2025年低空智联网场景和关键技术白皮书-中国信科

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低空智联网场景和关键技术白皮书 —— 星地融合助力数字低空发展 —— 低空智联网场景和关键技术白皮书 本白皮书版权专属中信科移动通信技术股份有限公司(以下简称 “中信科移动”)所有，并受法律保护。如需基于非商业目的引用、转 载、传播或以其他方式合理使用本白皮书的全部或部分内容，应完整 注明来源。违反前述声明者，中信科移动将追究其法律和商业道德之 责任。 低空智联网场景和关键技术白皮书 引 言 低空经济作为一种新兴经济形态，自 2010 年提出，逐步成为加快建设现代化经济 体系、增强我国国际竞争力的关键引擎，为全面建成社会主义现代化强国、实现中国 式现代化提供重要力量。2023 年中央经济工作会议及 2025 年政府工作报告中均明确 强调了对低空经济发展的重视和支持。据不完全统计，全国已出台了超过 140 项地方 政策支持低空经济发展。 当前低空经济呈现出活动范围扩大、运行密度增加、任务范畴拓展等趋势，传统通航 管理及运营模式难以适应其快速发展需求，未经审批的黑飞、违飞行为频发，增加了空中 交通安全风险，阻碍了低空资源的有效利用。因此，亟需依托低空智联网实现全域感知、 动态调度、智能决策和闭环管理，全面提升低空运行的安全性、效率与服务质量。 低空智联网以 5G 增强（Fifth Generation Mobile Communication System – Advanced, 5G-A）和卫星互联网为基础，通过融合飞行器对万物（Aircraft to Everything, A2X）通信 以及自组织网络，构建空天地多层次协同覆盖的端到端信息化系统，服务低空应用的网络、 终端和平台。本白皮书对低空智联网进行深入剖析，基于应用场景和需求的分析，探索以 5G-A 网络和卫星互联网为基础、低空飞行器间通信和自组织网络为补充的立体协同覆盖网 络架构，研讨以高效空口传输、通信覆盖增强、卫星接入、飞行器间直接通信为代表的无 线传输技术，研讨以空地融合组网、身份接入认证、移动性管理、高效灵活的无线自组织、 低空网络节能、频谱分配与干扰管理为代表的组网与网络技术，研讨以通信与导航融合、 通信与感知融合、通信与智能融合、通信与算力融合、空域安全管控为代表的跨域融合技 术，形成空天地多层次的通导感智算网络，解决低空飞行中的通信、导航、感知、管控以 及数据处理等问题，护航低空经济安全发展。 低空智联网场景和关键技术白皮书 目 录 引 言.........................................................................................................................1 一、 低空智联网发展现状.......................................................................................... 1 1.1 从低空经济到低空智联网.............................................................................. 1 1.2 国内外研究进展............................................................................................ 1 二、 低空智联网的应用场景和技术需求.....................................................................3 2.1 低空智能交通................................................................................................3 2.2 低空农林植保................................................................................................5 2.3 低空物流运输................................................................................................6 2.4 低空监管与安防............................................................................................ 8 2.5 低空应急救援.............................................................................................. 10 三、 低空智联网的总体架构与挑战..........................................................................12 3.1 低空智联网的行业痛点................................................................................12 3.2 异构融合的低空智联网................................................................................13 3.3 低空智联网面临的挑战................................................................................15 四、 低空智联网的关键技术.....................................................................................15 4.1 高效空口传输技术.......................................................................................16 4.2 通信覆盖增强技术.......................................................................................18 4.3 卫星接入技术.............................................................................................. 20 4.4 飞行器间直接通信技术................................................................................21 4.5 空地融合组网技术.......................................................................................23 低空智联网场景和关键技术白皮书 4.6 身份接入认证技术.......................................................................................26 4.7 移动性管理技术.......................................................................................... 27 4.8 高效灵活的无线自组织技术........................................................................ 30 4.9 低空网络节能技术.......................................................................................32 4.10 频谱分配与干扰管理技术.......................................................................... 34 4.11 通信与导航融合技术................................................................................. 36 4.12 通信与感知融合技术................................................................................. 38 4.13 通信与智能融合技术................................................................................. 40 4.14 通信与算力融合技术................................................................................. 41 4.15 空域安全管控技术.....................................................................................43 五、 未来展望.......................................................................................................... 45 缩略语.......................................................................................................................47 参考文献 .................................................................................................................. 50 低空智联网场景和关键技术白皮书 1 一、 低空智联网发展现状 1.1 从低空经济到低空智联网 低空经济以距地面高度 1000 米以内的低空空域为主要活动空间，必要时可扩展至 3000 米。该经济形态以低空飞行活动为牵引，以有人驾驶与无人驾驶航空器为主要载体，以通 用航空产业为主导，覆盖低空飞行、科研教育、航空旅游等众多行业，具有产业链条长、 辐射面广、成长性和带动性强等特点。 低空智联网是低空经济规模化发展的基础底座，指服务于低空应用的网络、终端、平 台、安全等端到端信息化系统，负责低空数据传输和处理、低空飞行器感知和定位、路径 规划计算等功能，是空中交通、低空物流、城市治理等应用的基础载体。低空智联网依托 5G-A 和卫星互联网，融合 A2X 通信与自组织网络，在现有的空、天、地等各类信息通信 设施和机场停机坪等物理设施之上，向航空器和各应用系统提供通信、导航、监视、信息 保障等多种能力，将传统民航体系的通信、传感、控制等基础设施与新兴运营商体系的通 导感一体、空天地一体的信息基础设施相融合，形成多系统的联合立体网络[1]。 随着低空经济的快速发展和低空空域的逐步开放，低空智联网作为关键的信息化基础 设施，连接低空经济中的各类飞行器、平台和应用系统。一方面，低空智联网是空域开放 的数字化支撑，承载空域的管理数据流和监测数据流，确保空域开放后能够有效地实现监 管和运营；另一方面，低空智联网是低空经济应用规模化的数字化保障，承载低空航空器 的控制数据流和业务数据流，确保低空航空器能够有效地实现载人载物飞行活动[2]。 1.2 国内外研究进展 全球的主要标准组织或协会，如第三代合作伙伴计划（3rd Generation Partnership Project,3GPP）、电气与电子工程师协会（Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE） 等，均在积极开展低空经济相关的技术研究和标准制定。我国以未来移动通信（FuTURE）论坛 为代表开启了数字低空的系列研究，以中国通信标准化协会（China Communications Standards Association, CCSA）为代表开启了低空智联网的研究和标准制定。 3GPP Release 17 至 Release 19 版本逐步加强了对无人驾驶航空系统（Unmanned 低空智联网场景和关键技术白皮书 2 Aircraft System, UAS）、无人机（Unmanned Aerial Vehicle, UAV）和城市空中交通（Urban Air Mobility, UAM）的支持，特别是在低空网络覆盖能力、服务质量及可靠性等通信层面取 得了重要突破，以满足快速增长的低空通信需求。自 2024 年 6 月，3GPP 发布了多份技术 规范或报告。《无人机系统支持（TS 22.125）》[3]提出了无人机系统在 3GPP 网络中的通 信需求；《传感与通信一体化研究（TR 22.837）》[4]研究了如何在 5G 中集成感知功能， 探讨了无人机飞行轨迹跟踪、入侵检测、碰撞避免等多种相关用例，并且对定位精度、距 离分辨率和速度分辨率等指标进行了讨论；同时，3GPP 通过一系列规范对无人机通信提供 标准支撑。《无人机系统连接、识别和跟踪的支持（TS 23.256）》[5]从网络架构层面规范 了无人机系统的连接与识别方式，为其在蜂窝网络下的稳定通信提供支撑；《新空口（New Radio，NR）与下一代无线接入网（Next Generation Radio Access Network, NG-RAN） 概述（TS 38.300）》[6]为低空无人机（Unmanned-Aerial-Vehicle, UAV）提供了接入架构 与功能扩展支持，有助于实现广域覆盖、干扰管理与网络优化；《NR 无线资源控制（Radio Resource Control, RRC）协议规范（TS 38.331）》[7]定义空中用户设备相关的测量和高度 事件机制，用于支撑无人机在高速移动和多高度场景下的移动性管理与切换。 IEEE 自 2021 年先后发布了《无人机低空空域结构框架标准（IEEE 1939.1）》[8]、《无 人驾驶飞行器蜂窝通信终端功能和接口规范建议（IEEE 1937.8）》[9]，涉及低空空域结构、 低空公共航线的低空体系、无人机中蜂窝通信终端的功能规范和接口规范等。 我国的 FuTURE 论坛在 2024 年 8 月成立了数字低空任务组，2025 年 4 月发布了数字 低空系列白皮书[10]，包括《低空经济场景应用与通信需求》、《低空通导监及气象技术》、 《泛在安全低空数智网技术体系》、《数字低空测试与验证》、《数字低空网络架构》、 《通感一体赋能数字低空网络》、《数字低空安全技术》等。 CCSA 在 2025 年 4 月成立了低空智联网子工作组（TC5 WG9 SWG6），开展低空智联网 的标准体系建设，并启动 10 余项研究课题[11]，涉及低空多制式融合感知监测技术研究、低空通 信网络质量评估体系和评测方法研究、面向低空业务的通信网络质量保障研究、低空数字化管理 服务平台体系架构研究、低空智联网机载终端关键技术研究，以及民用无人驾驶航空器网联接入 及安全管控技术研究、身份信息监管策略研究、专用用户识别模块（Subscriber Identity Module, 低空智联网场景和关键技术白皮书 3 SIM）研究、监测服务管理平台研究、运行冲突管理规则研究等。 此外，2024 年 11 月，工信部低空产业联盟牵头组织发布《低空智能网联体系参考架 构（2024 版）》[12]，明确指出“低空运行模式正处于由单体智能向网联化群体智能演进的 关键阶段”。针对低空智联网，国内运营商相继发布了白皮书[1,13,14]，行业协会也制定了团 体标准[15]等。 二、 低空智联网的应用场景和技术需求 低空智联网的典型应用场景，包括低空智能交通、低空农林植保、低空物流传输、低 空监管与安防、低空应急救援等方面。针对各应用场景，基于具体用例的分析，提取其对 通信、导航、感知、管控等方面的关键技术指标需求。 2.1 低空智能交通 低空智能交通是个人消费应用的典型代表。随着城市化进程的加速与空中出行的需求 增长，低空飞行器与电动垂直起降飞行器（electric Vertical Take-Off and Landing, eVTOL） 成为城市空中交通的核心载具。低空通信、导航、感知等技术将为无人机在城市空域中提 供实时数据传输、航线规划等功能，依托低空交通管理平台等服务平台，在交通文旅与城 际交通中提供安全舒适的低空出行体验。 低空文旅：低空文旅是指低空飞行器通过通感一体化技术和卫星互联网技术，为游客 提供空中观光、文艺表演等服务，从而拓展旅游产品类型，增强游客的游览感受。在空中 观光方面，游客可以乘坐低空飞行器，从空中俯瞰景区风景，享受别具一格的观赏体验。 在文艺表演方面，低空飞行器通过搭载特定设备，利用自组织网络技术进行多机协同路径 规划，使低空飞行器集群既能够在空中进行文化展示和创意表演，为游客带来视觉盛宴， 又能避免无人机集群发生碰撞，保障旅客安全。 城际交通：城际交通场景是指依托直升机、eVTOL 等低空飞行器开展的载人航空运输 活动，涵盖城市间短途出行等多元化应用。低空智联网是保障该类低空载人飞行高效且安 全运行的重要基础，通过它可向飞行器提供通信、导航、监视与数据管理方面的必要支持。 通过集成 5G-A、卫星网络、自组织网络等新一代通信技术，实现对飞行器状态的实时感知 低空智联网场景和关键技术白皮书 4 与动态调度，全面满足其在通信、导航与监视等方面的高可靠性需求，从而有效保障飞行 安全，提升运行效率。 低空智能交通场景的关键技术需求如表 1 所示。根据现有的无线通信系统能力，主要 挑战集中在定位精度和覆盖高度。定位精度要求小于 0.1 米，而当前 5G 基站定位通常仅能 达到米级，难以满足亚分米级的需求；飞行高度可达到 300~600 米，但现有 5G 基站的通 信覆盖一般仅能支持至约 150 米，而卫星通信虽然能够覆盖，但目前商用卫星上行速率相 对较低，难以满足 1K 视频回传所需的上行传输速率。 需求类别 需求描述 通信需求 · 飞控数据上下行传输速率＞300kbps · 1K 视频回传，上行传输速率＞5Mbps · 可靠性＞99.999% · 端到端控制时延＜10ms · 集成图传和数传的通信协议设计、多链路接入调度、载