SCIENTIA SINICA Informationis 中国科学 : 信息科学 2025 年 第 55 卷 第 10 期: 2449–2470 c ⃝ 2025 《中国科学》杂志社 www.scichina.com infocn.scichina.com 面向低空经济的低空网络技术创新与应用专题 . 论文 数字孪生驱动的低空智联网自智管控架构及 关键技术 喻鹏1, 谭灿1, 李文璟1* 息服务需求呈现爆发式增长态势. 面对动态复杂的空域运行环境与差异化业务场景, 如何构建具备自 引用格式: 喻鹏, 谭灿, 李文璟, 等. 数字孪生驱动的低空智联网自智管控架构及关键技术. 中国科学: 信息科学, 2025, 55: 2449– 2470, doi: 10.1360/SSI-2025-0071 Yu P, Tan C, Li W J, et al. Digital twin driven autonomous technologies for low-altitude intelligent networks. Sci Sin Inform, 2025, 55: 2449–2470, doi: 10.1360/SSI-2025-0071 喻鹏等 中国科学 : 信息科学 2025 年 第 55 卷 第 10 期 2450 适应能力的低空网络治理与管控体系, 以实现高效运行与安全保障的双重目标, 已成为当前学术界与 产业界共同关注的核心命题

P 模式：17 m/s 16 最大飞行海拔高度 5000 m（2110 桨叶 g） 7000 m（2195 高原静音桨叶） 17 最大可承受风速 15 m/s（七级风） 18 最大飞行时间 55 min 19 适配 DJI 云台 禅思 XT2、禅思 XT S、禅思 Z30、禅思 H20、禅思 H20T、DJI P1、DJI L1 20 支持云台安装方式 下置单云台、上置单云台、下置双云 工作频段 840~845MHz，上行和下行同频，可使用频道数 ≮5 传输速率 最大 115.2kbps 功率 最大功率 7W 湿度 95%不冷凝 工作温度 -30~60℃ 存储温度 -55~85℃ 19 3.2.2. 30km 图数一体数据链 30km 图数一体数据链包括机载端和地面端。主要功能是用于地面控制站 向无人机发送差分信息、控制指令、航路数据及接收无人机下发的状态信息、 422/百兆网 吊舱控制接 口 RS422/RS232/PWM/S.BUS 储存接口 Mini SD 卡/32G 电源 20V~ 36V ﹢ ﹢ （DC） 环境适应 性 工作温度 -20℃~55℃ 储存温度 -40℃~60℃ 30 3.3.3. 三轴三光光电吊舱 无人机可搭载三轴双光光电吊舱，集成了可见光传感器、红外传感器、激 光测距仪。 项目 功能描述 性能参数 基本参数

P 模式：17 m/s 16 最大飞行海拔高度 5000 m（2110 桨叶 g） 7000 m（2195 高原静音桨叶） 17 最大可承受风速 15 m/s（七级风） 18 最大飞行时间 55 min 19 适配 DJI 云台 禅思 XT2、禅思 XT S、禅思 Z30、禅思 H20、禅思 H20T、DJI P1、DJI L1 20 支持云台安装方式 下置单云台、上置单云台、下置双云 工作频段 840~845MHz，上行和下行同频，可使用频道数 ≮5 传输速率 最大 115.2kbps 功率 最大功率 7W 湿度 95%不冷凝 工作温度 -30~60℃ 存储温度 -55~85℃ 4.2.2. 30km 图数一体数据链 30km 图数一体数据链包括机载端和地面端。主要功能是用于地面控制站 向无人机发送差分信息、控制指令、航路数据及接收无人机下发的状态信息、 任务载荷提供的图像信息等。 422/百兆网 吊舱控制接 口 RS422/RS232/PWM/S.BUS 储存接口 Mini SD 卡/32G 电源 20V~ 36V ﹢ ﹢ （DC） 环境适应 性 工作温度 -20℃~55℃ 储存温度 -40℃~60℃ 4.3.3. 三轴三光光电吊舱 无人机可搭载三轴双光光电吊舱，集成了可见光传感器、红外传感器、激 光测距仪。 项目 功能描述 性能参数 基本参数 吊舱重量

年历史影像）实时备份至异地灾备中心（恢复时间≤1 小 时），部署区块链存证系统记录操作日志（存证周期≥5 年），解决 “数据篡改、丢失” 问题。 （二）设备与设施安全需求 需要提升设备环境适应性，机场需满足 IP55 级防 水防尘、-20℃~50℃宽温作业，中继站需抗 12 级台风、耐 酸碱腐蚀，解决 “极端天气设备故障” 问题，确保设备在恶 劣环境下运行稳定率≥98%。 需要建立设备防盗与故障防护机制，机场安装红 数据共享体系、监管技术应用及管理保障体系方面进行具体 建设规划和设计。 一、构建 “空天地” 一体化监测网络体系 （一）低空遥感监测能力建设 1.无人机装备体系分级配置 市级核心机队：配备 5 架全载荷中型无人机（续 航≥55 分钟，载荷能力≥5kg），支持可见光相机（分辨率 ≥2000 万像素）、红外热成像仪（精度 ±2℃）、多光谱传 自然资源 xxx 项目建设方案 33 自然资源 xxx 项目建设方案 感器（6 无人机航测精度、AI 算法识别效率及跨部门数据共享机制 的落地效果，为后续全域推广积累实践经验，确保技术方案 与本地监管需求深度契合，实现 “建设一个场景、形成一套 自然资源 xxx 项目建设方案 55 自然资源 xxx 项目建设方案 标准、复制一类经验” 的试点目标。 第六章 项目技术方案 一、技术路线与工作方法 （一）技术路线  数据采集技术路线 秉持 “空天地一体化” 理念，构建全方位数据采集

英寸，400 万像素 输出分辨率 1920*1080P/60 帧 变焦倍率 10 倍 变焦焦距 F=4.9~49mm 光阑口径 φ12.0 对焦时间 1s ≤ 温度工作范围 -10℃至 55℃ 串口协议控制 支持 水平观测范围 53.2°（近焦）至 5.65°（远焦） 垂直观测范围 39.8°（近焦）至 4.20°（远焦） 对焦观测范围 66.6°（近焦）至 7.20°（远焦） 摄像头。多相机负载使用高精度三轴云台实现增稳，配合 DJI Pilot 2 App 可实时查看多相机的观测画面和数据。同时飞行器配备双电池系统，飞行时长达到 41 分钟，并且提升了整体的飞行安全系数。 在整机设计上，飞行器达到 IP55（参照 IEC60529 标准）防护等级，可有力保障全天 候作业。机臂折叠并带束桨的设计，方便日常收纳及运输；机臂展开自锁的设计，可有效 缩短起飞前的准备时间，并提升安全性。在机身顶部设计有 PSDK 背包充分发挥其在采访现场小巧轻盈的便利而且丝毫不影响其充分应用 多种高端专利技术的性能和画质上的一流专业水准。 TVU One 体积小、便于携带，机身采用金属外壳，对其内部结构起到很好的保护作 用，机身尺寸 55mm×184mm×215mm，重量 1.3kg，便于携带；机身主体部分仅有触摸 式显示屏和开关机键，操作简单；TVU One 还配置有专业的背包，背包贴身设计，携带轻 便，使用灵活自如。 图 2.2

...............................55 2.4.6 加速度传感器........................................................................................................................55 2.4.7 陀螺仪...................... ...................................................................................................55 2.4.8 电子罗盘........................................................................................ 无人机飞控是指能够稳定无人机飞行姿态，并能控制无人机自主或半自主飞行的控制系统，飞控对于 无人机相当于驾驶员对于有人机的作用，是无人机的大脑。有无飞控系统，是无人机与航模的核心判断指 标之一。 图 55 大疆 A2 多旋翼飞控 第 43 页 广州中海达天恒科技有限公司 图 56 零度智控双子星多旋翼飞控

5》首映礼表演 1.1.4.24 无人机驱鸟 无人机可以搭载声光电驱鸟设备，如频闪灯、音频和驱鸟弹等进行驱鸟，或者直接化身伪装为大型鸟 类驱散鸟类。这类设备被广泛应用于果园、民用机场、军用机场等 图 55 北京瑞祥科技智能型语音驱鸟器 4.0 及风驱声响及反光驱鸟器 第 36 页 广州中海达天恒科技有限公司 六旋翼无人机 图 85 深圳智璟科技 T60 V2 六旋翼防风防雨无人机 高强度碳纤一体成型，防风防雨设计，抗 6 级风，可在海上、恶劣天气情况下工作，内置 20 公里高 清图传并支持多点接收、55 分钟长航时、4.5 公斤大载荷 2.1.3.2 多旋翼无人机飞行原理 多旋翼无人机和直升机均属于旋翼无人机。与直升机同理，多旋翼无人机通过每个轴上的电动机转动， 带动旋翼，从而产生升推力。当 减小无人机尺寸，共用悬臂节约 重量，同轴上下旋翼可以相互抵消旋转力矩、可有效抵消大部分振动等优点，但其动力效率下降，损失动 力，续航时间减小，共轴双桨效率大约相当于 1.8 个单桨效率。 第 55 页 广州中海达天恒科技有限公司 图 90 深圳哈瓦 MEGA 系列无人机 图 91 武汉易瓦特

最大下降速度（垂直） 3 m/s 最大水平飞行速度 61.2 km/h P 档 最大起飞海拔高度 7000 m （使用 高原桨） 最大可承受风速 15 m/s （ 7 级风力） 最大飞行时间 （空载） 55 分 钟 IP 防护等级 IP45 工作环境温度 -20° 至 50° C支持云台 双光相机 / 喊话 / 激光 / 照明等多镜 头 多旋翼 AI 无人机 多旋翼 AI 无人机 尺寸

全球无人机市场洞察报告》 （大数据跨境），商业无人机被定义为用于商业目 的的四 轴、八轴或六轴飞行器， 而 不是 用于个人和娱乐用途。按照重量细分＜ 2kg 、 2-25kg 、 25-150kg 占比分别为 55% 、 25% 、 20% 。 硬件 , 16.40% 软件 , 4.30% 服务 , 79.30% 约 80% 工业无人机市场或以数据和服务的方式存在，运营服务为无人机行业核心 25-150kg 资料来源： 中商情报网， 大数跨境： 2024 全球无人机市场洞察报告， 国联民生证券研究 图： 2021 年全球民用无人机各部分市场占 比 图： 2024 年各类商用无人机市场占 比 <2kg, 55% ◥ 无人机产业链覆盖上游原材料（如复合材料等），中游整机制造与核心零部件，下游民用（航拍）、工业（植保、 巡检）、军事（侦察）等多元场景及配套服务。 图：无人机行业产业链 无人机产业链划