等多种方案的实施,能够有效解决频谱资源紧张、飞行器无序运行、监测管理困难及技术兼容性等难题,从而实现从技术、管理、规范到意识等多维度构建防护体系,营造良好电磁环境,推动低空经济与民航协调可持续发展,确保行业繁荣稳定。(作者:胡博恺、洪小川、周冯燚)
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