北航祝明详解HAPs：连接天-空-地，实现数据中继和系统互联互通

12月14日消息（九九）日前，由中国移动研究院主办的“5G+空天融合网络技术研讨会”顺利举行。研讨会聚焦高通量卫星、低轨卫星、HAPS、ATG、网联无人机与地面通信技术的融合与发展、创新与合作等方面，邀请产学研用各领域专家展开相关讨论。

北京航空航天大学临近空间科学与技术研究所所长祝明介绍，HAPs（High Altitude Platform Station）是高空通信平台，驻留于平流层海拔20km左右高度，该高度全球风场稳定，无气象过程，太阳能充足，适合长时间定点驻留。

高空平台具备“持久留空、广域感知”等主要特点，效率远高于卫星和常规飞行器，可重复使用，服务寿命与卫星相当，经济效益突出。祝明强调，HAPs是连接“天-空-地”的重要中间节点，实现数据中继和系统互联互通。

目前，北航已完成多型飞艇飞行测试与部分应用验证，具备较长时留空技术能力，进入世界第一梯队；谷歌气球已实现单个气球高空飘飞312天；法国政府“对未来投资计划”项目下设“自主飞艇”项目，支持法国泰雷兹航空航天公司开展研制，用于通信、环境观测、地面遥感领域。

商用领域广泛，市场空间潜力巨大

随着高空平台技术日趋成熟，应用需求逐渐明确和紧迫，相关产业逐渐孕育，市场空间潜力巨大。祝明介绍，高空平台可广泛应用于通信覆盖、遥感应用、环境监测和航空保障等领域。在关键领域均有市场拓展和行业合作，部分行业已经将飞艇列入常规业务手段。

高空飞艇作为通信保障平台，具备以下优点：一是成本低，平台生产及投放成本远低于卫星，卫星需组建星座方可持续保障；二是响应快，可迅速展开放飞并投入使用，卫星发射受场地限制；三是机动强，可在热点区域上空持续进行保障，卫星存在重返周期问题；四是能力强，通视距离短，通信保障速率高等。

在遥感应用领域，2024年商业卫星遥感数据和增值产品收入将达51亿美元。2016年国内卫星遥感市场规模63亿元，高分辨率数据需求为75%，卫星数据并不能满足市场需求，第三次全国国土调查中，90%遥感任务采用无人机方式完成，成本高，非实时。我国遥感成像应用业务年市场规模不小于80亿元。

在气象探测领域，我国海上台风观测手段缺失，台风年均登陆数量7.6个，位居世界第1位，2018年自然灾害直接经济损失2644.6亿元，临近空间飞艇作为台风直接观测手段之一，将发挥重要作用。

在航空交通管理领域，目前，通用航空飞行器与无人机监视导航是空中交通管制的一大瓶颈，卫星星座与地面站方式投入巨大，暂无完善解决方案。临空飞艇可为飞行器监视导航提供广域低成本解决方案。

机遇与挑战并存，HAPs未来发展将经历三个阶段

2020年2月，Alphabet、软银、Nokia、Ericsson等科技企业，AeroVironment、Airbus Defence and Space，与Bharti Airtel Limited等航空企业，以及中国电信、德意志电信与西班牙电信等电信企业成立HAPS联盟（HAPS Alliance），共同推动通过平流层飞行器提供通信服务。标志着平流层5G及IoT技术开始进入商用阶段。

但HAPs未来发展机遇与挑战并存，祝明指出，作为临近空间飞行器，平台需尽快成熟；实现临空通信与组网，专用技术亟待突破，整体技术有待验证；运行管理维护系统，空域申请管理和商业运营模式都尚待研究；数据应用服务如何实现天临空地一体化协同数据应用创新与示范。

祝明预测，HAPs的未来发展大致将经历以下三个阶段：2021至2023年，应用试验和示范阶段，HAPS长时平台技术攻克，可为应急通信、遥感等提供有限服务；2024至2026年，应用推广和产业生态创立阶段，HAPS平台系统成熟，可为区域通信、灾害气象等提供可靠服务；2027至2030年，应用成熟和产业生态成熟阶段，HAPS成为天空地空间信息不可或缺的组成部分，产生巨大价值。

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