【白皮书】2025数字低空测试与验证白皮书第一阶段4

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数字低空工作组 TG8 测试与验证 《数字低空测试与验证白皮书（第一阶段）》 2025.4 数字低空工作组 内容摘要 本白皮书聚焦数字低空测试与验证的核心需求， 梳理了技术发展现状与挑战。数字低空通过 通信、感知、导航等技术融合， 推动物流、巡检、文旅等场景智能化应用， 但面临高密度、高频 次、异构化等挑战， 亟需完善测试与验证体系。 白皮书 “ 提出 ” “ 四横三纵 架构， ” 四横 覆盖物 理 “ ” 设施、信息基础设施、数字化空间和应用系统四大层级， 三纵 通过模拟仿真、封闭区域和 开放 区域测试， 全面评估系统性能与可靠性。该架构将测试与验证贯穿数字低空系统全生命周期， 明 确了通信、感知、计算、安全等关键指标， 为技术规模化应用和标准化建设提供科学依据， 助 力低空经济高质量发展。 数字低空工作组 目录 一、 数字低空测试与验证背景 ......................................................................................................... 1 1. 1 数字低空背景 .......................................................................................................................... 1 1.2 数字低空测试与验证发展现状 ................................................................................................. 1 1.2.1 国外数字低空测试与验证技术发展现状 ........................................................................... 2 1.2.2 国内数字低空测试与验证技术发展现状 ........................................................................... 4 1.3 数字低空测试与验证现存的问题 ............................................................................................. 5 1.4 数字低空测试与验证标准研制现状 ......................................................................................... 6 1.4.1 国外数字低空测试与验证标准研制现状 ........................................................................... 6 1.4.2 国内数字低空测试与验证标准研制现状 ........................................................................... 8 二、 数字低空测试与验证 ............................................................................................................... 10 2.1 数字低空测试与验证的范畴， 对象及目标 ........................................................................... 10 2. 1. 1 低空物理设施层 ............................................................................................................ 10 2. 1.2 低空信息基础设施层 ...................................................................................................... 10 2. 1.3 低空数字化空间层 ......................................................................................................... 11 2. 1.4 低空应用系统层 ............................................................................................................. 12 2.2 数字低空测试与验证体系架构 .............................................................................................. 13 2.3 数字低空测试方法与验证技术 ............................................................................................. 15 2.3. 1 测试验证方法 ................................................................................................................. 15 2.3.2 测试验证技术 .................................................................................................................. 16 三、 数字低空典型测试验证场景 .................................................................................................... 18 3. 1 低空物流 ............................................................................................................................... 18 3.2 低空文旅 ................................................................................................................................ 19 3.3 低空载人 ............................................................................................................................... 21 数字低空工作组 3.4 低空巡检 ............................................................................................................................... 22 3.5 低空消防 ............................................................................................................................... 24 四、 数字低空测试与验证指标 ....................................................................................................... 27 4. 1 低空物理设施测试与验证指标 ............................................................................................. 27 4. 1. 1 无人飞行器 ..................................................................................................................... 27 4. 1.2 其他物理设备设施 ......................................................................................................... 29 4.2 低空信息设施测试与验证指标 .............................................................................................. 30 4.3 低空数字空间测试与验证指标 .............................................................................................. 33 4.4 低空应用系统测试与验证指标 .............................................................................................. 34 五、 总结 ......................................................................................................................................... 36 致 谢 ............................................................................................................................................... 40 数字低空工作组 一、 数字低空测试与验证背景 1.1 数字低空背景 低空经济作为一种新的经济形式， 以低空空域 （一般指距地面 1000 米以内的空间） 为依托 ， 以有人驾驶、无人驾驶航空器等低空飞行活动为牵引， 以通用航 空产业为主， 涉及低空飞行、科 研教育、航空旅游等众多行业的经济概念， 是一种辐射带动效应强、产业链条长的综合经济形态。 推动低空经济高质量发展， 要筑牢三个“底座” ， 即政策“底座” 、数字技术“底座”和服务“底座” 。 其中， 数字技术“底座”是低空经济顺畅发展的核心因素。 “数字低空” ， 即基于通信技术、感知技术、雷达技术、信息技术、数据技术、行业智慧等 ， 实现低空飞行航空器成为智能体， 低空空域网络成为智能网， 最终赋能低空飞行的数字化、智能 化、 自动化， 夯实低空飞行成为“经济态” 。数字低空在物流、巡检、消防等多个领域具有广泛的 应用前景： 低空无人机配送可以显著提高物流效率； 通过低空飞行器进行城市巡检、环境监测等， 可提高城市管理水平； 在自然灾害或突发事件中， 低空飞行器可以快速到达现场， 提供实时信息 和救援支持。 然而， 尽管数字低空展现出广阔的应用潜力， 但其也面临诸多挑战。数字低空系统作为一个 复杂的系统， 涉及到通信、导航、监视等方面， 并且低空活动具有高密度、高频次、异构、高复 杂性的特点。通信系统因高复杂环境频繁遭遇信号干扰、存在覆盖盲区； 导航系统因障碍物遮挡 和多路径效应难以提供精确定位； 监视系统则因飞行设备异构化缺乏 有效监管机制。此外， 高密 度、高频次的飞行航线规划、应急避障等都带来巨大的挑战。这些挑战不仅影响了数字低空系统 的性能和可靠性， 还凸显了标准化建设和测试与验证指标体系缺失的问题。 由于缺乏统一的标 准 和评估方法， 不同系统之间的兼容性和协同能 力受到限制， 难以实现规模化应用。 因此， 数字低空系统的性能和可靠性需要通过严谨的测试和验证， 当前亟需建立数字低空测 试与验证架构， 推动标准化建设， 明确测试与验证指标体系， 验证通信、导航、监视及场景适应 性能， 为不同场景下的应用提供科学依据， 奠定规模化应用的坚实基础。 1.2 数字低空测试与验证发展现状 1 数字低空工作组 1.2.1 国外数字低空测试与验证技术发展现状 （1） 国家政策方面 国家政策是推动数字低空产业发展的重要助推器， 各国政府高度重视这一领 域， 纷纷出台相 关政策、战略规划及法律法规， 为其发展提供了坚实保障。 2016 年， 美国联邦航空管理局 （Federal Aviation Administration, FAA ） 颁布小型无人机系统 法规 （Part 107）， 其适用于重量小于 55 磅的无人机， 内容包括操作要求、无人机注册、飞行员 认证等， 为无人机的商业化应用提供了明确的法律依据[1]。2023 年， 美国国家航空航天局推出先 进空中交通 （Advanced Air Mobility, AAM ） 计划， 旨在打造一个低空空域的交通运输生态系统 ， 涵盖空中交通管理系统改造、关键技术开发、安全数据解决方案等研究[2]。 2017 年， 欧洲单一天空空中交通管理研究计划 （Single European Sky ATM Research, SESAR） 启动 U-space 蓝图， 其是确保大量无人机安全、高效地进 入空域， 所设计的一套新的服务和特定 程序， 是一个促进无人机安全和可靠集成的“生态系统”[3]。 2015 年， 日本民用航空法首次引入无人机相关法规， 内容涵盖空域规则和飞行方式 [4] 。2022 年， 日本国土交通省发布第三版“使用无人机运送包裹指南” ， 推动无人机物流的商业化 应用。 同 年， 日本经济产业省和新能源· 产业技术综合开发机构 （New Energy and Industrial Technology Development Organization, NEDO ） 发布的《实现下一代交通方式的社会应用》中提出 力争在 2025 年大阪·关西世界博览会上实现飞行汽车的商业运营[5]。 2020 年 6 月， 韩国国土交通部发布城市空中交通发展规划 （Korean Urban Air Traffic Roadmap, K-UAM Roadmap ） 并于 2021 年 9 月发布 K-UAM 的运行概念 1.0 版本， 其中提出在 2025 年前实 现城市空中交通商业化并在首尔开始试运行城市空中交通[6]。 （2） 技术创新层面 目前， 数字低空技术在全球范围内取得了显著进展。各国政府、企业和研究机构正积极推动 低空经济的发展， 期望通过无人机系统、通信、感知等研究实现数字化、智能化、 自动化的低 空 飞行。 2015 年， 美国密西西比州立大学领导建立“无人机系统安全卓越研究联盟(Alliance for System Safety of UAS through Research Excellence, ASSURE)” ， 由 30 所研究机构和 100 多个行业和政府伙 伴组成， 研究涵盖无人机指挥、控制和通信等技术[7] 。2019 年， 美国东北大学与汉斯康空军基地 合作， 专注于无人机系统 （Unmanned Aircraft System, UAS ） 研究， 包括反无人机技术和无人机操 2 数字低空工作组 作的网络安全[8] 。麻省理工学院 （MIT ） 与美国空军研究实验室、波音公司等机构合作， 正研究 用于空域安全和无人机导航的人工智能系统， 旨在为低空飞行创建更可靠的系统[9]。 2021 年， 欧盟 SESAR 启动 CORUS FIVE 研究项目， 由 EUROCONTROL 创新中心领导， 研 究通过 U-space 服务和方案支撑城市空中交通飞行操作， 允许电动垂直起降飞行器 （Electric Vertical Take-Off and Landing, eVTOL ） 、UAS 和其他空域用户 （无人驾驶和有人驾驶） 在受控的 空域中安全、可靠、可持续和高效地运行[10]。 日本软银 （High Altitude Platform Station, SoftBank ） 先进技术研究所积极研究高空通信平台 （High Altitude Platform Station, HAPS）， 目标在平流层的广域范围内提供高速和高质量的通 信。 2024 年 8 月， 软银宣布其“Sunglider” 太阳能 HAPS 飞机在 AeroVironment 和美国国防部组 织的现 场试验中成功进行平流层飞行[11]。 2022 年 11 月， 德国联邦教育和研究部资助， 启动 KOMSENS-6G 项目， 旨在将传感器技术集 成到 6G 通信系统中， 并于 2024 年 11 月完成首批架构提案[12]。 （3） 产业落地层面 在政府方面， 美国及欧盟等通过了一系列低空测试计划， 积极推动数字低空技术测试与验证 基础设施建设。2012 年， 美国 FAA 启动 UAS 测试场地计划并建成 7 个测试场地， 其旨在将无人 机系统整合到国家空域系统， 可对公共和民用无人机系统的安全性进行验证[13] 。2017 年， 美国 FAA 进一步推出了 BEYOND 计划， 在 UAS 测试场 地计划基础上， 对无人机超视距飞行、通信、 监视和气象等技术进行