北航祝明詳解HAPs：連接天-空-地，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中繼和系統(tǒng)互聯(lián)互通

12月14日消息（九九）日前，由中國移動研究院主辦的“5G+空天融合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研討會”順利舉行。研討會聚焦高通量衛(wèi)星、低軌衛(wèi)星、HAPS、ATG、網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)與地面通信技術(shù)的融合與發(fā)展、創(chuàng)新與合作等方面，邀請產(chǎn)學(xué)研用各領(lǐng)域?qū)＜艺归_相關(guān)討論。

北京航空航天大學(xué)臨近空間科學(xué)與技術(shù)研究所所長祝明介紹，HAPs（High Altitude Platform Station）是高空通信平臺，駐留于平流層海拔20km左右高度，該高度全球風(fēng)場穩(wěn)定，無氣象過程，太陽能充足，適合長時間定點駐留。

高空平臺具備“持久留空、廣域感知”等主要特點，效率遠(yuǎn)高于衛(wèi)星和常規(guī)飛行器，可重復(fù)使用，服務(wù)壽命與衛(wèi)星相當(dāng)，經(jīng)濟(jì)效益突出。祝明強(qiáng)調(diào)，HAPs是連接“天-空-地”的重要中間節(jié)點，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中繼和系統(tǒng)互聯(lián)互通。

目前，北航已完成多型飛艇飛行測試與部分應(yīng)用驗證，具備較長時留空技術(shù)能力，進(jìn)入世界第一梯隊；谷歌氣球已實現(xiàn)單個氣球高空飄飛312天；法國政府“對未來投資計劃”項目下設(shè)“自主飛艇”項目，支持法國泰雷茲航空航天公司開展研制，用于通信、環(huán)境觀測、地面遙感領(lǐng)域。

商用領(lǐng)域廣泛，市場空間潛力巨大

隨著高空平臺技術(shù)日趨成熟，應(yīng)用需求逐漸明確和緊迫，相關(guān)產(chǎn)業(yè)逐漸孕育，市場空間潛力巨大。祝明介紹，高空平臺可廣泛應(yīng)用于通信覆蓋、遙感應(yīng)用、環(huán)境監(jiān)測和航空保障等領(lǐng)域。在關(guān)鍵領(lǐng)域均有市場拓展和行業(yè)合作，部分行業(yè)已經(jīng)將飛艇列入常規(guī)業(yè)務(wù)手段。

高空飛艇作為通信保障平臺，具備以下優(yōu)點：一是成本低，平臺生產(chǎn)及投放成本遠(yuǎn)低于衛(wèi)星，衛(wèi)星需組建星座方可持續(xù)保障；二是響應(yīng)快，可迅速展開放飛并投入使用，衛(wèi)星發(fā)射受場地限制；三是機(jī)動強(qiáng)，可在熱點區(qū)域上空持續(xù)進(jìn)行保障，衛(wèi)星存在重返周期問題；四是能力強(qiáng)，通視距離短，通信保障速率高等。

在遙感應(yīng)用領(lǐng)域，2024年商業(yè)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)和增值產(chǎn)品收入將達(dá)51億美元。2016年國內(nèi)衛(wèi)星遙感市場規(guī)模63億元，高分辨率數(shù)據(jù)需求為75%，衛(wèi)星數(shù)據(jù)并不能滿足市場需求，第三次全國國土調(diào)查中，90%遙感任務(wù)采用無人機(jī)方式完成，成本高，非實時。我國遙感成像應(yīng)用業(yè)務(wù)年市場規(guī)模不小于80億元。

在氣象探測領(lǐng)域，我國海上臺風(fēng)觀測手段缺失，臺風(fēng)年均登陸數(shù)量7.6個，位居世界第1位，2018年自然災(zāi)害直接經(jīng)濟(jì)損失2644.6億元，臨近空間飛艇作為臺風(fēng)直接觀測手段之一，將發(fā)揮重要作用。

在航空交通管理領(lǐng)域，目前，通用航空飛行器與無人機(jī)監(jiān)視導(dǎo)航是空中交通管制的一大瓶頸，衛(wèi)星星座與地面站方式投入巨大，暫無完善解決方案。臨空飛艇可為飛行器監(jiān)視導(dǎo)航提供廣域低成本解決方案。

機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，HAPs未來發(fā)展將經(jīng)歷三個階段

2020年2月，Alphabet、軟銀、Nokia、Ericsson等科技企業(yè)，AeroVironment、Airbus Defence and Space，與Bharti Airtel Limited等航空企業(yè)，以及中國電信、德意志電信與西班牙電信等電信企業(yè)成立HAPS聯(lián)盟（HAPS Alliance），共同推動通過平流層飛行器提供通信服務(wù)。標(biāo)志著平流層5G及IoT技術(shù)開始進(jìn)入商用階段。

但HAPs未來發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，祝明指出，作為臨近空間飛行器，平臺需盡快成熟；實現(xiàn)臨空通信與組網(wǎng)，專用技術(shù)亟待突破，整體技術(shù)有待驗證；運(yùn)行管理維護(hù)系統(tǒng)，空域申請管理和商業(yè)運(yùn)營模式都尚待研究；數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)如何實現(xiàn)天臨空地一體化協(xié)同數(shù)據(jù)應(yīng)用創(chuàng)新與示范。

祝明預(yù)測，HAPs的未來發(fā)展大致將經(jīng)歷以下三個階段：2021至2023年，應(yīng)用試驗和示范階段，HAPS長時平臺技術(shù)攻克，可為應(yīng)急通信、遙感等提供有限服務(wù)；2024至2026年，應(yīng)用推廣和產(chǎn)業(yè)生態(tài)創(chuàng)立階段，HAPS平臺系統(tǒng)成熟，可為區(qū)域通信、災(zāi)害氣象等提供可靠服務(wù)；2027至2030年，應(yīng)用成熟和產(chǎn)業(yè)生態(tài)成熟階段，HAPS成為天空地空間信息不可或缺的組成部分，產(chǎn)生巨大價值。

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