低空智联网:2025年低空经济规模化发展的核心底座分析

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  • 发布时间:2025/10/10
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中国信科:2025年低空智联网场景和关键技术白皮书.pdf

中国信科:2025年低空智联网场景和关键技术白皮书。低空经济作为一种新兴经济形态,自2010年提出,逐步成为加快建设现代化经济体系、增强我国国际竞争力的关键引擎,为全面建成社会主义现代化强国、实现中国式现代化提供重要力量。2023年中央经济工作会议及2025年政府工作报告中均明确强调了对低空经济发展的重视和支持。据不完全统计,全国已出台了超过140项地方政策支持低空经济发展。当前低空经济呈现出活动范围扩大、运行密度增加、任务范畴拓展等趋势,传统通航管理及运营模式难以适应其快速发展需求,未经审批的黑飞、违飞行为频发,增加了空中交通安全风险,阻碍了低空资源的有效利用。因此,亟需依托低空智联网实现全...

低空经济作为国家战略性新兴产业,正迎来前所未有的发展机遇。据中国民航局数据统计分析,预计到2025年,我国低空经济的市场规模将达到1.5万亿元,到2030年有望达到3.5万亿元。这一新兴经济形态以距地面高度1000米以内的低空空域为主要活动空间,以有人驾驶与无人驾驶航空器为载体,覆盖低空飞行、科研教育、航空旅游等众多领域,具有产业链条长、辐射面广、成长性和带动性强等特点。

低空智联网作为低空经济规模化发展的基础底座,是服务于低空应用的网络、终端、平台、安全等端到端信息化系统。它依托5G增强(5G-A)和卫星互联网,融合飞行器对万物(A2X)通信以及自组织网络,构建空天地多层次协同覆盖的端到端信息化系统,负责低空数据传输和处理、低空飞行器感知和定位、路径规划计算等功能,是空中交通、低空物流、城市治理等应用的基础载体。

本文将从低空智联网的发展现状、应用场景与技术需求、关键技术突破以及未来发展趋势等方面进行深入分析,为行业从业者、政策制定者以及投资者提供全面的参考。

一、低空智联网的发展现状与政策驱动

低空经济自2010年提出以来,逐步成为加快建设现代化经济体系、增强我国国际竞争力的关键引擎。2023年中央经济工作会议及2025年政府工作报告中均明确强调了对低空经济发展的重视和支持。据不完全统计,全国已出台了超过140项地方政策支持低空经济发展。

当前低空经济呈现出活动范围扩大、运行密度增加、任务范畴拓展等趋势,传统通航管理及运营模式难以适应其快速发展需求。未经审批的黑飞、违飞行为频发,增加了空中交通安全风险,阻碍了低空资源的有效利用。因此,亟需依托低空智联网实现全域感知、动态调度、智能决策和闭环管理,全面提升低空运行的安全性、效率与服务质量。

在全球范围内,主要标准组织或协会如第三代合作伙伴计划(3GPP)、电气与电子工程师协会(IEEE)等均在积极开展低空经济相关的技术研究和标准制定。我国以未来移动通信(FuTURE)论坛为代表开启了数字低空的系列研究,以中国通信标准化协会(CCSA)为代表开启了低空智联网的研究和标准制定。

3GPP从Release 17至Release 19版本逐步加强了对无人驾驶航空系统(UAS)、无人机(UAV)和城市空中交通(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。IEEE自2021年先后发布了《无人机低空空域结构框架标准(IEEE1939.1)》、《无人驾驶飞行器蜂窝通信终端功能和接口规范建议(IEEE1937.8)》,涉及低空空域结构、低空公共航线的低空体系、无人机中蜂窝通信终端的功能规范和接口规范等。

我国的FuTURE论坛在2024年8月成立了数字低空任务组,2025年4月发布了数字低空系列白皮书,包括《低空经济场景应用与通信需求》、《低空通导监及气象技术》、《泛在安全低空数智网技术体系》等。CCSA在2025年4月成立了低空智联网子工作组(TC5WG9SWG6),开展低空智联网的标准体系建设,并启动10余项研究课题。

此外,2024年11月,工信部低空产业联盟牵头组织发布《低空智能网联体系参考架构(2024版)》,明确指出"低空运行模式正处于由单体智能向网联化群体智能演进的关键阶段"。针对低空智联网,国内运营商相继发布了白皮书,行业协会也制定了团体标准等。

这些政策和技术标准的推进,为低空智联网的发展提供了坚实的基础,也预示着低空经济即将进入快速发展的新阶段。

二、低空智联网的应用场景与技术需求分析

低空智联网的典型应用场景包括低空智能交通、低空农林植保、低空物流运输、低空监管与安防、低空应急救援等方面。针对各应用场景,基于具体用例的分析,提取其对通信、导航、感知、管控等方面的关键技术指标需求。

在低空智能交通场景中,低空文旅和城际交通是两大主要应用方向。低空文旅是指低空飞行器通过通感一体化技术和卫星互联网技术,为游客提供空中观光、文艺表演等服务;城际交通场景则是指依托直升机、eVTOL等低空飞行器开展的载人航空运输活动。这类应用对通信速率、定位精度和覆盖高度提出了较高要求,如定位精度要求小于0.1米,飞行高度可达300~600米,但现有5G基站的通信覆盖一般仅能支持至约150米。

低空农林植保是行业作业应用的典型代表,指利用低空飞行器等航空器进行农作物生长监测、喷洒灌溉等应用。这类应用对通信速率和定位精度要求较高,高清视频实时回传对上行传输速率要求大于25Mbps,起降阶段需达到厘米级定位精度,航线作业需保持亚米级精度。

低空物流运输场景指利用低空飞行器进行货物运输的物流方式,为传统物流模式提供了高效、便捷的解决方案。在城市环境中,低空飞行器能够避开地面拥堵,大幅缩短配送时间;在偏远地区环境中,低空飞行器配送服务能够有效突破地理障碍。这类应用对定位精度要求极高,起降阶段需达到厘米级,航线作业需保持亚米级精度。

低空监管与安防是公共消费应用的典型代表,是智慧城市以及城市空域管理的关键部分。低空飞行器搭载高分辨率摄像机、热成像仪、激光雷达等设备,与地面感知网、定位网、管控平台等协同工作,在低空安防、交通监控、城市应急等多个场景发挥重大作用。这类应用对通信速率、定位精度、覆盖高度都有很高要求,需要大于25Mbps的上行传输速率,厘米级起降定位精度,以及0~300米的飞行高度覆盖。

低空应急救援场景由于低空飞行器具备能够在灾害发生后快速部署,并且不受地面影响的特点,使其在低空应急救援场景中发挥重大作用。面对城市应急或大规模自然灾害,救援人员能够跨越地面设施限制,通过低空飞行器快速获取灾区信息,并进行物资投送、救援等一系列行为。这类应用对通信速率要求在城市应急场景下要大于25Mbps,在灾害救援场景下要大于5Mbps,定位精度要求小于0.1米,飞行高度指标在300~600米。

三、低空智联网的关键技术突破与创新

低空智联网需要在无线传输、组网与网络、跨域融合等方面推进关键技术的发展,具体包括高效空口传输技术、通信覆盖增强技术、卫星接入技术、飞行器间直接通信技术等15项关键技术。

在高效空口传输技术方面,针对低空飞行器的高速移动特性,需要研究链路增强、波束跟踪、时频同步、干扰协同等增强技术。通过引入多链路协同,将空地直连、空空直连等多条可用链路进行联合调度,实现负载均衡和业务连续性。同时构建适配低空场景的信道传输模型,利用AI自适应地学习和挖掘链路状态变化和用户行为变化内在规律。

通信覆盖增强技术方面,需要研究天线波束调整、系统参数调整、覆盖连续性优化、长距离通信等增强手段。通过提升空间覆盖的张角,在垂直方向扩展波束张角并优化波束指向,使位于空中300米以下高度的终端获得主瓣信号覆盖。同时通过精细化调整通信系统的关键参数,有效提升低空智联网的覆盖性能。

卫星接入技术对于地面网络无法覆盖的区域至关重要。需要研究精确波束指向、时频同步补偿、接入回传一体化等方面的技术。通过高精度GNSS与INS融合导航,并结合实时轨道预测与AI波束跟踪算法,实现低空飞行器天线的自动指向与快速波束切换。

飞行器间直接通信技术是低空安全运行的核心支撑。3GPP从R18开始引入了基于车联网(V2X)技术的A2X技术,用来解决低空飞行器与地面设施之间的通信和低空飞行器之间的直连通信。基于蜂窝体系,A2X把低空飞行器间直连通信做到了端到端身份认证、策略控制、QoS、安全、覆盖、移动性等统一运营。

空地融合组网技术需要结合空天地一体化组网,并利用智能优化和管理,实现网络的按需部署与高效运行。通过5G-A公网,5G-A低空专网,A2X通信网络和卫星通信网络实现全域覆盖。同时综合运用网络切片、服务化网络架构(SBA)及SDN/NFV等技术,实现智能优化和管理。

身份接入认证技术是确保低空飞行器系统安全、可靠、可控运行的核心基石。采用两级身份接入认证与授权机制,第一级是低空飞行器作为普通UE注册到移动通信网络的身份接入认证,第二级是低空飞行器接入低空飞行器交通管理系统的身份接入认证。

移动性管理技术需要解决低空飞行器在不同地面基站之间、地面基站与卫星之间以及卫星与卫星之间的移动性问题。通过部署专属的低空覆盖网络,考虑专用频点、专用小区、专用波束的部署方式,为低空飞行器提供主瓣覆盖,从而增加单个小区为低空飞行器的服务时间。

高效灵活的无线自组织技术需要设计拓扑自适应与智能路由、无线自组网的协议优化、边缘计算与协同处理、身份认证与攻击检测等技术。通过引入最优化理论、多目标决策模型、智能搜索算法以及Q-learning等强化学习策略,实现基于环境动态变化的实时路由调整。

低空网络节能技术涉及高效能源系统、可再生能源利用、智能调度、通讯节能技术、网络架构节能优化等方面。通过使用高性能电池、优化低空飞行器设计、利用太阳能、风能等可再生能源,以及通过智能调度技术优化飞行路径、合理分配任务等方式,降低能源消耗。

频谱分配与干扰管理技术需要研究通信、导航和感知等不同功能的高效资源分配,研究地面、低空和卫星网络之间的频率需求和频率共存及干扰抑制技术。通过动态频谱分配和智能频谱共享,提高不同功能和子网之间的频谱利用效率。

通信与导航融合技术重点研究低空飞行器的定位导航,以及精准起降场景下的解决方案。主要手段有A-GNSS、惯性导航、UWB定位、载波相位定位、智能超表面、AI定位等,通过多种定位技术融合定位,满足复杂环境下的低空飞行器的高精度定位需求。

通信与感知融合技术需要研究通感信号融合的帧结构设计、感知覆盖范围增强及感知精度提升等方面。通过扩展循环前缀或采用脉冲波技术,提高感知覆盖范围;通过多点协作、多频点协同、多数据源融合等方式,提高感知精度。

通信与智能融合技术从智能链路传输技术、多源数据融合与智能决策、数字孪生技术等方面解决。通过构建基于机器学习与深度学习模型的智能链路预测机制,融合历史信道/环境数据与实时CSI信息,对链路变化进行实时预测。

通信与算力融合技术需要合理部署边缘计算、云计算节点,并结合端侧的计算卸载与跨节点的计算迁移来实现算力协同与动态优化资源分配。通过将智能算力下沉至靠近任务现场的网络边缘,实现算力与网络的深度协同,最大限度减少数据传输时间。

空域安全管控技术包括全域动态感知、无人机反制、轨迹预测与避障优化、机载传感器避碰与协同避障、远程标识与直接通信避碰等。通过利用移动通信网络提供的感知功能,实现对低空飞行器及其环境的协同感知,突破传统雷达的局限。

四、低空智联网的未来发展趋势与挑战

随着"数字化、网络化、智能化"趋势的深入推进,"看得见、叫得到、连得上、导得准、管得住、罚得了"成为低空开放和低空产业发展的关键前置条件,对低空智联网能力提升提出更高要求。由5G-A地面移动网络、5G-A空域网络、卫星互联网、A2X通信、无线自组织网等组成的低空智联网,建立了无处不在的空天地一体立体覆盖通导监网络,是低空飞行器正常运行的基础保障。

未来低空智联网的发展将呈现以下趋势:一是技术融合加速,通信、导航、感知、计算等技术将深度融合,形成空天地多层次的通导感智算网络;二是标准化进程加快,国内外标准组织将进一步加强合作,推动低空智联网相关标准的制定和完善;三是应用场景不断拓展,从现有的物流、农业、安防等领域向城市交通、旅游观光、应急救援等更多领域延伸;四是产业生态逐步完善,设备制造商、网络运营商、平台提供商、应用开发商等各方将形成更加紧密的合作关系。

然而,低空智联网的发展也面临诸多挑战:一是技术挑战,包括覆盖不足、传输速率不够、导航定位不准、感知受限等问题;二是标准挑战,需要统一的技术标准和接口规范;三是安全挑战,需要确保低空飞行器的通信安全、数据安全和飞行安全;四是监管挑战,需要建立适应低空经济发展的监管体系和法律法规;五是成本挑战,需要降低设备成本、网络部署成本和运营成本。

中国信息通信科技产业集团(中国信科)作为国内信息通信领域的高科技大型央企,既是"低空经济"的服务消费方,也是"低空经济"的服务提供方和建设方,已从技术标准、设备研制、业务应用等方面为低空智联网做好了产业布局。中信科移动通信技术股份有限公司(信科移动)作为中国信科下属的主业公司,创新性地打造低空智联全系列解决方案,为产业发展筑牢基础设施底座。

信科移动的5G-A通感一体化系列产品集高容量通信、电子围栏等功能于一体,为低空经济安全、高效运行奠定坚实基础。在应急保障领域,信科移动创新推出"察打一体应急保障应用"方案,通过集成通感一体基站、低空管控平台与智能反制设备,实现预警、监控、处置的全流程闭环,提升应急响应与处置能力。此外,信科移动在低空安防、低空文旅、水空融合以及应急通信等场景打造了多项创新性业务应用,为低空经济发展注入澎湃新活力。

以上就是关于低空智联网的分析,从发展现状、应用场景、技术突破到未来趋势,我们可以看到低空智联网作为低空经济规模化发展的基础底座,正在迎来前所未有的发展机遇。随着技术的不断进步和政策的持续支持,低空智联网将为低空经济的发展提供坚实支撑,为我国经济社会的高质量发展贡献更多力量。

未来,中国信科将继续深耕低空智联网技术与规模产业落地,并与产业链上下游企业、科研机构等加强合作,共同打造低空智联网的产业生态,为低空经济的腾飞提供坚实的支撑。低空经济作为新质生产力的代表,展现出巨大的市场潜力和应用前景,预计到2025年,我国低空经济的市场规模将达到1.5万亿元,到2030年达到3.5万亿元,成为推动中国经济发展的重要支柱之一。


(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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