在实施低空环保监测网络的过程中，需考虑以下几个关键因 素： 1. 监测设备的选择与布点：根据环境污染情况和监测需求选择合 适的设备，并合理布局监测站点，以确保全面覆盖和数据的有 效性。 2. 数据精度与可靠性：确保所用监测设备的校准与维护，并采用 优质的数据传输技术，确保数据的实时性和准确性。 3. 法规及政策支持：在网络建设和运行过程中，需符合国家和地 方的环保法规，确保监测目的和方式的合法性与合规性。 移动性。实时性保证了监测结果能够及时反映环境状况，为决策者 提供第一手资料；覆盖面广使得监测网络能覆盖到人们日常生活和 社会经济活动较为密集的区域；数据精确性要求监测设备具备良好 的测量性能，以确保环境信息的可靠性；可移动性则提供了更好的 灵活性，使得监测设备能够随时调整位置，适应动态变化的环境需 求。 具体而言，低空监测包含以下几个方面的内容： 1. 监测对象：主要包括有害气体（如 CO、SO2、NOx）、颗粒 在低空环保监测网络中，数据采集层是第一道重要的环节，其 主要任务是对环境参数进行实时监测和数据采集。数据采集层的设 计方案需考虑设备的选择、数据的类型、采集频率以及数据传输方 式等多个方面，以确保监测数据的准确性和可靠性。 首先，数据采集层的设备选择应依赖于具体的监测需求。为实 现对空气质量、水质、噪声及气象等多种环境因子的全面监测，建 议使用多种类型的传感器组合，这些传感器应具备较高的灵敏度与 响应速度。

增加。根据国际民航组织（ICAO）的统计数据，预计到 2035 年， 全球航空旅客量将比 2019 年增加约 50%。这意味着，现有的空中 交通管理系统（ATM）面临巨大的挑战，需提高其效率、安全性及 可靠性，以适应日益增加的航空流量。 随着民航业的发展，传统的空中交通管制方式已经逐渐显露出 其局限性。例如，全世界的航空器数量显著增加，而现有的管制员 数量及其工作强度却并未得到相应提升。此外，现有系统中信息交 以允许系统在最短时间内更新飞行状态。 其次，数据处理模块应采用高性能计算平台。充分利用大数据 技术和云计算能力，快速处理瞬息万变的航空数据。系统可以采取 分布式计算策略，将数据处理分散到多个节点，以提高整体处理速 度和可靠性。 再者，实时信息的传递能力也是系统设计的重要组成部分。建 立快速稳定的通讯网络，确保空管部门、飞行器及其机组人员之间 的信息流畅传递。例如，可以采用卫星通讯、数字无线电和光纤传 输等多种技术，确保信息在第一时间传到所有相关方。 自定义功能，以便管制员根据自身需求配置视图。 5. 通信与协调模块：确保管制员与飞机、地面服务、各个空中交 通管制中心之间的高效沟通。采用先进的通信协议和加密技 术，提高信息传递的安全性和可靠性。 6. 监控与评估模块：用于实时监控飞行状态及管制操作，收集数 据进行后期分析与评估，为系统的持续改进提供依据。 各模块之间需建立稳定的通信接口，以确保信息的快速流动与 共享。整个架构应采

的实时信息交互，导航技 术优化了配送路径，提高了运输效率；监视系统则确保物流无人机在复杂空域环境中的安全 运行。此外，气象技术能够提前预警天气变化，避免物流运输因恶劣天气中断，提升物流链 的可靠性。 3、农业管理：在农业领域，通导监气技术为精准农业提供了重要支持。无人机通过通 信技术与农业管理平台实时交互，传输农田监测数据；导航技术实现无人机在农田中的精准 飞行，完成播种、施肥、喷洒 在低空飞行时，无线信号容易受到建筑物、树木以及其他电磁干扰的影响。信号处理技 术通过自适应调制、多进多出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）技术等手段，提升 了信号传输的可靠性。抗干扰技术则包括频率跳变、信号加密和动态频谱分配等方法，能够 有效避免其他信号源的干扰，确保通信链路的稳定性和安全性。这些技术对于在城市复杂环 境中运行的无人机尤为重要，为其提供了可靠的通信保障。 9、多传感器数据融合技术 为了实现对无人机的全方位监控，多传感器数据融合技术至关重要。通过融合雷达、毫 米波雷达、无线电侦测、ADS-B 和摄像头等多种传感器的数据，能够提高目标识别的准确 性和可靠性。数据融合技术可以整合不同感知技术的优点，形成更完整的无人机轨迹和行为 分析，从而减少误报和漏报，提升系统的整体性能。 10、AI 驱动的实时决策与控制 在低空监视中，AI 技术通过分析多

AI 模型对图像进行识别，识别内容包括但不限于植被覆 盖、建筑物分布、道路状况、水体变化等。识别结果将自动生成报 告，并通过用户界面展示，支持进一步的数据分析和决策支持。 为确保系统的稳定性和可靠性，项目将采用模块化设计，每个 功能模块均可独立升级和维护。系统将集成多种传感器，如红外摄 像头、多光谱传感器等，以增强图像识别的准确性和适用性。此 外，系统还将具备自动避障、路径规划、电量监控等智能功能，确 像预处理、特征提取、目标识别、数据存储与分析等环节，确 保系统能够高效处理大量图像数据，并生成可供决策支持的分 析报告。 此外，项目还将涉及系统的测试与优化，包括在不同环境条件 下的实地测试，以确保系统的稳定性和可靠性。项目团队将与相关 领域的专家合作，确保技术方案的先进性和可行性，同时遵守相关 法律法规，确保数据的安全与隐私保护。 通过本项目的实施，预期能够显著提升低空无人机在监控、巡 检、灾害评估等领 断变化，系统应具备良好的可扩展性，能够支持新的识别算法和处 理流程的快速集成。例如，农业企业可能需要根据不同作物的生长 周期调整识别算法，环保机构可能需要根据新的污染源类型更新识 别模型。 用户还关注系统的稳定性和可靠性。无人机在执行任务时，可 能会遇到各种复杂的环境条件，如强风、雨雪、电磁干扰等。系统 需要在这些恶劣条件下保持稳定运行，确保图像数据的完整性和处 理结果的准确性。此外，系统应具备故障自诊断和自动恢复功能，

设置导航信标和标识牌，辅助飞行器进行导航。 2. 定期对导航设备进行维护和校准，确保导航精度 的稳定性和可靠性。 3. 监视基础设施建设 1. 部署多种监视设备，如雷达、ADS - B 接收机、 光电跟踪设备等，实现对低空飞行区域的全方位 无死角监视。建立监视数据融合处理系统，对来 自不同监视设备的数据进行综合分析和处理，提 高监视的准确性和可靠性。 2. 加强对监视设备的日常巡检和维护，及时发现和 排除设备故障，确保监视系统的正常运行。 对于偏远地区、山区以及超出 5G 网络覆盖范围 的区域，采用卫星通信技术作为补充通信手段。 配备卫星通信终端设备，确保低空飞行器在这些 区域仍能与地面控制中心保持通信联络。 2. 选择具有高可靠性和大带宽的卫星通信系统，如 高通量卫星通信系统。卫星通信系统能够提供全 球覆盖的通信服务，不受地理环境限制，为低空 飞行的远程监控和管理提供了有力保障。 3. 超短波通信技术应用 1. 超 超短波通信技术具有通信距离适中、设备简单、 成本低等优点，在低空飞行通信中具有重要的应 用价值。建设超短波通信网络，作为 5G 和卫星 通信的备份通信方式，确保在紧急情况下通信的 可靠性。 2. 合理规划超短波通信频率，避免频率干扰。配备 高性能的超短波通信电台和天线，提高通信质量 和覆盖范围。同时，建立超短波通信中继站，扩 大通信网络的覆盖区域。 3.2 导航技术方案 1. 北斗卫星导航系统应用

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 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 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、载荷 智能控制、高精度定位等 导航定位需求 · 定位精度＜0.1m 感知需求 · 感知精度为米级

实时监控：显示无人机飞行状态及采集数据。 o 智能分析：自动生成火灾风险评估报告。 o 指挥调度：根据 AI 分析结果，优化救援资源分配。 4. 测试验证与优化 项目将在模拟火灾场景和实际消防演练中进行全面测试，验证 系统的可靠性和实用性。测试内容包括： o 无人机飞行性能测试。 o AI 识别算法的准确性和响应速度测试。 o 系统整体稳定性及抗干扰能力测试。 根据测试结果，项目团队将对系统进行迭代优化，确保 其在实际应用中的高效运行。 的通信链路需要 具备高带宽、低延迟的特性，以确保数据的实时性和准确性。考虑 到消防任务的紧急性和复杂性，通信系统还应具备一定的抗干扰能 力，能够在复杂的电磁环境中稳定工作。 为了确保系统的可靠性和稳定性，还需要对无人机和 AI 识别 系统进行严格的测试和验证。测试内容包括但不限于飞行性能测 试、图像识别精度测试、数据传输稳定性测试等。通过这些测试， 可以确保系统在实际应用中能够稳定可靠地工作。 实时识别与响应。 2.3 数据通信要求 在低空无人机消防部署 AI 识别项目中，数据通信是实现无人 机与地面控制中心、无人机之间以及无人机与消防指挥系统之间高 效协同的关键环节。为确保系统的实时性、可靠性和安全性，数据 通信需求需满足以下要求： 1. 实时性要求：无人机在执行消防任务时，需实时传输高清视频 流、传感器数据（如温度、烟雾浓度等）以及 AI 识别结果。 视频流传输的延迟应控制在 200ms

利用数字孪生技术构建自主管控体系, 可以支持网络变化的精准感知和动态可控的资源高效 调度 [10]. 作为服务低空经济领域的关键网络基础, 低空智联网的网络形态和结构也在不断演进. 而低空飞 行器的高动态、高可靠性等要求, 使得网络必须具备精准的自主控制决策能力, 以降低飞行器等低空 设备运行风险. 然而, 目前低空智联网的管控还缺乏系统化的架构支撑. 因此, 针对低空智联网网络管 控需求, 本文结合数字孪生技术和自智网络理念 也得到了研究人 员的关注和分析. Vaezi 等 [16] 讨论了如何在非地面网络背景下为物联网应用提供服务, 根据 5G 及未 来网络的主要关键性能指标, 研究了能够实现当前和未来物联网网络的能效、可靠性、低延迟与可扩 展性的解决方案和标准, 包括用于短数据包通信的免授权接入和信道编码、非正交多址接入和端侧智 能. Jiang 等 [17] 讨论了低空经济愿景下感知与通信融合所面临的挑战与机遇. 文章首先总结了地对空 然后进一步评述了低空飞行器辅助的感知和通信技术, 包括地面和非地面目标感知、无 处不在的覆盖、中继和任务卸载. Chen 等 [18] 调查了 SAGIN 在灾害管理中的重要作用. 灵活的低空 网络和现有卫星网络可以快速建立具有高可靠性、低延迟和高容量的紧急通信系统, 基于 SAGIN 的 应急通信系统将成为支持搜救行动的关键范式. 除了学术界围绕低空智联网开展广泛研究以外, 以运营商为代表的产业界也在持续关注低空领域. 中国移动发布了《低空智联网技术体系白皮书

域的通感一体化，亚米级感知 精度，具备城市复杂环境的 “低慢小”无人机感知，支持黑 飞或未知飞行物感知，最小感 知速度≤0.5m/s，距离分辨率≤ 0.5m，低空通信速率不低于 1 Gbps，时延可靠性 10ms@99. 999%。支持合作无人机的身 份识别和非合作无人机的分 类识别，准确率不低于 99%。 同时本套产品可以提供高精 度感知导航，是低空垂直起降 场在城市复杂环境下面临卫 星信号及 RTK 航天航空数字化中试平台围 绕低空飞行器的可靠性、安全 性评估对飞行器的质量进行 验证。 成都市域 机载软件三方 测评与可靠性 安全性评估。 1.三方软件测试测评服务：立足行业实际， 面向国内企、事业单位、政府及科研院所， 提供功验收评测、产品确认评测、性能测评 等全方位的第三方软件测评服务业务，具备 软件功能性、性能效率、易用性、可靠性、 可移植性等测评服务能力。 2.鉴定测试：飞航智云航天航空软件中试服 具有中国合格评定认可委员会认证的独立实 验室，可依据军用标准、国家标准及行业标 准，对机载软件产品开展鉴定工作。 3.软件可靠性、安全性评估和关键技术研究： 通过深入研究和应用可靠性、安全性测试方 法，帮助客户有效进行风险管理和控制，进 而提升软件质量和可靠性安全性水平。 4.智能测试技术研究：提供装备智能体测试 评价方案和咨询服务。开展智能测试技术在 装备测试鉴定领域的应用。

“黑飞”等违规行为的必要手段,更是维护国家空域安 全与公共安全的重要基础设施。 然而,现有监视系 统在实际应用中仍面临虚警率高、数据融合效能不 足、非标准目标识别困难等关键问题,制约了低空监 视系统的可靠性与实用性,亟须通过架构创新与关 键技术突破予以解决。 本文正是在此背景下,提出 5G-Advanced(5G-A)融合的低空智联监视系统解决方 案,以应对上述挑战。 1 低空智联监视系统 1 mMTC)能力;卫星通信具备广域覆盖 特性,在应急领域普遍作为备份传输通道;专用数据链 则依托 L/ C 波段频段,保障关键数据传输的抗干扰性 能 [6]。 整体架构旨在实现毫秒级时延、高系统可靠性、 万级终端并发接入,并满足复杂电磁环境下的高韧性 传输要求。 三是平台层( Platform Layer)。 平台层作为系统 的智能中枢,集成了数据处理、智能分析、可视化交互与 云边协同四大核心能力 在面对异形无人机 (如穿越机等)、特制风筝等非常规目标时,系统检出 ·19· ���E�����0 率会出现显著下降。 同时,为保证覆盖率,系统不得不 放宽判定阈值,导致虚警率明显。 3. 1. 4 可靠性验证缺口 由于现有测试数据集中极端场景(如恶劣天气、强 电磁干扰等)覆盖不足,感知系统在真实复杂环境中部 署时,常出现明显的性能衰退。 例如,在雨雾等不良天 气条件下,毫米波雷达的虚警率会大幅提升;而在存在