蜂窝网络被动雷达 vs. 6G通信感知一体化：城市低空黑飞监测技术对比

蜂窝网络被动雷达 vs. 6G通信感知一体化：城市低空黑飞监测技术对比

1. 引言

随着无人机技术的迅猛发展，其带来的低空安全和隐私问题日益凸显。城市环境中，未经授权的无人机“黑飞”可能泄露重要情报、扰乱交通秩序，甚至威胁公共安全。为了高效、低成本地探测、定位和跟踪非法低空无人机，需要创新的探测手段。蜂窝网络被动雷达利用城市中4G/5G基站的下行信号作为“照明源”，接收目标反射波进行侦测；而6G通信感知一体化（ISAC） 则主张在未来6G网络中融合通信与雷达功能，使基站本身具备高分辨率感知能力。本文将围绕这两种方案在城市低空黑飞监测中的探测性能、部署成本与复杂性、技术成熟度、安全与隐私等方面进行深入比较，并结合相关实验案例和标准化进展进行分析。

2. 探测性能对比

2.1 探测精度

蜂窝被动雷达依赖现有基站信号的频谱特性进行目标定位。5G基站信号相比4G具有高载频、多载波、大带宽等特征，有利于提高测距分辨率和速度分辨率。在实际应用中，利用4G LTE等信号的被动雷达实验就能够实现对无人机的低米级定位误差。不过，由于被动雷达无法控制信号波形（信号本身为通信设计），其精度一般略逊于专用主动雷达和未来6G的超高分辨率系统。

6G ISAC方案中，基站将使用毫米波/太赫兹频段和大规模天线阵列。通信网络在未来将覆盖亚太赫兹频段，可实现亚厘米级甚至毫米级的感知测量精度。换言之，6G基站可同时作为高精度雷达，其带宽和天线增益使得无人机的位置、速度测量更加精细。理论上，6G ISAC有望实现比蜂窝被动雷达更高的空间分辨率和测距精度，适用于对低空目标进行精细成像和分类。

2.2 探测范围

蜂窝被动雷达的探测距离受基站功率和覆盖范围限制。由于城市中基站网格密集，通常可覆盖数公里范围。然而，被动雷达的有效范围往往小于基站信号的覆盖范围，且对多径和遮挡敏感，需要多个接收点协同才能覆盖更广区域。

6G ISAC的理论探测距离依赖于工作频段和波束覆盖。毫米波频段传播损耗较大，单站直射探测可能只覆盖几百米到几公里。但6G网络可通过大规模部署和网络协同（多基站联合感知）扩展覆盖。同时6G可使用低频段支持长距离探测。综合而言，6G ISAC的单次基站探测范围可能与被动雷达相当，但通过网络协作可以实现更大区域的连续监控。

2.3 隐蔽性

被动雷达不发射任何雷达波，只接收现有基站信号的反射。其电磁辐射特征与基站通信相同，不易被目标或对手识别，从而具备极高的隐蔽性。研究指出，被动雷达“无明显电磁辐射特征，不易被对方识别或规避，更适于‘静默监视’”。

与此相比，6G ISAC本质上是主动通信系统，基站将继续发射高功率信号，不具备被动雷达的隐形优势。目标或干扰者可通过常规方式检测到基站波束和辐射特征，因此在敌对环境下隐蔽性较低。

2.4 实时性

蜂窝被动雷达可以连续监听基站信号，在算法允许的情况下实现近实时处理。实际系统多采用实时信号采集和快速算法来生成距离-多普勒图，从而对无人机进行连续跟踪。其时延主要取决于信号相关运算和杂波抑制处理，一般可以满足秒级乃至亚秒级的反应。

6G ISAC本质上是实时在线的网络服务，基站和用户之间的通信和感知可以同步进行。未来6G系统中，网络侧计算资源充足，可支持实时感知和定位。总体来看，两者均可实现实时性能，但6G ISAC可借助网络协同和专用硬件进一步降低时延。

2.5 抗干扰性与抗欺骗性

蜂窝被动雷达利用的蜂窝信号通常具有良好的稳定性和同步特性，因此对随机噪声和多径干扰具有一定鲁棒性。更重要的是，由于对方无法预知被动雷达使用的是哪个基站的信号，定向干扰（欺骗）很难实施。

而6G ISAC虽然可设计专用波形和加密机制，但毕竟仍是主动发射信号，其抗干扰和抗欺骗能力需与现有雷达/通信系统同级对待，需要额外的干扰检测与抑制算法。在有针对性的电子对抗环境中，被动雷达因隐蔽性而更难被针对性干扰，而6G ISAC可通过动态波束和频谱共享等方式增强抗干扰性。

2.6 探测性能对比总结

性能指标	蜂窝被动雷达	6G 通信感知一体化
探测精度	依赖4G/5G信号带宽与天线阵列，可达米级定位精度；精度受限于信号特性。	采用毫米波/太赫兹频段和大规模MIMO，可实现厘米级甚至更高精度。
探测范围	数公里量级，覆盖由基站密度决定；需多站协同才能监测大区域。	理论上毫米波探测距离有限，需网络多基站协作；可采用低频辅助拓展覆盖。
隐蔽性	极高，不发射雷达波，对手难以发现。	较低，基站需发射信号供通信用，感知行为可被检测。
实时性	可秒级实时，受信号处理算法复杂度限制；城市基站覆盖稳定信号。	天然实时，6G基站通信和感知同步进行，可利用网络协同降低时延。
抗干扰性	优秀，对手不知利用信号源，难以针对性干扰 ；对环境噪声鲁棒。	良好，可借助波束控制和加密；仍需专门机制对抗电子干扰。
抗欺骗性	较强（对手无法精确伪造蜂窝信号反射）；依赖多普勒与多址干扰抑制算法。	标准雷达级别；可使用认证和安全波形应对欺骗，但网络有更多攻击面。

3. 部署成本与设备复杂度

蜂窝被动雷达系统主要由天线接收机和信号处理单元构成，无需额外的发射器和高功率放大器。相关实验平台甚至采用低成本软件无线电和嵌入式处理器，在机载无人机上就能部署被动雷达系统，具有“低成本、高灵活性、易部署”的特点。

相对而言，6G ISAC需要新一代基站和终端设备支持。例如，需要大规模多天线阵列、宽带收发模块和高速数据处理单元，设备结构更复杂。6G网络中的基站大多已配备收发单元，可提供广覆盖和多站协同感知能力，使得空间感知“几乎可以免费”实现。但这意味着在现有网络上叠加感知功能，可减少边际成本，而升级到真正6G频段的基础设施依然需要高昂投资和技术开发。因此，就部署成本而言，被动雷达方案更为经济简单；6G ISAC虽然理论上借助现有基站降低成本，但其设备和算法的综合复杂度要远高于单纯的被动接收系统。

4. 技术成熟度与落地可行性

被动雷达技术概念由来已久，在第二次世界大战中就已使用广播信号进行目标探测。进入数字时代后，被动雷达研究快速发展，尤其在无人机监测领域取得了多个实验成果。国内外已有科研机构和企业开展原型测试，验证了蜂窝信号被动雷达在城市环境中的可行性。

相比之下，6G ISAC尚处于研发和标准化初期。3GPP已于2025年启动6G技术研究，预计第20号版本（Release 20）将在2028年前后完成第一批6G规范，以支持2030年前后商业部署。产业界也预测，ISAC功能的早期系统和原型可能在2025–2027年开始测试，具备ISAC功能的基站随6G推进逐步部署，2030年前后进入大规模应用。例如，有报道显示华为和中国移动已经在5G-A（6G前沿技术）网络上验证了低空无人机监测功能：利用5G基站反射信号实现无人机精确跟踪、非法入侵检测和电子围栏等，识别率达到100%。综上，蜂窝被动雷达技术已经具备工程化基础，并可在5G时代作为可行方案投入试用；而6G ISAC尽管前景广阔，但其落地商用还有多年的技术验证和标准推进工作。

5. 安全性与隐私考量

蜂窝被动雷达利用的仅为公共通信信号的反射，不会产生额外电磁辐射，对人体健康和无线环境安全影响极小。此外，被动探测主要关注飞行器的物理位置和运动轨迹，不直接获取用户通信内容，因此相对不容易侵犯个人隐私或通信安全。

另一方面，6G ISAC将通信和环境感知功能融合，固然能增强安防能力，但也带来隐私风险。通感一体化在利用底层信号感知物理世界时，可能捕捉到个人敏感信息，因此必须考虑对底层信号的安全保护。具体而言，对特定个体或区域的感知可能涉及个人的精确位置、生命体征、面部等敏感数据，这就需要制定差异化的授权和隐私保护机制。例如，感知数据的获取需符合当地法律法规，对不同对象或区域采取不同级别的授权和加密。总之，在6G ISAC系统设计中，物理层感知信号的安全和用户隐私将是必须重点考虑的问题。相比之下，蜂窝被动雷达方案由于只被动使用公共信号，且不记录可识别的个人信息，对隐私的风险要小得多。

6. 总结与前景展望

综上所述，蜂窝网络被动雷达和6G通信感知一体化各有优劣：被动雷达无需主动发射、电磁隐蔽性强、硬件成本低，目前已有多项实验验证其对城市低空无人机的发现、定位和跟踪能力；而6G ISAC代表了未来通信与雷达的融合方向，可利用毫米波宽带和天线阵列实现更高精度的定位成像，并通过网络协同提供更大范围的低空监测能力。被动雷达适合在现有5G环境下快速部署以补强低空安防空白，而6G ISAC在2030年前后有望真正商用，为无人机监测提供真正的通信+感知平台。未来两者也可能互为补充：在6G网络逐步覆盖期间，蜂窝被动雷达可继续发挥作用；而6G ISAC一旦成熟，将可与被动接收机融合，比如利用网络信令辅助锁定目标。

值得注意的是，无论技术如何演进，城市低空安全监测都需要考虑多传感器融合、标准化以及法规约束等因素。目前已有机构在研究ISAC典型应用场景并制定标准，此外，利用无人机本身携带的被动雷达与基站协同也是新的方向。未来，应不断优化算法（如人工智能辅助信号处理）、提升系统可靠性，并在部署过程中贯彻隐私保护和频谱监管原则，才能在确保技术可行性的同时构建安全、可信的低空无人机管控体系。