低空航行目标愿景与系统介绍

低空航行目标愿景与系统介绍

最佳答案 匿名用户编辑于2024/10/16 10:33

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。

1.低空航行目标愿景

(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。

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。

(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。

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。

2.低空航行系统

(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。

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。

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。

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。

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。

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。

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套信息化系统。 低空飞行服务是指为在低空空域运行中的各类航空器提供的一系列服务,主 要包括飞行计划管理、飞行动态监视、飞行冲突识别与调配、飞行流量管理、预 警告警服务、违规事件取证以及协助应急救援服务等方面的管理服务。 低空安全监管是指为确保低空空防安全、公共安全以及公民隐私安全,通 过多部委联合执法监督的低空安全联合监管体系和信息化支撑手段。提供从低 空航空器制造、适航、流通、运营、维修和报废等各环节的低空安全联合监管 能力。包括国家级监管(工信部、公安部、市场监督管理总局等)、行业级监管 (民航局、民航空管局、行业协会等)、地方政府级监管(军民融合办、交通运 输局、公安局、规划局、数据局)等部门的低空综合监管业务和飞行前置审核 业务。

信息服务的本质是为服务的提供者和消费者搭建高效便捷的信息通道,使得 双方能够实现信息的顺畅交流与共享,同时为管理者提供相应手段支撑。包括: 统一的低空信息交换标准、时空统一的低空飞行环境数据库、数字化低空航行资 料服务、实时低空飞行动态情报服务、低空微尺度气象情报服务、电磁环境信息 服务等。

(三)系统演进

低空航行系统的构建是一个复杂且动态变化的过程。在这一过程中,系统的 目标与愿景必定会伴随内外部环境的动态变化而持续演进,不断适应政策法规、 经济形势以及社会文化等外部因素的变动。低空航行系统的动态演进以六大能力 方向为牵引,以三步走战略来推进。

低空航行系统能力组成要素按阶段演进,通过不断适应低空经济发展变化, 持续优化和创新,实现良性发展和竞争力提升。

参考报告

中国电子科技集团公司-低空航行系统:拥抱低空经济,安全智慧飞行.pdf

中国电子科技集团公司-低空航行系统:拥抱低空经济,安全智慧飞行。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,...

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