低空航行系统白皮书 中电科

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低空航行系统 拥抱低空经济 安全智慧飞行 Embracing the Low-Altitude Economy Intelligent Flight with Safety Assurance Low-Altitude Aviation System (LAAS) 中国电子科技集团有限公司 China Electronics Technology Group Corporation 2024 年 9 月 引 言 …………………………………………………………………………………………1 一、低空经济时代背景 …………………………………………………………………… 2 二、低空航行面临挑战 …………………………………………………………………… 4 三、低空航行目标愿景 …………………………………………………………………… 5 （一）运行概念………………………………………………………………… 5 （二）能力构想………………………………………………………………… 7 （三）阶段目标………………………………………………………………… 8 四、低空航行系统 ………………………………………………………………………10 （一）体系架构…………………………………………………………………10 （二）系统组成………………………………………………………………… 11 （三）系统演进…………………………………………………………………14 1.…低空航空器… ………………………………………………………………14 2.…起降场… ……………………………………………………………………16 3.…通导监系统… …………………………………………………………… 17 4.…飞行管理服务监管系统… ……………………………………………… 25 5.…数据与信息服务… ……………………………………………………… 32 五、结束语 ………………………………………………………………………………… 35 目 录 引 言 1 低空经济是以有人驾驶和无人驾驶航空器的低空飞行活动为牵引，辐射带动 相关领域融合发展的综合性经济形态，涵盖航空器研发制造、低空飞行基础设施 建设运营、飞行服务保障等产业。作为新质生产力的典型代表，低空经济崭露头 角，有望成为继新能源汽车之后，我国经济发展的又一强劲新动能。伴随应用市 场的多元化拓展以及市场主体的持续丰富，在技术创新的有力推动下，趋向于产 业融合发展的低空经济格局正逐步开启。 中国电科基于自身在空域管理体系与运行、通导监气象系统和装备等方面的 特有优势，首次提出低空航行系统（LAAS）的概念。低空航行系统，是低空空 域大规模开放后，应对地空一体、军民地一体运行挑战的体系性解决思路。从空 域管理、飞行服务、安全监管与秩序保障等体系运行的核心问题入手，保障低空 安全智慧飞行。 本书聚焦建设低空航行系统实现安全智慧飞行所需的六大能力，即“灵活精 细的低空空域管理、高效智能的飞行服务、开放融合的通导监保障、空地 / 空空 协同的自主飞行、军民地协同的安全监管、泛在可信的数据与信息服务”，规划 了系统构成中航空器、起降场、通信、导航、监视、空域管理、飞行服务、安全 监管、信息服务（含气象）等的发展目标及演进路线。可为行业伙伴构建低空 飞行保障体系提供有益借鉴，为地方府高效保障低空飞行活动提供关键支撑，为 国家统筹全局推动低空经济高质量发展提供重要参考。 引 言 INTRODUCTION 2 政策支持与发展规划：2021年，低空经济首次写入《国家综合立体交通网规 划纲要》；2023 年，《绿色航空制造业发展纲要（2023－2035 年）》出台，中央 经济工作会议正式将低空经济列为国家战略性新兴产业，《中华人民共和国空域 管理条例（征求意见稿）》、《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》发布；2024 年， 低空经济首次被写入政府工作报告，《通用航空装备创新应用实施方案（2024－ 2030 年）》、《民用无人驾驶航空器运行安全管理规则》等发布，党的二十届三中 全会提出，健全现代化基础设施建设体制机制，发展通用航空和低空经济。中共 中央政治局第十六次集体学习上，习近平总书记再次强调做好国家空中交通管理 工作，促进低空经济健康发展。沪、深、皖、琼、杭、渝等多地同步出台地方性 低空经济政策规划，为低空经济繁荣提供了有力指引和保障。 技术革新与产业基础：我国航空器动力装置、机载系统等加快升级换代，现 代航空产业体系基本形成。通信感知一体化、北斗 +5G高精度导航定位、AI+ 大 模型等新技术广泛应用，电动垂直起降航空器（eVTOL）等新产品研发进程加 速，彻底改变传统通用航空业态。国内有一定规模的无人机与 eVTOL 制造企业 超250家（截至2024年5月），工业无人机制造商达到1.4万家左右（截至2024年 1月），中国无人驾驶航空器的销量已占据全球约70%的市场份额（截至2024年1 月）；实名登记无人机近190万架（截至2024年6月），无人机操控员持证人数超 19.44万人（截至2023年12月），运营企业超1.4万家（截至2023年12月）；在册 通用机场数量 452 个（截至 2024 年 3 月），固定运营基地、飞行服务站、专业维 低空经济 时代背景 一 3 一、低空经济时代背景 修站、直升机起降点、无人机起降点等基础设施数量逐年增多。 产业链完善与应用场景拓展：低空经济的产业链长、辐射范围广，上游主要 为构建中游各类低空产品的原材料（包括金属原材料、复合材料、特种橡胶与高 分子材料等）与核心零部件（包括电池、电机、飞控、机体等）；中游主要为航 空器制造（如无人机、eVTOL、飞行汽车、通航飞机等）、低空基础设施建设和 飞行保障服务等；下游主要为应用运营端，涵盖物流配送、交通出行、旅游观 光、农林植保、空中巡查、应急救援等多元化场景。完整的产业链是我国发展低 空经济的优势。 市场潜力与增长预测：2023 年我国低空经济规模 5059.5 亿元，同比增速 33.8%；预计到2026年有望突破万亿元，到2030年有望突破2万亿元，低空经济 市场潜力巨大，发展前景广阔。 4 空域管理模式挑战：低空航行对安全和效率的追求将引起空域管理方式、业 务服务流程的体系性变化。管理模式，以管制为主向以服务为主转变；管理对象， 从管航空驾驶员向管无人机操作员再到管低空航行系统转变；管理主体，从行业 部门专业化管理向多部门联合管理转变。 低空安全保障挑战：安全是高效低空航行活动的前提，也是确保低空经济健 康有序发展的关键。目前各地在先行先试原则下开展的低空活动存在监管体系不 健全、监管手段不足等问题，飞行密度增加势必造成公共安全（飞行安全、空中 交通安全(空管)、要地安全(空防)、地面设施及人员安全、隐私及信息安全、环 境安全等）风险激增。 标准体系建设挑战：现有民航的基础设施建设、运行管理、数据交换等标准 体系针对低空航行的适配性不足，迫切需要低空领域顶层标准体系指引相关能力 建设。 低空航行 面临挑战 二 5 （一）运行概念 自然资源是经济实现长远规划和健康发展的根本性基础，是经济活动得以顺 利开展的前提条件。传统军民航运行在空域资源开发利用上主要聚焦于中高空领 域，低空空域在很大程度上处于一种管而不用的闲置状态，未能充分发挥其应有的 价值。低空空域的逐步开放，本质是对空域自然资源进行有序释放与深度发掘的过 程。是一把钥匙，用来开启空域资源新的利用之门，使其可以为经济和社会带来更 广泛的可能性与更多的发展机遇。 低空航行是在低空空域开放条件下，基于地面保障设施无缝指引和低空航空 器自主避让的常态化低空飞行活动。在真高 (1)120 米（含）以下 W 类空域，运行 的航空器类型包括微、轻、小、中型无人机。在真高120米（不含）到真高300米 （含）范围的G类空域，运行的航空器类型包括轻、小、中型商业无人机。在真高 300米（不含）到真高1000米（含）范围的E类空域，运行的航空器类型为中、大 型无人机和eVTOL、飞行汽车等跨界新型航空器。未来随着飞行业务的发展，其 运行空域有望逐步向上扩展至真高3000米。运行概念如图1所示： (1) 真高：指相对地面高度，而非海拔高度。 低空航行 目标愿景 三 6 低空航行系统 图 1 低空飞行运行概念示意图 低空航空器：低空航空器包括各种通航飞机、动力滑翔伞、热气球、飞艇等有 人驾驶航空器，微、轻、小、中、大型无人机，以及eVTOL、飞行汽车等跨界新型 航空器。控制模式涵盖人在回路中 (1)（控制）与人在回路外 (2)（监视）。 起降场：有固定式、机动式和移动式，是保障低空飞行的关键基础设施。 通导监系统：为低空飞行提供通信、导航、监视等保障能力的基础设备与配 套信息系统。 飞行管理、服务、监管系统：为空中交通管理的组成与延伸，是为低空飞行 提供空域管理、飞行服务、安全监管等服务与秩序保障 (3)功能的配套信息系统。 信息服务：是为低空经济参与方（服务提供者、消费者和管理者等）之间 提供高效便捷信息交互服务的设施与系统。 (1) 人在回路中：是一种系统设计和运行的概念，指在一个自动化或智能化的系统中，人类始终参与到系 统的运行和决策过程中，对系统的输出进行监督、评估和干预。 (2) 人在回路外：是与“人在回路中”相对的概念，指在系统运行和决策过程中，人类不直接参与或干 预，系统完全依靠自身的算法、模型和预设规则进行自主运行和决策。 (3) 秩序保障：确保空中交通管理活动能够在一种稳定、规范、有序的状态下进行。涵盖了空中交通的各 个方面，包括飞机的飞行路线、高度、速度的管控，通信的顺畅，导航的准确等，以维持整个空中交通系统 的正常运转，避免混乱和冲突。 三、低空航行目标愿景 7 （二）能力构想 安全飞行是低空经济健康发展的根基与前提条件。低空飞行活动若无法切实 有效确保安全，会引发公众对低空经济的担忧与质疑，进而影响社会对低空经济 的接受程度与支持力度，对低空经济的稳定发展不利。智慧飞行是低空经济实现 规模发展的基石与保障。借助高效智能的低空航行系统，能够增强飞行安全、提 高运营效率、拓展应用场景，吸引更多企业投身于低空业务之中。 安全智慧飞行是低空经济茁壮成长的重要支撑和推动力。建设低空航行系统， 实现安全智慧飞行，需要发展六大能力，如图2所示： 图 2 能力构想 灵活精细的低空空域管理：相较于静态分割管理、固定使用的传统空域管理， 低空空域管理强调动态性。通过建立低空空域精细时空划设机制，能够面向各类 低空飞行活动高效动态分配空域资源，显著提升低空空域使用效率，增强非预期 状况的应急处置能力，保证低空飞行活动的高效性与安全性。 高效智能的飞行服务：低空飞行服务方面向多运行人、多类型无人机、多场 景，构建高效智能的运行管理能力体系，以情报数据、气象数据、城市数据等为 底座，统一管理和服务全域低空飞行活动，保障运行全过程的安全和效率。 开放融合的通导监保障：由于低空运行环境、飞行规模、航空器性能和法规 8 低空航行系统 制度的不同，其对通信、导航、监视等方面的能力要求与传统民航飞行存在较大 差异，无法直接沿用民航相关建设经验和设备系统，需要建设基于标准式架构， 融合卫星互联网、公网/专网通信、北斗/惯导导航、微波/视觉主被动监视等技术 为一体的低空通导监保障体系。 空地 / 空空协同的自主飞行：自主飞行强调飞行的行为决策主体是低空航空 器而非统一的指挥中心；空地协同强调决策时需要引入微气象 (1)条件、地面交通状 况、临时性社会活动等信息；空空协同强调决策时需要引入前后机实时位置及气 象数据、空中交通状况、临时空域管制等信息。 军民地协同的安全监管：安全是低空经济发展的根本原则。安全监管有两层 含义，首先是低空飞行活动对飞行安全和信息安全的防护要求，其次是由低空飞 行活动带来的空防安全和公共安全挑战。两层安全均需要军地协作，齐抓共管。 泛在可信的数据与信息服务：数据与信息服务是低空数字化运行的基础支撑。 泛在强调服务的无所不在、随遇接入的多源分布特征；可信强调服务的来源可信、 传输可信、计算可信、存储可信。 （三）阶段目标 近期（2025年）：先行先试补齐短板。在农村、城乡结合带以及城市低空示 范区等公共安全风险相对可控区域内，重点聚焦农林植保、国土测绘、应急救 援、城市安防、电力巡检等典型应用场景：针对300米以下飞行活动，完善现有 基础设施，实现低空飞行的通信感知和导航定位；针对300米以上飞行活动，在 现有飞行服务站、无人机综合监管平台的基础上，建设兼容民航、通航的低空通 导监系统和飞行管理、服务、监管系统，掌握各类低空飞行活动状态，支持局域 的定点飞行、广域巡查飞行。推动建立地市、省、国家三层低空飞行管理服务平 台。建立相应的合法适飞运行监管体系，确保航空器满足适航标准。用户根据相 (1) 微气象：在近地面的低空范围内，由于局部地理环境、地形地貌、植被覆盖、建筑物分布等因素的影 响，导致出现的一些小尺度、短时间的特殊气象现象和气象条件。低空微气象的特点包括：空间尺度小，通 常只在几百米甚至几十米的范围内发生明显变化；时间变化快，可能在短时间内（几分钟到几小时）就出现 显著的气象要素改变。 三、低空航行目标愿景 9 关管理规定获得飞行资质，执行飞行前相关检查与报备后，即可自由开展低空飞 行活动。 中期（2027 年）：建纲立制打牢基础。在国家相关空域管理和基础设施建设 政策法规指导下，因地制宜开展信息基础设施建设。围绕安全智慧飞行与处置， 针对300米以上飞行活动，积极推动移动宽带通信、空地宽带数据链和微波主被动 感知等系统建设；针对300米以下飞行活动，积极推动多光谱多视角联合感知能力 建设，提升超低空空域开发和高效利用的能力。实现起降和航路区域全程连续可 靠管控。 在飞行服务能力上，具备处理飞行申请，间隔控制 (1)与流量管理、运行态势 全面监控等能力。支持局域的定点飞行、广域巡查飞行、基于固定航路或通道的 运输飞行。依托预先划设的低空飞行走廊，开展具有频次较高、距离较长、飞行 线路较为固定特点的区域间物流、城郊－市中心通勤、交通枢纽接驳等点到点的 跨区域飞行。 航空器具备相应性能与一定智能网联能力，地面保障设施具备黑飞探测与反 制能力，覆盖航路重点区域。 远期（2030 年）：想飞秒飞高效协同。在常态化规划试点运行基础上，提升 智能化、个性化服务保障能力，面向城市核心区、低空试验区等重点区域的高密 度飞行场景，开展高密度、大容量飞行场景下的自主运行保障探索。针对此类运 行具有高频次、高密度、高复杂性、有人/无人混合的特点，采用空地协同的自主 运行模式，通过平台积累的大量飞行数据和智能算法模型，赋能航线网络立体化 布局、空域精细化管理、飞行协同化管控，实现低空航空器与地面保障设施的协 同自主运行。 航空器具备高可靠性与全面智能网联能力；地面保障设施具备高带宽低延时网 络通信空域全覆盖、低空空域数字化管理、大量飞行活动下的空域资源匹配与路线 规划、运行态势全面监控与接管、低空气象精确感知、黑飞探测与反制等能力。 (1) 间隔控制：指为了确保航空器在飞行过程中的安全，对相邻两架航空器之间的距离、时间或空间等要 素进行控制和管理。 10 （一）体系架构 低空航行系统是一个确保低空安全智慧飞行，实现低空空域高效利用、赋能 低空经济健康发展的体系。该体系由五层组成，每层聚焦一类使命任务，层与层 之间体现支撑和依托关系，体系架构如图3所示： 图 3 低空航行系统体系架构 低空航行 系统 四 11 基础支撑层：是低空航行系统体系架构的基石，其完整性、指导性、稳定性 和扩展性直接影响着整个体系架构的未来发展潜力。主要包含相关的国家及地方 政策、规章制度、建设标准及技术标准等。 资源要素层：是系统的重要组成部分，涵盖系统运行和发展所依赖的各种 资源。对其进行合理配置和有效管理，对于提升系统整体效率、实现系统目标 具有决定性的作用。主要分为空域资源、数据资源、频率资源以及知识与模型 资源。 网络互联层：是在系统中起到关键连接和通信作用的层面，主要负责解决不 同类型、不同架构、不同技术标准的子系统或组件之间的网络连接和数据交换问 题。包含通信网、导航网、监视网、气象网等。 服务供给层：是整个系统中负责提供各种服务的重要层面。主要职责是将 系统内部的资源、能力和技术进行整合与封装，以标准化、可复用的方式向系 统内的其他部分或外部用户提供有价值的服务。服务供给分为三层，下层是计 算与存储服务，中层平台服务包括通用平台服务和应用支撑服务，上层应用服 务包括空域管理、飞行服务、 安全监管服务和信息服务（含低空气象信息）。安 全服务作为重要支撑贯穿三层。 能力生成层：主要作用在于通过整合系统内的各种资源、技术和知识，创造 出系统所特有的、能够适应环境变化和实现系统目标的能力。以安全智慧飞行为 核心目标的能力体系包含灵活精细的低空空域管理、开放融合的通导监保障、高 效智能的飞行服务、空地/ 空空协同的自主飞行、军民地协同的安全监管以及泛 在可信的数据与信息服务。为实现物流投送、交通出行、应急管理、农林植保、 航空测绘、观光旅游等业务场景提供支持。 （二）系统组成 低空航行系统由航空器、起降场、通信、导航、监视、空域管理、飞行服 务、安全监管、信息服务（含气象信息）等设备/设施组成，如图4所示： 12 图 4 低空航行系统基本组成 1. 低空航空器 低空航空器是低空航行的主体和地面保障设施服务的对象，类型多种多样， 包括无人机、eVTOL、飞行汽车、通航飞机以及动力三角翼等。 2. 起降场 起降场包括通航跑道型机场、水上机场、直升机机场、eVTOL起降场、临时 起降点、城市无人机起降点，以及无人机机库 / 机巢起降平台、停机库、中转站、 能源站、固定运营基地（FBO）和航材保障平台等。 3. 通导监系统 通导监系统的通信设施设备包括：低空卫星互联网、4G/5G 公网、机间自组 网、北斗短报文数据链、通信感知一体化（ISAC）、地面有线网和无线专网等通信 链路，以及星载、机载、地面配套通信设施与信息系统。 导航设施设备包括：全球导航卫星系统（GNSS）、北斗星基增强系统 （BDSBAS）、惯性导航、仪表着陆系统、视觉着陆系统等导航手段，以及星载、机 载、地面配套导航设施与信息系统。 13 监视设施设备包括：低空监视雷达、5G-A、数据链或北斗短报文、远程识 别（RemoteID）、广播式自动相关监视（ADS-B）、光电、频谱探测等手段，以 及星载、机载、地面配套监视设施与信息系统。 4. 飞行管理、服务、监管系统 飞行管理、服务、监管系统具备空域管理、飞行服务、安全监管三大核心 功能。 低空空域管理是指在确保空防安全、公共安全的前提下，为了更好地开发利 用低空空域资源，围绕低空空域规划、运行管理和评估监督等方面开展的工作。 包括低空空域数字化建模、空域结构精细化设计、航线网络立体化布局、空域资 源高效化调配、空域使用协同化管理所需的技术手段和配