无人机远程识别(RID)系统，作为无人机的“数字车牌”，是实现低空空域透明化、安全化管理的基石。其核心在于无人机在飞行中主动、可靠地广播包含唯一标识符、实时位置、速度及操作员位置等标准化数据。然而，市区环境以其密集的建筑、复杂的电磁频谱和动态的物理结构，对主要依赖蓝牙(Bluetooth)和Wi-Fi等消费级无线技术的广播式RID构成了严峻挑战。用户提出的“如何提高可靠性”这一问题，直指在确保合规性的前提下，克服城市特有干扰、实现RID数据稳定、连续、低延迟传输这一核心技术难题。这不仅是技术优化问题，更关乎城市空中交通(UAM)的安全基础和公众信任。
一、 RID信号传输的“天然屏障”
在探讨提升策略前，必须深刻理解市区环境对无线信号，特别是对工作在2.4GHz及5.8GHz频段的蓝牙/Wi-Fi信号造成的多重物理与电磁损害。这些挑战并非孤立存在，而是相互叠加，共同劣化通信链路。
严重的路径损耗与阴影效应：高层建筑形成的“城市峡谷”是主要障碍。钢筋混凝土等建筑材料对高频信号的穿透损耗极高，可达20-30 dB甚至更多。这导致无人机在建筑背面或密集街区飞行时，信号被大幅衰减，接收端可能完全处于信号“阴影”区，造成通信中断。这种由建筑物遮挡引起的信号强度缓慢变化，称为慢衰落。
复杂的多径传播与快衰落：信号并非只沿直线传播，还会在建筑墙面、玻璃幕墙之间发生反射、绕射和散射，形成多个不同路径、不同时延和相位的信号分量同时到达接收端。这些多径信号相互叠加，可能因相位相消而导致瞬时信号强度急剧下降(深衰落)，即快衰落。这会引起码间干扰，导致数据包解码错误或丢失。
密集的射频干扰（RFI）环境：城市是各类无线电设备的聚集地。除了Wi-Fi路由器、蓝牙设备本身在2.4GHz频段产生的同频和邻频干扰，还有大量来自移动通信基站、电视广播、以及各类工业、科学和医疗(ISM)设备(如微波炉、无线摄像头)的宽频带噪声。这种复杂的电磁背景噪声会显著降低接收机的信噪比(SNR)，影响其对微弱RID信号的检测和解调能力。
有限的通信距离与动态拓扑：广播式RID的典型通信距离在100-400米之间。在市区，这个距离会因上述因素进一步缩短。同时，无人机与地面接收设备(如执法人员的手机)之间的相对位置、遮挡关系时刻变化，使得信道条件高度动态和不稳定。
二、 提升市区RID传输可靠性的系统性策略
应对上述挑战，需要一套从硬件底层到网络架构，从信号处理到标准遵循的“组合拳”。任何单一方法都难以彻底解决问题，必须进行系统化集成。
1. 硬件与链路层的强化与优化
这是提升可靠性的物理基础，旨在增强信号本身的“健壮性”。
天线系统的优化设计：
高增益定向天线：为固定式监测站或关键区域部署点配备高增益(如7dBi以上)的定向天线，可以像探照灯一样将能量集中指向特定空域，显著提升接收信号强度(约3-5倍)和抗干扰能力。这对于覆盖主要飞行走廊或起降场尤为有效。
智能天线与MIMO技术：采用多输入多输出(MIMO)技术和阵列天线。MIMO不仅能通过空间分集对抗多径衰落，提升链路稳定性，结合波束成形技术，还能动态调整波束指向，跟踪无人机，实现“精准投送”信号，减少能量浪费和干扰。
无人机端天线布局优化：在无人机上采用双天线布局，例如主天线垂直极化用于主要链路，副天线以一定角度(如45°)安装，以增强在多径环境下的信号捕获能力。同时，将天线布置在远离电机、电池等强干扰源的位置。
动态功率与频率管理：
自适应发射功率控制：在符合各国无线电法规(如FCC、SRRC)的限值内，让RID模块具备根据飞行高度、与接收机距离以及实时信道测量结果动态调整发射功率的能力。在信号弱时适度提升功率，在信号强时降低功率，以平衡传输可靠性与能耗、干扰。
协同频谱感知与避让：未来RID模块可集成简单的频谱感知功能，检测当前环境中2.4GHz频段的拥堵状况，并优先选择相对空闲的信道(如Wi-Fi信道1、6、11)进行广播。蓝牙本身采用的跳频扩频(FHSS)和自适应跳频(AFH)技术，就是一种有效的干扰避让机制，应确保其得到充分利用和优化。
2. 先进的信号处理与协议增强
这是在给定硬件和信道条件下，通过“智能”算法挖掘可靠性潜力的关键。
抗多径与抗衰落接收技术：
Rake接收机：针对多径效应，可采用Rake接收机结构，专门分离并合并不同时延的多径信号能量，变害为利，提高信号质量。
均衡与OFDM：采用时域或频域均衡技术，可以补偿多径引起的符号间干扰。更革命性的思路是考虑在下一代RID标准中引入正交频分复用(OFDM)技术，它将高速数据流分割到多个正交的子载波上传输，能有效对抗频率选择性衰落。
多径检测与抑制算法：在接收端，通过分析信号相关峰特征、载波相位连续性等，可以识别出受多径污染严重的测量值，并予以降权或剔除，从而得到更纯净的定位数据。
强大的信道编码与冗余传输：
前向纠错（FEC）编码：在数据包中增加冗余校验位。即使传输过程中部分比特因干扰出错，接收端也能利用编码算法自动检测并纠正一定数量的错误，无需重传。这对于时延敏感的广播信息至关重要。
交织技术：将数据包的比特顺序打乱再发送，可以将连续突发错误分散开来，使纠错编码更能发挥效力。
关键信息冗余广播：在协议层面，可将无人机的唯一标识符(UUID)等最关键信息，以更高频率或在不同消息类型中重复广播，确保即使在丢包率较高的时段，身份信息也能被捕获。
数据融合与预测滤波：
卡尔曼滤波（Kalman Filter） ：接收端(尤其是地面站系统)可以利用卡尔曼滤波等算法。该算法结合无人机的运动模型(如匀速、匀加速)和当前收到的带噪声的RID测量值(位置、速度)，进行最优估计。这不仅能平滑轨迹、剔除因瞬时干扰造成的定位“野值”，还能在短时信号丢失时进行预测，保持跟踪的连续性。
3. 网络架构与基础设施的革新
这是从系统层面重构传输路径，从根本上规避市区遮挡问题。
部署专用RID中继与监测网络：
在城市关键区域(如市中心、机场周边、大型活动场所)的灯杆、楼顶等制高点，部署符合“三高原则”(高海拔、高隔离度、高可视性)的专用RID中继站或监测站。这些站点通过有线光纤或专用无线回程互联，形成一个覆盖网格。它们可以接收被建筑物遮挡的无人机信号，并通过网络转发给监管中心，或直接在站点间接力广播，扩展有效覆盖范围。
推动“广播+网络”双轨制深度融合：
目前RID协议已定义广播与网络两种互补方式。在市区，应大力发展和强制要求无人机在具备蜂窝网络(4G/5G)连接能力时，同步启用网络RID。网络RID通过蜂窝网络上传数据至互联网服务器，不受视距传输限制，是对广播RID的完美补充和冗余。监管方可通过查询服务器获得无人机信息，尤其在广播信号被遮挡时，网络通道成为唯一可靠来源。
探索无人机自组织（Mesh）网络：
在无人机集群作业或高密度飞行区域，允许无人机之间通过专用的通信链路(如基于Wi-Fi NAN或其它协议)组成临时的自组织网络。一架无人机可以作为中继，为处于信号阴影区的另一架无人机转发RID信息，从而共同“突围”，将信息传递到可被地面接收的区域。
4. 遵循与超越行业标准与法规要求
可靠性提升必须建立在合规的框架内，而标准本身也包含了可靠性的最低要求。
满足并超越核心性能指标：全球广泛采纳的ASTM F3411等标准，已对RID系统提出了基础性能要求，例如位置信息更新率不低于1Hz(每秒一次)，端到端延迟不超过3.5秒。提升可靠性的所有努力，首要目标是确保在这些严苛的指标下稳定运行。对于控制站位置，FAA甚至要求其精度在真实高度的15英尺(约4.6米)范围内(95%概率)，这反过来对数据传输的完整性和时效性提出了极高要求。
强化电磁兼容性（EMC）设计：国家标准如中国的GB42590-2023明确将电磁兼容性作为安全要求，规定了抗射频干扰、静电放电、辐射骚扰等测试等级。提高RID模块的可靠性，必须在设计阶段就采用屏蔽、滤波、接地等EMC措施，确保其自身抗干扰能力强，且不对其他设备造成干扰。这需要参考相关的EMC测试标准(如IEC系列)进行严格验证。
三、 总结
提高无人机RID在市区传输的可靠性，是一项涉及信道对抗、智能处理、网络重构和标准合规的综合性工程。短期内，最有效的路径是硬件优化（天线、MIMO）、算法增强（纠错编码、滤波）以及“广播+蜂窝网络”双通道的强制与普及。中长期来看，城市专用低空监测基础设施的规划建设，以及 基于新一代通信技术（如5G-A/6G）的集成传感与通信（ISAC） ，将为RID提供革命性的解决方案。例如，未来的蜂窝网络可能直接具备对无人机的感知与识别能力。
最终，一个高可靠的市区RID系统，将是技术方案、基础设施投资和法规标准协同演进的结果。它不仅保障了单架无人机的可追溯性，更是构建安全、高效、规模化城市低空经济的核心数字基础设施。随着技术的不断突破和体系的日益完善，无人机在楼宇丛林间稳定“亮明身份”将成为常态，为城市天空的有序繁荣奠定坚实基础。