为落实国家战略部署，聚焦行业前沿技术痛点与产业创新需求，集聚青年科技人才，搭建产学研交流合作平台，打通创新协同壁垒，激发青年科研活力，赋能空天地一体化与低空经济（886067）领域技术迭代、产业升级和人才梯队建设，由北京科技社团服务中心主办、北京物联网（885312）智能技术应用协会承办的北京青年科技沙龙 —— 空天地飞行器物联网（885312）产学研青年研讨会在北京航空航天大学举办。本次活动邀请领域内青年专家学者、青托人才作专题报告，围绕前沿技术、落地路径与产业化难点开展研讨交流，促进思想碰撞与资源对接。
报告题目
Report Title
低空协作式通信感知一体化：关键技术与原型验证
专家简介
Expert Biography
马毅琰
北京交通大学电子信息工程学院高聘副教授。入选中国电子学会青年人才托举工程、北京市高创计划·青年人才托举工程、人社部国家资助博士后研究计划。长期从事高速移动场景可靠传输方法、无线信道建模、6G低空网络研究，主持国自然青C、北京市联合基金、博士后特别资助等项目6项。在通信领域知名期刊和会议发表学术论文30余篇，申请中国发明专利10项。获应急管理科技创新奖特等奖、中国信息通信领域十大科技进展、2025 VTC-Fall Best Paper Award等荣誉奖励。指导学生获挑战杯“全国擂主”（特等奖第一名），研电赛全国一等奖、华为6G专向赛冠军。
报告简介
Report Overview
低空网络正从单一通信向感知、计算与控制深度融合演进。本报告围绕低空协作式通信感知一体化，按波形、闭环、协作、样机主线展开。面向高速移动提出DD-a-OFDM波形，将时频域子载波间干扰转化为时延-多普勒域高斯干扰，并推导信道估计克拉美罗界；构建通感算控闭环，将感知误差与控制丢包纳入闭环，实现分米级轨迹跟踪；设计多站协作前向探测，揭示感知精度与漏检概率的标度律；研制协作ISAC原型并外场实测，定位误差由0.46 m降至0.15 m。从波形到样机构成完整技术链，支撑低空安全飞行与空域监管。
主要内容
Main Content
1.研究背景与问题：
近年来，在国家政策推动下，低空经济（886067）加速发展，低空业务不断涌现，低空安全监测需求日益迫切。然而，单站ISAC观测视角单一、易受遮挡，感知精度与通信质量同时受限，多站协作式ISAC成为低空网络演进的重要方向。无人机（885564）兼有通信节点、感知目标与服务对象三重角色，由此引出高移动下可靠通信、持续精确追踪、前向碰撞预警三个核心问题，亟待从波形设计、协作通感方法、原型平台验证角度开展研究。
2.研究方法与技术创新：
研究按波形设计、通感控一体化、协作空域探测、原型平台设计四条主线展开。波形方面，提出时延多普勒域信号处理辅助的OFDM（DD-a-OFDM），以时频导频最小二乘估计信道传递函数，经辛傅里叶（HK3625）变换获得时延-多普勒域信道扩展函数粗估计，再用最大似然估计精估并推导克拉美罗界，进而重构时频信道矩阵实现含完备子载波间干扰信息的均衡。该方法保留OFDM收发模块、前后向兼容，把子载波间干扰转化为时延-多普勒域高斯干扰。
通感控一体化方面，受神经反射弧“感知—决策—执行—反馈”机制启发，将感知误差与控制丢包同时纳入闭环状态演化，给出均方稳定性条件与稳定区域，揭示控制可靠性决定闭环稳定性、感知精度决定跟踪精度的规律，并以跟踪误差最小化为目标优化通感控时频-功率资源。
协作探测方面，提出多站协作前向探测方法。多站联合观测估计无人机（885564）位置与速度，以速度方向确定前向感兴趣区域朝向、以速度幅值确定安全距离，经体素化占用建模与逐体素判决获得目标存在状态，并推导状态估计克拉美罗界与漏检概率关于协作规模的尺度律。
原型平台方面，针对非理想同步、强干扰与多站融合难题，提出时频同步校正、直达泄漏与静态杂波抑制、时空对齐与扩展卡尔曼融合方法，并给出虚拟多站感知尺度律。
3.应用案例与成效：
自研多站协作式ISAC原型平台。在4.6 GHz载波、100 MHz带宽的5G（885556） NR/OFDM波形，8T8R收发，3×3接收阵列配置条件下，外场实测表明单站定位距离RMSE 0.46 m、方位角RMSE 0.24°，通信误码率3.04×10 ，图像业务清晰恢复；双站融合将定位RMSE降至0.15 m，较单站降低67.4%；虚拟多站实测RMSE随协作节点数由0.82 m降至0.36 m，与理论尺度律一致。通感控闭环平均跟踪误差0.41 m，较GNSS基线下降82.63%；引入前向检测后平均漏检概率下降17.05%，平均克拉美罗界仅上升14.82%。成果获研电赛全国一等奖（华为专项赛冠军）、“挑战杯”全国擂主，并获《焦点访谈》报道。
未来展望
Future Outlook
下一步拟沿三条路径推进：
一是把单目标通感控闭环拓展至多目标与集群场景，引入AI辅助的信道与状态联合估计，提升城区遮挡与多径扰动下的鲁棒性；
二是深化多站协作理论与协议设计，研究协作规模、部署密度与感知精度的定量折中，形成可落地的资源调度与站址规划方法；
三是推动原型走向规模化外场验证并与空域监管平台对接，参与3GPP、ITU标准化工（850102）作，降低硬件与同步成本。目标是形成可复制、可推广的低空反无技术体系，支撑低空经济（886067）安全高效运行。
作者：马毅琰 北京交通大学电子信息工程学院高聘副教授
