低空智能网联体系赋能低空经济规模化发展

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�N��04#� �0��;#� �����0 ���� 低空智能网联体系赋能低空经济规模化发展 刘牧洲 肖海浪 周晶 席绪亚 赵慧 张成岩 (中国联合网络通信有限公司研究院,北京 100176) 摘要:低空经济已列入战略性新兴产业,成为发展新质生产力的重要方向。 低空智能网联体系是加速低 空经济规模化发展的有效途径之一。 低空智能网联体系以空地融合网络为基础,集成诸如导航、气象、 感知、算力等多元数智能力,提供连接、监管和算力的低空智能网联服务,赋能各类低空应用创新场景。 低空智能网联体系将塑造“自由飞、智能用、精细管”的低空经济规模化发展新格局。 关键词:低空经济;低空智能网联体系;关键能力 中图分类号:F424. 3 文献标志码:A 引用格式:刘牧洲,肖海浪,周晶,等 . 低空智能网联体系赋能低空经济规模化发展[J]. 信息通信技术 与政策, 2024,50(11):23-27. DOI:10. 12267/ j. issn. 2096-5931. 2024. 11. 004 0 引言 2023 年中央经济工作会议将低空经济列入战略 性新兴产业 [1]。 2024 年,全国两会将低空经济写入政 府工作报告,旨在积极打造其成为发展新质生产力的 重要方向,为低空经济高质量发展提供了总体指引和 根本遵循。 低空经济是依托真实高度 1 000 m 以下低 空空域 [2],以无人机为主体、有人机作为有效补充,开 展各类低空飞行活动,辐射带动相关领域融合发展的 综合性经济形态。 低空经济包括低空制造、低空飞行、 低空保障及综合服务 4 个产业 [3]。 1 低空经济整体发展趋势研判 从低空经济的定义、产业组成和发展趋势研判,有 5 个关键要素直接影响低空经济的发展质量,如图 1 所示,这些关键要素间形成了自上而下和自下而上的 相互影响和相互驱动。 其中,政策法规是根本保障,空 域管理是开展前提,基础设施与技术是关键支撑,市场 是最终目的。 以下将从政策和产业两方面对我国低空 经济发展情况进行分析,其中,产业方面主要涵盖空域 管理、基础设施、技术和市场 4 个要素。 1. 1 低空经济政策发展现状 国家层面,我国相继出台一系列政策。 例如,《无 人驾驶航空器飞行管理暂行条例》自 2024 年 1 月 1 日 起施行,规范无人驾驶航空器飞行相关活动。 2023 年 11 月,《中华人民共和国空域管理条例(征求意见稿)》 面向社会公开征求意见,旨在规范空域分类、划设与调 整、使用、评估、保障等要求。 地方层面,各地扶持低空 经济发展的政策密集出台 [4]。 北京、河南、江苏、安徽、 浙江、四川、重庆、广东等省市将低空经济写入 2024 年 政府工作报告中。 1. 2 低空经济产业发展现状 低空经济产业主要分为上、中、下游 3 个环节。 其 中,上游涉及航空器、零部件、功能载荷、机载通信终端 等的研发与制造;中游涉及物理和信息基础设施、通导 监算安等关键技术研究;下游涉及低空物流、低空农 业、低空巡检、观光旅游等场景应用 [5]。 上游环节,根据赛迪顾问股份有限公司数据统计, ·23· ���E�����0 ���� ��7 ?"���.A��A� 0�1*� M"���1� A"�A � � M��5-1�� �+�7 0�� �A8 �70�EQ,�-1� �� �1#?,M" � ��:� �-�,���L� � � �� �. A� 0�1* �1#?� �P���'���.A�����0�1� � *���1#?��� � ���.A�� �����C70�1*� ����� �+? ��� ���1#?�.00�1*, �-�� .0 ��B ��� � 图 1 影响低空经济发展的 5 要素 截至 2024 年 2 月,中国低空经济领域共有制造企业超 5. 7 万家,从成立时间看,近五年新成立的企业数达到 近 2. 1 万家,近十年成立的企业数占比接近 80%;中国 低空经济企业资源集聚 TOP50 城市中超过平均值 (1 025 家)的城市包括深圳、广州、北京、成都、南京、 上海、苏州、杭州、重庆等 [6]。 由此可见,上游产业主要 聚集在珠三角、长三角、川渝地区。 中游环节,首先是物理设施,普遍存在从通用航空 机场建设出发,逐步拓展应用领域的现象,并初步着眼 加快无人机配套机巢等设施的建设进程。 其次是通 信、监 管 等 设 施, 主 要 服 务 通 用 航 空, 通 信 多 采 用 2. 4 GHz 和 5. 8 GHz 的点对点无线通信方式 [7],距离 受限且抗干扰性不佳,难以满足广覆盖、高实时、大容 量的需求。 导航、气象、感知、反制、算力等设施,运行 相对独立,其中感知和反制能力的区域性和局限性问 题凸显。 最后,目前低空空域的监管主要引用基于航 线制的有人机管理方式,即广播式自动相关监视 [8],其 所采 用 的 1 090 MHz 扩 展 电 文、 通 用 访 问 收 发 机 (Universal Access Transceiver,UAT) 和甚高频数据链 模式 4(VHF Digital Link,VDL-4),存在信息公开易被 干扰和攻击等缺陷,不足以应对发展所需。 此外,现有 行业飞行和应用系统的功能同质化现象严重,仅能服 务需求的通用部分,差异化部分难以被完全满足。 下游环节,国投证券研究中心 2024 年 5 月数据显 示,2023 年低空经济应用与管理企业的营收同比增长 率远低于制造企业的营收同比增长率。 同时,国内提 供低空服务的企业主要集中在深圳、上海、北京、浙江、 江苏、山东、四川等地,其业务范围以本省市为中心,逐 步向全国拓展。 此外,由于地域特点与政府扶植方向 的不同,不同地区的业务具有一定的差异性,形成各具 特色的低空经济发展模式 [9]。 经济发达地区以物流为 主,旅游大省以带动文旅产业增值为主,边疆地区以应 急与基础设施巡检为主。 综上研判,我国的低空经济尚处于初级发展阶段。 在政策方面,国家各部委和地方相继出台法规和行动 计划,但尚未形成统一且标准化的细则,需要地方先行 先试逐步梳理,形成国家层面的成熟做法。 在产业方 面,一是低空空域缺乏相应管理手段,需要引入新机制 实现对大批量、大范围、密集型无人机场景的精准身份 识别及实时监管;二是低空全部类型基础设施完备度 较低,低空基础设施和飞行保障的发展潜力尚未充分 显现 [10],需要加快包括低空网络在内的各类基础设施 建设进度,形成有力支撑;三是现有无人机系统多采用 点对点通信,“数据孤岛” 问题凸显,需要关键技术突 破来实现“随心飞”和“智能用”。 在市场方面,应用尚 处于小规模试点阶段,需要加快突破监管、应用智能等 方面瓶颈,形成规模化发展。 基于此,以智能化、网联化为核心,渗透低空经济 全部产业环节,打造低空产业全程全网连接底座、面向 监管的感知底座和低空智能应用的算力底座,即打造 这 3 个底座融合的低空智能网联体系,将是有效的解 决途径之一。 2 低空智能网联体系构建 低空智能网联体系的本质是强调“三网合一”:第 一张网是负责飞行器与飞行器、飞行器与用户、飞行器 ·24· �N��04#� �0��;#� �����0 ���� 与平台等各类数据交互,实现三维空间“人机物”高效 互联的数据通信网;第二张网是负责为无人机、有人机 等提供定位、授时、导航和监管服务,对低空飞行活动 进行有效感知和有序管理的飞行感知网;第三张网是 负责低空应用各类数据的存储、处理及识别等功能,实 现应用智能化、数据规模化、 价 值 显 性 化 的 算 力 应 用网。 低空智能网联体系的价值体现在通过提供蜂星多 模可靠连接、监管自动闭环、应用智能升级,来加快低 空产业迈入“飞得好、管得好、用得好”的新阶段。 在构建完整的低空智能网联体系的过程中,需要 技术突破与网络建设两方面同步并行。 一方面,突破 低空全域飞行、全类基础设施融合、运行管理、安全防 护等关键技术。 针对低空全域飞行技术,重点突破低 空无线信号使用体验优化、卫星互联网与蜂窝网络融 合、“端—网—云” 协同支持全域自由飞、蜂窝混合机 间自组网协同等难点。 针对全类基础设施融合技术, 重点突破基于蜂窝的无人机身份识别体系与高精度北 斗定位地基系统,并研究“高频感知+高低频通信” 的 混合组网方案。 针对运行管理技术,重点突破低空通、 导、监一体化的无人机交通管理系统和高效低空空域 资源分配与利用算法。 针对安全防护技术,重点突破 毫米波通感一体的低空监测平台与低空网络安全技 术。 另一方面,研究并制定低空网络建设方案,分高 度、分阶段完成低空试验网与规模部署商用网的建设。 针对低空试验网建设,重点打造低空试验区,搭建基于 地面网络的公网与专网混合低空试验网,研究 300 m 以下低空空域通感一体组网方案、卫星互联网与蜂窝 网络融合等内容。 针对低空网络规模部署建设,重点 开展典型场景方案库搭建、“低空网络+低空应用” 的 商用、低空网络规模部署工作。 在构建低空智能网联体系的节奏上,应紧跟产业 发展节奏和进展,分阶段有序推进。 在培育期,聚焦 300 m 以下低空空域(目前低空应用的主要空间),以 运营商现有蜂窝网络构建全域通信基础,一方面推动 “通信引导式”监管机制落地,进而融合全产业各类导 航、感知、反制等能力,形成对重点区域低空应用示范 和场景创新的关键支撑;另一方面依托低空智能网联 体系优势,主要围绕地面现网打造重点区域代表性低 空自由飞案例,形成带动效应。 在发展期,一方面考虑 在重点区域蜂窝网络基础上叠加蜂窝感知能力,突破 现有监管的区域性和局限性,并结合卫星互联网商用 节奏,开展 300~1 000 m 真实高度验证;另一方面,充 分探索重点区域以外的应用示范和场景创新需求,拓 展低空经济发展范围。 在成熟期,完成低空智能网联 技术体系的完整建设,实现赋能低空经济规模化发展 的愿景。 3 关键体系能力培育 为了更好地发挥低空智能网联体系的优势,需要 在连接、监管、应用等多个维度培育形成相应的关键 能力。 连接方面,为各种构型、各种尺寸的无人机量身打 造与之匹配的机载终端,作为新“数字大脑”协同网络 和平台来实现系统自动化和智能化应用,并具备“数字 身份证”作用,满足飞行监管所需。 同时,构建可承载 数据通信、飞行感知和算力应用的综合型网络,成为实 现天地一体、互联互通、飞行监管的重要数字基础设 施。 对于 300 m 以下低空空域,主要通过调整参数去 优化地面现有网络,对于定制化的需求,则以局部的 5G 专网提供具体网络服务。 对于 300 ~ 1 000 m 真实 高度,以 5G 对空专网和卫星互联网融合衔接的方式 提供网络服务。 值得一提的是,当前移动卫星业务新兴低轨星座 系统,即新兴手机直连,正在加快探索与地面蜂窝系统 体制融合。 如图 2 所示,通信卫星存在 4 个发展方向, 形成激烈竞争。 传统卫星运营商推动传统固定/ 移动 卫星业务持续提升性能和容量。 新兴卫星运营商也凭 借低轨融合了多种异构的低轨卫星网络的巨型星座网 络 [11],在竞争固定/ 移动卫星业务市场。 在此背景下,需要采用横向拉通和纵向贯穿的方 式推进通信卫星的发展。 横向采用高低频协同、多站 型混合等方式,满足不同区域的差异化覆盖需求,打造 全域无缝一张网。 纵向围绕地面应用、空间应用、地面 基础设施、空间基础设施建立 4 层架构,形成空间上的 立体覆盖,提供业务应用和基础设施两类服务,据此打 通空域供给通道,构建天地一体服务链。 监管方面,应聚焦“5G+北斗”高精定位、通导一体 化、数字孪生等技术,打造包含“定位网、时空云、孪生 图”的“5G+北斗” 时空基座,以“ 高效率通信+高精度 ·25· ���E�����0 1980� 1990� 2000� 2010� 2020� 1G 2G 3G 4G 5G 6G 2030 � M=0� 41-F � �0 �� � ��5 � ( � �� � 1960� 1982� 2005� 2017� 2024� �5 �F: �� �F: 2019� � ���541-F �� � � ��1~10 Mbit/s� �� (1~4 Gbit/s)� ��100~1 000 Mbit/s� � �100 Gbit/s���� �� � � � �� � 1 Gbit/s�� �100 Tbit/s �� � � � U5G/6G 1 � � �����E � � ���5QE � 1 � = � � �<10 kbit/s���� ��>1 Mbit/s� �� � ������ 30 Mbit/s� 图 2 通信卫星发展趋势 定位+高性能感知”来提升无人机的飞控水平,并结合 城市数字孪生建模,实现低空业务的智能化分析管理, 从而赋 能 交 通、 工 业、 能 源 等 垂 直 领 域。 深 度 进 行 “端—网—云”协同,建立全新的监管流程机制,融合 5G-A 通感一体能力,复用现有基站资源,解决雷达探 测等传统手段带来的投入成本高、建设耗时长等问题, 打造契合无人机应用百花齐放发展趋势的有效监管方 案。 集成声呐、红外线、频谱侦测等多种感知手段和导 航诱骗、通信干扰、光束打击等多种反制设备,形成一 体化智能联动,依需打造不同等级的立体监管系统。 为个人和企业提供诸如飞行计划申请、放飞申请等,为 飞行管理部门和公安机关提供诸如飞行计划审核审 批、空域态势监管、空域数字化管理、飞行备案、违规预 警、黑飞探测、数据统计等综合服务。 从而,为低空空 域全面放开和应用创新注入新动能。 应用方面,依需构建包括但不限于由基础层、数据 层、服务支撑层和可视化应用层等组成的多级架构业 务核心中台,以满足行业应用通用需求为主,提供飞行 实施至数据处置的全流程一站式服务,其中,业务核心 中台应具备设备管理、飞行计划和数据处理等功能。 同时,加速探索低空典型创新应用场景,重点围绕政策 支持力度大、低空空域条件好、低空产业配套齐的低空 经济发展优势区域,推进低空公共航路建设,构建“省 级-市级”多层级服务示范平台,探索形成“积木式”低 空飞行管理服务模式,并充分利用交通运输、公共安全 等基础设施,提升城市级一体化空地监视和数据分析 处理能力,进一步形成在低空物流、应急救援等行业典 型场景和个人用户场景的标杆式示范。 4 结束语 为促进低空产业生态有序发展,需要建立上下游 及应用单位间的紧密合作。 对此,本文提出几点建议: 一是设立低空智能网联专项,由低空智能网联相关协 同单位联合攻关,推动在重点区域的场景示范工作,形 成标杆式案例供规模化推广参考;二是建立常态化的 沟通平台和机制,比如行业协会、联盟等,确保信息流 通顺畅;三是推动制定和采纳统一的技术标准、安全规 范和数据交换协议,提升整个产业链的效率和安全性; 四是加强技术研发的合作,共同攻克关键技术难题,加 速技术从研发到应用的转化过程。 政府和行业组织可 以提供资金支持、创新孵化平台等,激励创新;五是通 过实施联合项目,积累运营经验,同时展示低空产业的 社会经济价值,吸引更多参与者。 参考文献 [1] 肖雅文 . 低空经济,正蓄势待飞[N]. 解放日报, 2024- 03-04(12). [2] 郭辰阳, 敖万忠, 吕宜宏 . 充分把握发展机遇,加快推 进低空经济高质量发展[J]. 财经界, 2022(25):36-38. [3] 郭辰阳, 敖万忠, 吕宜宏 . 低空经济与通用航空、无人 机、UAM 的关系分析[J]. 财经界, 2023(28):30-32. [4] 王璐 . 低空经济正在成为经济增长新引擎[N]. 金融时 报, 2024-09-30(08). [5] 沈海军 . 低空经济产业的发展现状与未来[J]. 金融博 览, 2024(7):21-23. ·26· �N��04#� �0��;#� �����0 ���� [6] 中国电子信息产业发展研究院 . 中国低空经济发展研 究报告[R], 2024. [7] 刘彦超 . 互联网经济下多旋翼无人机技术的软件开发系 统设计与实现[J]. 环渤海经济瞭望, 2017(12):200. [8] 何桂萍, 徐亚军 . ADS-B 数据链的比较及特性研究 [J]. 中国民航飞行学院学报, 2010,21(4):3-6. [9] 陈应武, 贺雷 . 立足优势释放低空经济潜能[N]. 经济 日报, 2024-08-21(05). [10] 赛迪顾问股份有限公司智能装备产业研究中心 . 近 6 万家企业竞逐万亿低空经济市场[J]. 企业家, 2024 (7):22-26. [11] 周笛, 盛敏, 郝琪, 等 . 巨型星座系统的网络运维与 资源管控技术 [ J]. 天地一体化信息网络, 2020,1 (1):26-35. 作者简介: 刘牧洲 中国联合网络通信有限公司研究院泛终端研 究中心高级研究员,主要从事低空经济政策 与产业、低空智能网联应用技术研究等工作 肖海浪 中国联合网络通信有限公司研究院泛终端研 究中心主任研究员,主要从事低空经济政策、 产业、顶层规划和发展策略研究等工作 周晶 中国联合网络通信有限公司研究院泛终端研 究中心总监,主要从事终端技术和业务以及 3GPP/ GCF/ CCSA 国际标准研究等工作 席绪亚 中国联合网络通信有限公司研究院泛终端研 究中心研究员,主要从事低空智能网联技术 方案研究等工作 赵慧 中国联合网络通信有限公司研究院无人机低 空监管能力产品经理,主要从事网联无人机 低空监管技术研究和产品设计等工作 张成岩 中国联合网络通信有限公司研究院泛终端研 究中心主任研究员,主要从事移动互联网业 务、终端技术及策略研究等工作 The low-altitude intelligent Internet of Things system empowers large-scale development of low-altitude econo