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核心技术#毫米波#传感器

毫米波雷达

低空起降新规落地背后:毫米波雷达成低空经济隐形刚需 随着国内低空飞行领域的持续放开,各类eVTOL(电动垂直起降飞行器)、通用航空作业飞机的起降需求正在爆发式增长,而不少低空起降点建在城市核心区、郊区山地等复杂环境,低能

概念定义

毫米波雷达是工作在30~300GHz频域、波长1~10mm之间的雷达传感器技术,依靠发射毫米波并接收反射信号计算目标参数,是当前低空感知体系的核心刚需技术。

低空起降新规落地背后:毫米波雷达成低空经济隐形刚需

随着国内低空飞行领域的持续放开,各类eVTOL(电动垂直起降飞行器)、通用航空作业飞机的起降需求正在爆发式增长,而不少低空起降点建在城市核心区、郊区山地等复杂环境,低能见度、移动障碍物突发出现等问题,一直是低空飞行安全的核心痛点。在刚刚发布的两项毫米波雷达团体标准T/TMAC 258-2025、T/TMAC 259-2025中,这种诞生近80年的传感器技术,正在成为低空感知体系的核心刚需,重构低空飞行的安全边界。

毫米波雷达的概念其实并不算新鲜,它的研制最早可以追溯到上世纪40年代,50年代就已经投入机场交通管制和船舶导航领域。从物理定义上来说,它是工作在30~300GHz频域、波长1~10mm之间的雷达传感器,通过发射毫米波、接收目标反射信号后,依靠收发信号的频率差、相位差,或是收发时间差计算目标的距离、速度、方位,最新的4D成像产品还可以获取目标的高度信息。这种基于电磁波反射的探测原理,让它天生具备其他感知技术无法比拟的环境适应性——对比来看,目前广泛用于各类场景的超声波雷达有效探测距离小于3米,仅能满足近距离预警需求;可见光摄像头探测距离不超过10米,且在雨雪、浓雾、夜间完全无法稳定工作;而毫米波雷达不仅探测距离覆盖从近距离到数十公里的广阔范围,更能穿透一定程度的恶劣天气,全天候稳定输出感知数据,这恰好击中了低空飞行的核心痛点。

低空飞行对感知系统的要求,远高于地面自动驾驶。对城市低空起降场来说,不规则障碍物、低空突现的鸟类、无人机闯入都是常见风险,在南方多雨多雾地区、北方秋冬季节的雾霾天气,传统的视觉感知系统几乎完全失效,而毫米波雷达在这类场景下的优势被无限放大。华东某eVTOL试点城市的城市起降场测试数据显示,在能见度不足50米的浓雾天气下,可见光摄像头对100米外的小型障碍物完全无法识别,毫米波雷达仍能稳定捕捉到直径0.5米的静止物体,并且精准输出其三维位置与移动速度。哪怕是在夜间无光源的野外起降场,毫米波雷达也不需要任何外部光源就可以完成探测,这对随时可能执行应急救援任务的低空飞行器来说,是不可替代的核心能力。

技术迭代正在让毫米波雷达的能力从“测距测速”进化为“成像感知”,解决了过去传统毫米波雷达无法识别高度信息的痛点。早期投入应用的多为2D、3D毫米波雷达,仅能输出目标的水平位置、距离和速度,无法区分高度信息,这在复杂低空场景很容易出现误判:低空航道下方的高架桥护栏和突现在航道上的施工塔吊,对传统毫米波雷达来说很难区分,很容易触发不必要的报警,或是漏掉真实的障碍物风险。而新一代4D成像毫米波雷达在原有维度基础上新增了高度维度的感知能力,不仅可以明确区分空中物体与地面障碍物,目标识别精度也实现了量级提升,对低空飞行来说,这种精度提升直接转化为安全冗余——哪怕是一只闯入航道的飞鸟,4D雷达也能在数百米外区分其大小、轨迹,提前给飞控系统留出避让空间。

除了飞行器本身的机载感知,毫米波雷达在低空基础设施的感知网络中也开始扮演核心角色,赋能低空感知的边缘智能。现在国内不少新建的低空起降场、低空航线都在部署岸基/场基感知网络,需要在本地完成大部分障碍物识别、预警处理,仅把关键预警信息上传指挥平台,减少云端处理的延迟,这就是所谓的边缘智能需求。而毫米波雷达的片上处理能力近年来快速提升,已经可以在传感器终端完成大部分数据处理工作,不需要额外配置高性能处理单元,就能直接输出精准的目标信息,既降低了整个感知网络的部署成本,也减少了数据传输延迟,刚好适配边缘智能的需求,这也是近年来毫米波雷达在低空领域快速推广的核心原因之一。

不可否认,毫米波雷达也并非完美的解决方案。在实际落地中,仍有不少需要优化的细节:比如对密度极低的非金属障碍物,比如帆布质地的充气临时障碍物,毫米波雷达的反射信号较弱,存在漏判风险;另外多雷达部署场景下的信号干扰问题,也还需要更完善的频率规划方案。而刚刚出台的两项2025版团体标准,恰好填补了国内毫米波雷达在低空等新兴领域的标准空白,明确了不同应用场景下的精度、稳定性、抗干扰要求,给行业量产落地打下了基础。

从机场管制的小众应用,到低空经济的核心刚需,毫米波雷达的走红其实暗合了低空产业发展的逻辑:当低空飞行从少数专业作业走向大众出行,对安全感知的要求会从“满足基本功能”转向“全天候全场景可靠”,而毫米波雷达的独特特性,刚好匹配了这种需求。根据行业机构的预测,到2030年,仅国内低空领域对毫米波雷达的市场需求就将超过120亿元,其中机载4D成像雷达、场基感知雷达都是增长最快的细分领域。对整个低空经济来说,这类核心传感器的技术成熟与标准化,不仅是安全的保障,更是整个产业放开的前提——只有让飞行器在任何天气下都能“看清”周围的环境,低空出行的商业化才能真正落地。

编辑人:工维安信·适航官

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最后更新:2024-12-01

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