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*, 张俪馨1, 郭少勇1, 邱雪松1, 洪韬2, 付澍3, 王尚广1, 孟洛明1 1. 北京邮电大学网络与交换技术全国重点实验室, 北京 100876 由于低空智联网的立体化覆盖、高可靠通信、超精准服务等特征, 使得传统的被动式 网络管控技术难以满足业务随需服务要求, 亟须融合数字孪生、自智网络、分布式人工智能等新型技 术突破管控瓶颈. 为应对以上挑战, 本文分析了低空智联网的特征和需求, 提出了数字孪生驱动的低 空智联网自智管控架构. 依托自智管控闭环, 分别分析了低空网络层、数字孪生层、自智管控层的功 能, 并针对各个层次的关键技术, 包括低空组网覆盖和资源分配技术、网络资源孪生建模与状态同步 技术、动态网络性能状态的小尺度预测方法、业务需求自适应的资源映射机制和管控智能体部署方案 等, 进行了介绍. 结合关键技术, 本文进行了低空智联网自智管控实例设计, 验证了网络性能预测机 制、资源状态孪生同步机制以及低空网络自主部署机制的有效性. 最后总结低空智联网的未来技术挑 战, 为未来低空智联网的智能化、自主化运维提供了技术参考. 关键词 低空智联网, 数字孪生, 自智网络, 网络管控 1 引言 近年来, 随着低空飞行相关技术装备的迭代升级与系统化突破

定位 1 座 120 120 智 能 充 电 桩矩阵 单工位 30kW 快充，支持自动换电池机 器人（换电时间≤3 分钟），配备过载 保护与智能监控系统 10 工位 15 150 园 区 管 理 无人机 大疆 Matrice 30T，配备夜视摄像头、喊 话器、抛投器，续航 43 分钟，抗风等级 7 级 10 架 32 320 3.2 智能管理系统 低空运营平台：对接民航 UTMISS 试、与民航系统对接 6 试运营 2025.12 开通快递配送、安防巡检服务，收集用户反 馈优化系统 全面运营 2026.01 医疗急救系统正式上线，开放第三方服务接 口，启动数据增值服务 七、风险管控 7.1 空域风险： 提前与军方、民航部门沟通，申请固定飞行走廊与临时空域使用权， 获取《特定类无人机试运行批准函》。 采用“白名单”制度，仅允许备案无人机在指定区域飞行，规避政策合 规风险。 机巢【硬件设施+雷达反制设备】等一体化站点来部署全国性的低空安全 防务网络，不失为一种战略选择： 8 全国以通航思维看低空、或者以建设通航机场为抓手入局低空的→都 是伪命题：在目前高铁、高速、运河三大传统基建统领四类配资【央企资 本、国企资本、外来资本、社会资本】的产业逻辑下，号称全国尚需 3300+通航机场的思路——这是通航圈为地方政府纯纯划下的伪命题；调 研全国 2860+区县旗，从 2006 年城市房地产建设大潮以来，共形成各

种数据类型 行业信息数据 ( 培训机构、考 点 ) · 数据整理、 ·AI 算法，遥感解 译 · 数据融合 · 数据供给 · 数据存储 · 数据资产评估交易 数据 - 信息 - 知识 - 资 产 数据 · 汇聚 · · 数据定价、交易 · 数据互换 搭平 台 信息 挖掘 建生 态 知识 共享 P15 构建“平台 + 生态”的市场格局 GISTC 侧 消费 侧建 低空遥感 数据共享 P16 低空遥感数据共享驱动模 式 低空遥感数据资产价值化路 径 发行数据 资产有价 证券 数据资 产交易 数据资 产入股 数据资 产入表 数据资 产融资 · 航测遥感 无人机遥感技术在测量和地图绘制方面具有显著优势。相较于传统 的人工测量方式，无人机遥感不仅提高了测量效率，还能获取更精 确的数据 高讯数据服务网，从标准到应用落地 · 国家对地观测科学数据中心无人机遥感数据资源 分 中心对外服务支撑平台，技术上和国家对地观 测科 学数据中心； · 建立了统一规范的海量无人机高分辨数据目录管 理 平台，可实现数据录入管理、可视化报表分析、 多 维数据统计等功能； ·2021 年 2 月 1 日实施的《无人机遥感数据编目》 团体标准，由中科院地理所牵头， 26 家公司参与

响应链条长、信息壁 垒突出、复杂地形抵达受限等核心短板，依托低空领域开放与技术创新， 构建空地一体、智能高效的新型救援网络。 低空经济与应急能力协同升级紧扣低空经济发展新机遇，推动空域资 源从"行政管控"向"资产化运营"转型，通过无人机、无人直升机等低空装 备与物联网、卫星通信技术的深度融合，实现应急救援从"被动响应"到" 主动预防"的智能化跨越。 2. 经济社会价值 救援效率革命性提升 1 米/s 高速飞行避障。 抗干扰定位修正：在卫星信号弱区（如高楼群间），利用惯性导航与 地面信标交叉校准，确保定位漂移率<0.1 米/秒。 3. 智能管控：低空全域安全治理体系 数字低空网络架构构建"空管平台—基站—终端"三级管控体系： 6 全域态势感知：通过雷达、ADS-B（广播式自动相关监视）、电子围 栏等技术，实时获取无人机位置、身份标识等信息，实现全国低空目标 100%可监测。 技术与市场风险量化评估建立低空应急技术成熟度评估模型，从通信 稳定性（如 5G-A 基站故障率<0.1%）、装备可靠性（无人机抗风等级≥7 级）、数据安全（量子加密破解概率<10⁻⁸）等维度量化风险等级，引导资 本优先投向成熟度≥7 级的技术（如氢能动力已达 8 级）。 构建空域冲突预测算法，基于历史飞行数据模拟灾害场景下的无人机 集群运动轨迹，提前预警碰撞概率（预测准确率>90%），动态调整航路避

1 低空经济的定义 低空经济是指利用经济社会各领域中的低空空间，涵盖了商用 航空、无人机、空中出行等多种形式的空中交通方式所带来的经济 活动与产业发展。其核心在于通过有效管理和合理利用低空空域资 源，推动相关产业的创新和发展，进而促进地方经济增长。 低空经济的特点主要包括以下几个方面： 1. 多元化产业链：低空经济涉及多个领域，包括但不限于航空运 输、农业植保、灾害救援、城市快递、旅游观光等。这些行业 究中心。 其次，双方应制定明确的合作机制。这包括合作的方式、流程 及管理机制。具体可采取以下措施：  定期召开校企合作协调会，沟通合作进展，解决合作中遇到的 问题。  建立校企互聘机制，企业高管或技术专家可以担任高校的兼职 教授，提高教学质量；同时，高校的优秀教师可以到企业进行 实践，增强企业的创新能力。  推动实习实训基地的建设，企业为高校学生提供实习场所，帮 助学生将理论知识与实践经验相结合。 设立联合基金，支持双方在科技研发、人才培养等方面的长期 投入，确保合作项目的稳定运作。  建立评估机制，定期评估合作成果及其对经济社会的贡献，确 保合作的有效性和方向性。 通过明确这些合作目标，校企在低空经济领域的合作将实现资 源的有效整合，推动科技与教育的深度融合，最终形成相互促进的 良性循环。 3.2 合作模式 在低空经济校企合作的框架下，合作模式的设计至关重要，它 不仅需要考虑各参与方的利益，也要确保资源的有效整合和利用。

亩，总建 筑面积 4.76 万平方米。 成都市淮 州新城管 理委员会 邓丹 13568986693 长期有效 低空物流 运营场景 充分发挥淮州新城位 于成渝地区双城经济 圈、成德眉资同城化重 要节点区位优势，依托 成渝两地庞大消费群 体，引入头部物流企 业，培育低空短途运 输、无人机城市配送、 应急物资投送等示范 应用场景，形成“支线 物流+末端配送”物流 体系，打造成渝地区低 可提供的支持 （场景所需的场地、数 据、资金等） 单位名称 联系人 联系方式 信息 有效期 全产业链 低空文旅 消费示范 场景 深度挖掘金堂本地文 旅资源本底，集成发挥 成都周边文旅优势资 源，突出“空中飞行体 验+航空主题娱乐”相 结合，围绕赛事会展、 低空文旅、科普研学 等，持续丰富低空消费 场景，建设具有全国示 范意义的航空主题公 园，形成具有全国影响 力的低空文旅特色 交 通 管 理 系 统 ， 在 UTM、飞行服务站、 无人机机场、无人机起 降点、无人机航路的建 设及运营管理等阶段， 提供基于时间、空间、 频率三个维度的数据 采集及存储，大数据的 分析及挖掘服务，以及 提供对全量无人机（含 入库的合规飞行器，及 未经批准的“黑飞”飞 行器）进行侦查、监测、 驱离、反制等功能，打 造基于深度强化学习 AI 算法以及集中式管 控逻辑的软硬件一站

国际化人才，并通过建立国际合作平台，推动技术交流与合作，以 提升地区在全球低空经济产业链中的地位。 总之，建设低空经济创业园不仅仅是一个经济项目，更是一个 社会、科技、环境和国际发展的综合体。通过合理规划和科学管 理，低空经济创业园将为推动地方经济、促进科技创新、实现绿色 发展和增强国际竞争力发挥积极作用。 2. 项目背景分析 在当今全球经济转型的大背景下，低空经济作为新兴产业之 一，正逐步显现出其 意识 及应对突发事件的能力。  定期监测与评估：实施连续的监测体系，定期对噪音和安全状 况进行回顾，确保各项措施的有效执行与适时调整。 通过以上噪音与安全评估措施，低空经济创业园将能够有效管 控噪音污染，并建立安全有序的运营环境，为园区及其周边区域的 可持续发展奠定良好的基础。 3.2.2 生态环境评估 在进行低空经济创业园建设的生态环境评估过程中，需对选址 区域的生态环境进行 系统的建立，达到环保要求。 信息通信基础设施同样不可忽视。建设高速度的互联网接入是 发展的重要保障。园区应引入 5G 网络和光纤宽带，提升信息化的 服务能力和覆盖范围，并围绕智能化管理系统，搭建统一的智慧管 理平台，以实现智能调度、实时监控等功能。 在安全设施方面，园区应配置完善的消防系统、监控系统以及 应急救援设施，以保障安全运营。建议设立定期的安全培训和应急 演习，提升园区内企业和员工的安全意识及应急处置能力。

匀喷洒 ， 电力巡检操控员需灵活检查高压线路 ， 强调动手能力和问题解决能力。 多元化岗位分布 微专业课程建设 北京航空航天大学开设 “低空经济与智能系 统”微专业 ，整合飞行器设计、 空域管 理等 课程 ，系统提升学生多学科知识储备。 实战项目驱动 中国民用航空飞行学院毕业生需具备无人 机调试、 系统交互问题诊断能力 ，通过实 战训练提高应对突发情况的能力。 跨学科知识融合 考试 + 场景试飞”于一体， 支持全机型、 全等级考核认 证。 多主体资源整合 苏州市航空产业发展集团提 供试飞基地和飞行器 ， 中 国 航空器拥有者及驾驶员协会 指导人才培养标准 ，实现资 源共享。 政企校协同运营 “ 苏州低空经济产业学院” 由苏州市职业大学牵头 ，整 合政府、 企业、 协会等资源， 形成多元协同育人机制。 实训基地支撑 学院共建多旋翼工业无人机 脉动装配线 等级考试分层评价 中国电子学会推出全国青少年无人机技术 等级考试 ，面向 818 岁人群建立标准化能 力评估体系。 行业标准建立 区域协同联动机制 长三角地区建立低空经济协同发展机制 ，共享科研资 源、 实训基地和产业信息 ，推动跨区域人才培养联动。 示范区试点推进 苏州作为低空经济示范区 ，推动政企校共建产业学院， 带动地方低空经济产业集群式发展。 税收优惠激励投入

设、低空经济产业链、低空经济现代服务业等方 面积极投入建设。 • 以深圳为例： 建设国内首个低空大脑，低空智能 融合基础设施系统试点 (silas 一期 5 亿 ) ；带动投 资 超百亿元（仅龙华区在 24 年配套 21 亿元用 于低空 经济建设）。 • 浙江省 24 年政府低空经济相关项目 采购种类 数量 金额（亿元 ) 设备采购 107 1.43 咨询规划类 违建、市 容巡察 水利日常 巡检 应急 救援 道路交通 治理 农林 植保 • AI 算法： 自研“扶摇 ”平台依托省内四级算力， 统一 AI 算法 调用， 纳管集团、省内及生态 AI 能力赋能行业客户。 • AI 一体机： 聚焦边侧智能应用为核心， 采用自主可控高性能 智能硬件， 打造软硬一体化解决方案， 提供本地化 AI 服务。 建立新昌统一的低空经济监管服务， 打造飞行服务侧、 飞行管控侧、部门协同侧三大板块， 实现低空飞行器：看得见、呼得着、管得住、。 嘉兴南湖路空灵境平台： 基于低空监管平台，实现对无人机的多维感知、精准管控、 高效协同，“路空灵境”亮相展览会，并得到了央视的专题报道。 嘉兴南湖交科院： 本地网引荐商机 -> 提前支撑服务 -> 搭建 demo 展示能力 -> 赢单 ( 暂未签 约 ) 。

90%。开发通感数据融合处理平台，实现多 源数据的实时分析与智能决策。 3.3 数字化建设 3.3.1 低空交通管理系统建设工程 1. 系统架构设计 1. 采用 “云 - 边 - 端” 协同架构，建设全国统一的低空交通管 理云平台，部署飞行计划管理、空域管理、流量管理、安 全监控等核心模块。在边缘节点（如飞行服务站、机场） 部署边缘计算设备，实现数据的本地化处理与快速响应。 2. 开发适配不同类型低空飞行器的终端应用，支持飞行计划 审批服务平台，将飞行 计划审批时间压缩至 2 小时以内。 5.2 资金保障 1. 政府投入：中央财政每年安排 200 亿元低空经济发展专项资金， 重点支持基础设施建设。地方政府按照不低于 1:1 的比例配套资 金，设立地方低空经济发展基金。 2. 社会资本：通过 PPP 模式，吸引社会资本参与通用机场、飞行 服务站等项目建设运营。鼓励金融机构发行低空经济专项债券， 为项目提供长期融资支持。 3. 抗干扰、通感数据融合等技术难题。 2. 加强国际技术合作，与美国、欧洲等低空经济发达国家和地区建 立技术交流机制，引进先进技术与管理经验。 5.4 人才保障 1. 在高校设立低空经济相关专业（如低空飞行器设计、低空交通管 理），扩大招生规模，每年培养专业人才不少于 5000 人。 2. 开展在职人员技能培训，联合行业协会、企业建立培训基地，每 年培训低空经济从业人员 10 万人次以上。 3. 制定人才引进优惠