打通边疆牧区通信 “最后一公里”—— 科创团队研发星牧智联系统 以科技弥合边疆数字鸿沟

“通信有保障，边疆才安心，民生与产业发展离不开科技装备支撑。”针对我国边疆牧区、林区公网通信覆盖不足难题，科创团队研发“星牧智联——AI驱动的牧区全域无盲区通信开拓者”（XMZL‑Mesh‑01）系统，聚焦牧区信号盲区开展技术攻关，助力“宽带边疆”“宽带林草”建设，用科创守护边疆群众生命财产安全。

图为项目团队开展实地调研合影

项目立足边疆现实生产生活场景，直面广袤牧区通信困境，以技术创新破解传统通信方案造价高、部署难、运维复杂、群众负担重等现实问题，通过AI天线定制、纸基打印快速迭代、Mesh自组网补盲、牧区场景硬件适配等核心技术，开展实地试点测试验证，在服务边疆民生安全的实践中打磨技术方案，推动科研成果走向草原戈壁一线。

图为团队开展系统设备性能测试

直面现实痛点，在实地需求中找准科研攻关方向

我国边疆牧区、林区及偏远山区地域辽阔，公网通信覆盖严重不足。以新疆为例，166万平方公里土地上仍有60%以上的牧业生产区域处于信号盲区，牧民在转场途中遭遇暴风雪、牲畜走失、突发伤病时无法及时求救，年均人员失联事件上百起，牲畜走失造成年损失超13亿元。

传统通信解决方案难以适配牧区实际条件：传统宏基站建设成本高达30—113万元每站，年运维成本超万元，牧区人口密度仅0.69人/平方公里，单户覆盖成本高达3—5万元，运营商投资回报率极低；卫星电话终端售价3000‑5000元且通话资费昂贵，普通牧民难以负担。同时传统通信设备还存在部署周期长、运维难度大、场景适配差、操作复杂等诸多短板。随着“宽带边疆”“宽带林草”政策持续推进，2027年底前边疆地区行政村、林场驻地通信覆盖考核指标形成刚性市场需求，市场亟需一套“低成本、易部署、全覆盖”的新型通信补盲装备。

图为团队技术人员研讨设备落地适配方案

从实验室仿真推演到边疆实地走访，团队走访牧区牧民、护林巡护人员、护边员，面对面收集一线使用诉求。“课本和仿真软件里的数据是理想状态，只有走到草原戈壁，才能真正明白边疆通信补盲到底需要什么样的产品。”项目团队成员说道。实地调研让团队真切感受到，通信盲区不仅影响牧业生产，更直接关系牧民生命安全，科研工作必须贴合边疆真实场景，做老百姓用得起、用得会、靠得住的技术装备。

图为团队访谈并收集实际需求

聚力技术突破，四大核心技术锻造牧区专用通信装备

本项目研发星牧智联——AI驱动的牧区全域无盲区通信开拓者系统，产品样品规格型号为XMZL‑Mesh‑01，样品由网关节点、中继节点、纸基天线、云端管理系统、手机APP共同组成。系统采用“4G主干+Mesh末端”混合组网架构，集成四大核心技术，针对性破解边疆复杂地形通信难题。

第一项为基于AI生成式逆向设计的天线定制技术。项目运用条件生成对抗网络（cGAN），把中心频率、增益、带宽、地形类型等10维条件向量作为输入，依靠U‑Net生成器搭配PatchGAN判别器输出128×128天线二值拓扑图；融合对抗损失、L1重建损失与物理约束损失，针对山地、草原、河谷、戈壁四类地形完成模型预训练，可在0.8秒生成候选天线，增益预测误差小于0.5dB，设计成功率大于90%；在山地场景实现天线增益提升2‑3dBi，信号覆盖距离增加30%以上。

第二项是纸基打印闭环验证机制。使用国产银纳米颗粒导电墨水，搭配家用喷墨打印机，可实现最小0.1mm打印线宽，方阻控制在0.3‑0.8Ω/sq。设备打印完成后自动测试S11参数，将测试数据反馈给AI模型完成增量学习，构建起“设计—打印—测试—优化”完整闭环。纸基天线成本仅为PCB天线的1/100，天线迭代周期由原先3‑7天压缩至2小时，大幅降低研发与硬件成本。

第三项为借力4G主干网的Mesh自组网补盲技术。系统选用SX1262 LoRa芯片，工作在470‑510MHz免费ISM频段，接收灵敏度可达‑148dBm；开阔环境下单跳最大通信距离5公里，最多支持10跳中继转发，端到端时延小于1秒，通信成功率≥96%。网络节点出厂预烧录固件，设备上电之后自动扫描周边邻居节点、自主组建网络，做到零配置即可投入使用，降低现场部署技术门槛。

第四项是面向边疆牧区的全维度场景适配设计。主控ESP32‑S3深度睡眠功耗7μA，整机平均待机功耗小于100μA，发射峰值电流低于130mA；硬件搭配5W太阳能板加3000mAh锂电池，即便连续7天阴雨天气依旧可以稳定工作；设备工作温度区间‑30℃至+60℃，防护等级达到IP65，具备抗紫外老化、防风沙能力；配套手机APP提供哈萨克语、维吾尔语双语操作界面，普通牧民经过10分钟简单培训就能够独立完成设备安装与操作。

整套系统单节点BOM成本仅125元，是传统基站成本的1/40；单台网关能够覆盖约30平方公里范围，支持50个节点同时在线运行，节点在线率≥99%，单个节点现场部署仅需要5分钟。

图为团队在牧区开展设备实地调试

扎根边疆实践，以科创力量守护边疆安全与民生发展

目前该项目已经在巴州、伊犁等地区完成实地试点验证。经中国科学院上海科技查新咨询中心科技查新，项目三大查新点未见完全相同的公开文献，具备突出技术新颖性。系统可广泛应用于林草防火、智慧牧业、应急救援、边境管控等多个场景。

实践过程中，项目团队累计完成多批次野外环境设备测试，访谈大量牧民、巡护、护边一线从业者，收集边疆通信一手资料，产出试点测试报告、技术文档以及纪实影像素材。“做科创不只是在实验室写代码、画电路板，更要把技术成果落到祖国边疆大地上。”团队成员表示，未来会持续优化迭代系统，发挥技术优势，用科技创新弥合边疆数字鸿沟，守护牧区群众生命财产安全，为乡村振兴、民族团结、边疆稳定贡献科创青春力量。

图为项目团队牧区试点现场合影

从实验室仿真设计到草原戈壁实地试点，从算法模型迭代打磨到适配牧民的简易操作系统，项目科创团队扎根边疆现实需求，在祖国辽阔的边疆大舞台上，以科创所长破解民生痛点，努力成长为懂基层需求、敢技术攻坚、能服务社会的新时代科创青年。

(新媒体责编：wa123)