2023-11-12-IMT-2030（6G）推进组-6G感知的需求和应用场景研究_81页_1mb

6G 感知的需求和应用场景研究总结

核心内容

6G通信系统将引入通信感知一体化技术，作为其内生能力之一，使通信与感知功能深度融合，为6G系统提供新的业务拓展和性能提升。该技术将与雷达、摄像头、传感器、Wi-Fi、蓝牙、UWB等其他感知技术协同，构建多模态感知体系，实现更精准、更全面的环境感知，从而推动6G在交通、工业、农业、仓储物流、医疗健康、娱乐和智慧家庭等领域的广泛应用。

主要观点

• 通信感知一体化技术 是6G的关键能力，将利用太赫兹、可见光等新频段，结合空天地一体化、AI等新技术，实现对目标的检测、定位、成像和识别。
• 多模态感知 是未来感知技术的重要发展方向，通过融合多种感知数据，提升识别准确性和应用范围。
• 6G感知将推动万物智联，为各类场景提供更高效的感知服务，如实时监控、高精地图构建、无人机避障、智能安防、智能制造、产品质检、智慧大棚、智慧放牧等。

关键信息

1. 感知技术分类

• 射频感知：包括雷达、Wi-Fi、蓝牙等，通过发射和接收电磁波获取目标信息。
• 非射频感知：包括摄像头、传感器、声波/超声波等，通过图像、声音等非电磁波信号获取环境信息。
• 多模态感知：融合多种感知方式，如无线信号、图像、声波、环境数据等，以提升系统整体性能。

2. 感知技术发展趋势

• 技术演进：通信感知一体化技术将经历“业务共存”、“能力互助”、“网络共惠”三个阶段。
• 技术融合：结合人工智能、超材料、可重构智能天线等技术，实现感知与通信的深度协同。
• 标准化：3GPP、IMT-2020（5G）推进组、IMT-2030（6G）推进组均在推动通信感知一体化技术的标准化工作。

3. 6G感知应用场景

3.1 交通领域

• 车联网：

  • 实时监控：需对道路障碍物、车辆状态进行实时感知，支持高精度定位和速度检测。
  • 高精地图构建：通过多节点协作感知，实现地图补盲和更新，支持全天候、高精度地图服务。
  • KPI：检测概率>99%，虚警概率<1%，时延≤500ms，带宽要求百MHz级。

• 无人机：

  • 路径管理与避障：需实时感知无人机位置、速度、航向等信息，支持多频段协同感知。
  • 入侵检测：需对无人机非法入侵进行检测，支持大范围覆盖和高精度识别。
  • KPI：检测概率>95%，虚警概率<5%，时延≤500ms，带宽要求百MHz级至千MHz级。

3.2 工业领域

• 园区管理：

  • 智能安防：通过感知技术识别入侵者，支持全天候监控。
  • 园区智能巡检：利用多模态感知对设备状态、环境参数进行检测。
  • 车辆与人员管理：实现车牌识别、位置导航、行为监测等功能。
  • KPI：检测概率95%-99%，虚警概率<2%，时延50ms-1s，带宽千MHz级。

• 车间内生产环节：

  • 厂内物流：通过高精度定位技术实现AGV调度和避障。
  • 智能制造：利用无线信号控制机器人，实现高精度三维定位。
  • KPI：检测概率99.9%，时延≤500ms，带宽千MHz级。

• 产品质检：

  • 利用太赫兹波成像技术进行无损检测，支持高精度、高分辨率成像。
  • KPI：检测概率99.9%，时延≤200ms，带宽千MHz级或百MHz级。

3.3 农业领域

• 智慧大棚：

  • 实现环境监测（温湿度、光照、二氧化碳浓度等）和农作物状态感知。
  • KPI：感知距离分辨率0.1m，带宽需求千MHz级，时延50ms-200ms，可靠性99%。

• 智慧放牧：

  • 实现牲畜定位、个体识别和环境数据采集。
  • KPI：感知距离100m，带宽需求百MHz级，时延10ms-200ms，可靠性99%。

3.4 仓储物流领域

• 货物输送、分拣、搬运、堆垛、仓储管理：通过感知技术实现自动化操作，提升效率和安全性。
• KPI：感知距离500m，感知频率1-10Hz，时延≤500ms，带宽百MHz级。

3.5 医疗和健康领域

• 生命体征监测：利用UWB、Wi-Fi等感知技术实现无接触生命体征监测。
• 疾病监测与诊断：结合多模态感知技术，如图像、视频、生物特征等，提升诊断精度。
• KPI：感知距离10m-1000m，时延≤500ms，带宽百MHz级，可靠性99%。

3.6 娱乐领域

• 智能交互娱乐：利用感知技术实现更丰富的交互体验。
• 虚拟环境构建：通过多模态感知技术构建高精度虚拟环境。
• KPI：感知距离1m-1000m，时延≤500ms，带宽百MHz级，可靠性99%。

3.7 社会服务领域

• 公共安防：通过多模态感知技术实现对异常行为的识别和预警。
• 客流统计：基于Wi-Fi、摄像头等技术实现精准的客流统计。
• 生态环保：利用感知技术监测环境变化，辅助生态管理。
• KPI：感知距离1m-1000m，时延≤500ms，带宽百MHz级，可靠性99%。

3.8 智慧家庭领域

• 实时室内环境重构：利用感知技术实现环境状态的动态感知和反馈。
• 入侵检测：通过终端自发自收链路实现对家庭安全的感知。
• 人机交互：基于多模态感知技术实现智能交互。
• KPI：感知距离1m-1000m，时延≤500ms，带宽百MHz级，可靠性99%。

4. 6G感知业务需求

• 存在检测：需高精度和高可靠性，支持全天候检测。
• 定位：需支持高精度定位，如±0.5m、±0.1m等。
• 测速：需支持高精度测速，如±0.5m/s、±0.1m/s等。
• 成像：需支持高分辨率成像，如1mm分辨率。
• 识别：需支持高识别准确率，如99%以上。
• 监测：需支持多维度、多粒度的环境监测，如温湿度、气体浓度等。

5. 感知对6G系统的需求

• 网络带宽：需支持百MHz级至千MHz级带宽，以满足高精度、高分辨率的感知需求。
• 时延：需支持低时延通信，如≤50ms、≤500ms等。
• 可靠性：需支持高可靠性的数据传输和感知，如≥95%检测概率。
• 覆盖范围：需支持大范围、多节点协同的感知覆盖。
• 移动性：需支持高移动速度的感知，如120km/h、200km/h等。
• 终端能力：需支持感知和通信双功能，具备低功耗、小型化、高精度等特性。

挑战与展望

• 技术挑战：包括多模态感知信息融合、高精度定位、高带宽需求、低时延通信等。
• 未来方向：发展先进的多源感知融合技术、深度强化学习、智能算法等，提升6G感知的智能化和多样化能力。
• 标准制定：IMT-2030（6G）推进组已发布第二版《通信感知一体化技术研究报告》，并持续推进相关测试和标准化工作。

贡献单位

• IMT-2020（5G）推进组
• IMT-2030（6G）推进组
• 3GPP
• IEEE 802.11bf工作组

参考文献

• [1] IMT-2030（6G）推进组《通信感知一体化技术研究报告（第二版）》
• [2] 3GPP SA1工作组《Study on Integrated Sensing and Communication》
• [3] IEEE 802.11bf工作组《Wi-Fi感知标准化研究》
• [4] Facts and Factors《无人机配送市场研究报告》
• [5] 其他相关技术研究报告和行业分析