2024年低空經(jīng)濟專題報告：低空基建規(guī)劃先行-智慧空管重點建設

2024年低空經(jīng)濟專題報告：低空基建規(guī)劃先行_智慧空管重點建設1.低空基礎設施建設是支撐低空飛行的基石低空基礎設施是支撐低空飛行器順利升空和運營的關鍵，也是確保低空經(jīng)濟安全、高效率和高效益發(fā)展的技術基礎。作為低空飛行的基石，不僅保障了飛行活動的安全性，也是實現(xiàn)低空經(jīng)濟高效發(fā)展的技術基礎。隨著空域的逐步開放，低空新基建的建設變得尤為重要和迫切。為了應對空域改革帶來的新挑戰(zhàn)，如飛行高度降低、飛行密度增加、異構飛行器的耦合問題，以及從集中式向分布式轉變所帶來的頻譜、網(wǎng)絡和空域資源管理的難題。低空新基建的建設，不僅是對低空飛行器飛行活動的保障，更是推動低空商業(yè)化發(fā)展的重要前置投資。隨著政府工作報告中關于低空基建內容的逐步落實，各地正積極推進相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，行業(yè)催化機會仍然較多，并且這一環(huán)節(jié)也將率先顯現(xiàn)出訂單和業(yè)績的增長。低空基礎設施的建設是低空發(fā)展的基礎，也是目前迫切需要解決的問題。目前，低空發(fā)展尚處于初級階段，基礎設施建設不完善，缺乏統(tǒng)一標準，為行業(yè)發(fā)展提供空間。特別是低空空管系統(tǒng)的建設，對于應對低空復雜運行環(huán)境至關重要，是當前工作的重點難點。2.低空基礎設施可分為基礎設施運營及飛行保障2.1.“硬基建”支撐，“軟基建”賦能低空經(jīng)濟基礎設施可以分為“硬基建”和“軟基建”兩大類，大體對應“基礎設施運營”與“飛行保障”兩大塊?！坝不ā钡慕ㄔO直接關系到低空經(jīng)濟的物理基礎和運營效率，包括機場、起降站、通訊導航監(jiān)測設備等，為低空飛行器提供物理支持；“軟基建”則側重于技術、服務和數(shù)據(jù)管理，涵蓋數(shù)字化空域建設、空中保障服務和地面保障服務，依賴于“硬基建”的數(shù)據(jù)和平臺。“硬基建”和“軟基建”之間需要緊密協(xié)同，這種協(xié)同作用不僅提高了低空經(jīng)濟的運營效率，也增強了整個系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性?！坝不ā笔堑涂战?jīng)濟的支撐。包括通用機場、起降站等起降設施，以及通信、導航、監(jiān)視、氣象和地圖等信息基礎設施。地面保障設施涉及通用機場、起降場地、無人機起降平臺、大型起降樞紐、eVTOL起降場、直升機平臺、停機庫、中轉站、能源站和固定運營基地等。一些地區(qū)如江西共青城和蘇州，還計劃建設水上碼頭和水上機場。深圳和無錫則分別計劃建設無人駕駛航空器公共測試場和試飛測試基地，并申請專屬空域?！败浕ā睘轱w行活動賦能。低空經(jīng)濟是數(shù)字經(jīng)濟的一部分，對信息基礎設施要求高。它包括低空飛行服務平臺和監(jiān)管服務平臺，以及地面配套設施如維修站。飛行服務平臺為低空飛行器用戶提供飛行計劃處理、航空情報、氣象服務等。不同地區(qū)如安徽，正在建設省級低空飛行數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)跨省數(shù)據(jù)共享，支持空域劃設等。監(jiān)管服務平臺則面向監(jiān)管機構，具備流量管理、飛行計劃審批、風險預警等功能，是空中交通管理系統(tǒng)在低空領域的應用。2.2.各地資源稟賦不一，低空整體規(guī)劃設計先行低空經(jīng)濟作為一種新興的經(jīng)濟形態(tài)，由于缺乏前人經(jīng)驗可供借鑒，因此整體設計規(guī)劃是低空基礎設施建設的先行步驟。在規(guī)劃設計階段，基礎設施規(guī)劃設計能力主要包括宏觀形勢和政策研判，為地方政府提供低空產(chǎn)業(yè)發(fā)展的頂層智庫支撐。重點關注相關行業(yè)標準體系、通航基礎設施的安全性適用性和經(jīng)濟性以及產(chǎn)業(yè)集聚效應。具體來看，規(guī)劃設計與基礎設施建設位于低空經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈的上中游，規(guī)劃設計公司可為低空經(jīng)濟提供相關的政策咨詢、戰(zhàn)略規(guī)劃、標準制定、航路航線設計等服務。低空經(jīng)濟的發(fā)展因城市資源差異而多樣化，其基礎設施規(guī)劃需參考當?shù)刈匀环A賦個性化設計，重點考慮行業(yè)標準、安全性、經(jīng)濟性和產(chǎn)業(yè)聚集效應。地理、氣候、經(jīng)濟和社會因素是規(guī)劃設計的關鍵考慮點。例如，資源富集區(qū)適合發(fā)展低空旅游，而地理優(yōu)勢區(qū)則適合低空物流。規(guī)劃還需考慮經(jīng)濟水平、人口密度和交通狀況，以服務經(jīng)濟發(fā)展和居民需求。低空飛行基礎設施包括物理和信息設施，其建設要求更高，需結合地方具體情況，如地理位置、氣候和經(jīng)濟水平，以促進低空經(jīng)濟的高質量發(fā)展和提升區(qū)域競爭力。2.3.低空空管系統(tǒng)建設是當前工作的重中之重，空管智能化趨勢明顯2.3.1.空管系統(tǒng)乃飛行安全與秩序的根本，空中交通管制ATC是其核心空管系統(tǒng)為低空經(jīng)濟科技成長屬性賽道的重要部分，前期基建中優(yōu)先投入方向。隨著低空空域限制的逐步放開和低空飛行器的日益密集，原本相對簡單的空域交通管理任務變得日益復雜。這種變化不僅增加了對空管系統(tǒng)的需求，而且對其提出了更高的要求。為了有效管理高密度、高頻次、高復雜性的低空飛行活動，空管產(chǎn)品需求有望快速提升?？展芑A設施的建設是低空經(jīng)濟發(fā)展的前置基礎。深圳、安徽等多地政府出臺了政策支持低空基建，招標落地加速發(fā)展進程。空管系統(tǒng)是民航飛行安全與空中交通順暢運行的中樞，其概念廣泛，由“空中交通管理系統(tǒng)”與“通信、導航和監(jiān)控”兩大關鍵軟硬件構成?？罩薪煌ü芾硐到y(tǒng)(AirTrafficManagement,ATM)充當著整個空中交通管理的大腦，負責決策。通信、導航和監(jiān)控(Communication,Navigation,Surveillance,CNS)功能等基礎設施充當著整個交通管理系統(tǒng)的眼睛、耳朵和神經(jīng)系統(tǒng)，負責態(tài)勢感知和信息傳輸。空管系統(tǒng)中的每一塊組成部分都不可或缺，空中交通管制ATC協(xié)調和指揮所有飛行要素，是空管系統(tǒng)核心。空管系統(tǒng)中各個組成部分都各司其職缺一不可，它們共同構成了一個全面、安全且高效的空中交通管理系統(tǒng)?？展芟到y(tǒng)涉及系統(tǒng)繁多，ATC為連接這些系統(tǒng)的核心樞紐，ATC的職責覆蓋了從起飛到降落的整個飛行階段，它不僅涉及到與飛行員的溝通，還包括對空中交通的全面控制，確保空中交通的順暢和有序，通過協(xié)調和指揮所有飛行要素，確保了空中交通的安全性和效率。2.3.2.現(xiàn)行民航空管難以滿足低空復雜飛行環(huán)境，全球積極探索低空交通管理框架我國現(xiàn)行空管體系主要服務于運輸航空，難以適用于未來復雜的低空飛行環(huán)境，未來低空空管系統(tǒng)勢必得到更新與深化，成為未來重要增量方向。現(xiàn)有民航空管走的是輔助飛行員駕駛的技術途徑，未來低空交通呈現(xiàn)大流量、強耦合、高時變特點，所涉及空域多，層次多，數(shù)量多、體積小、任務復雜多樣，與傳統(tǒng)民航截然不同。鑒于低空交通的特殊性，現(xiàn)有民航空管系統(tǒng)無法直接適用，構建獨特的低空空管系統(tǒng)的需求尤為迫切。全球低空空中交通管理均處于起步階段，實踐呈現(xiàn)出多元化的發(fā)展態(tài)勢，但自動化、數(shù)字化趨勢明顯。美國開發(fā)了UTM框架，旨在提供非管制、面向服務的無人機空中交通管理服務，支持民營機構提供服務。歐洲各國則采用了U-Space公共無人機飛行系統(tǒng)，強調安全、高效地讓大量無人機進入空域，并將無人機分為開放、特許與審定三類進行管理。日本依托國家UTM項目，結合飛行情報管理系統(tǒng)和無人機服務提供商。各國對低空飛行的探索集中在確保飛行安全與提升空域管理效率方面。2.3.3.外圍監(jiān)視設備，多種方式協(xié)同工作，尚未形成一套成熟的技術路線通信，5G-A將是低空主要低成本保障性通信手段，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)憑借覆蓋優(yōu)勢補位。當前低空通信主要依賴無線、衛(wèi)星中繼和地面移動通信技術。無線通信通過數(shù)傳電臺或無線局域網(wǎng)實現(xiàn)，但面臨頻譜資源和通信延遲挑戰(zhàn)，且信號易受干擾；衛(wèi)星中繼通信利用北斗等系統(tǒng)，成本較高；4G作為地面移動通信，以其高速率、低成本和廣泛覆蓋，支持實時監(jiān)管和信號獲取，是當前低空主要通信手段，然而其無法有效覆蓋300米高度以上的通信需求，易出現(xiàn)信號中斷等問題。通過大規(guī)模天線陣列和波束賦形等新技術，可以切換更窄的波束朝向低空運行的航空器，從而優(yōu)化航路沿途的通信基站天線朝向，增強空中信號的覆蓋，另外結合5G-A等通信技術的波束覆蓋特點，完善現(xiàn)有基站的布局設計，確保低空通信的空間連續(xù)性，并縮短多地面站之間的通信切換時間，具備高帶寬、低時延、滿足更深低空縱深覆蓋的5G-A將是低空主要低成本保障性通信手段。1000米以上空域5G-A信號覆蓋有限，低空通信可能融合低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)因其全地域服務優(yōu)勢，有望在低空通信中發(fā)揮關鍵作用。導航，北斗衛(wèi)星導航為基，多種導航方式組合服務低空飛行定位。傳統(tǒng)雷達導航在低空300米以下空域受限于障礙物遮擋，因此基站定位、衛(wèi)星導航、雷達、視覺導航和慣導等技術的組合被考慮。全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)GNSS和增強導航系統(tǒng)SBAS/GBAS為航空器高精度定位服務的基礎，通用航空器北斗標配應用有望推進。北斗提供全天候三維坐標、速度和時間信息。SBAS通過差分修正加強衛(wèi)導精度和完好性。GBAS結合衛(wèi)導信號，如RTK技術，可達厘米級定位精度。針對復雜環(huán)境下導航定位漂移問題，可以采用基于圖像的導航系統(tǒng)、協(xié)作導航或信號以及地面基礎設施的輔助以提高定位精度。這些系統(tǒng)為航空器提供動態(tài)位置實時解算，全天時基準和授時通信服務，為低空定位支撐。監(jiān)視，基于公共航路的低空監(jiān)視網(wǎng)建設或將是技術底座，ADS-B為目前主要監(jiān)視手段，長期或為過渡技術。低空空域監(jiān)測設備已初步形成以低空監(jiān)視雷達為代表的非合作式監(jiān)視和以廣播式自動相關監(jiān)視ADS-B設備為代表的合作目標監(jiān)視兩大合作設備方向。在傳統(tǒng)雷達不足以監(jiān)視低空的背景下，非合作航空器一直是導致“黑飛”的主要原因，無論是合作對象還是非合作對象，都應具備被監(jiān)管能力。但如果對全國土范圍內的低空全域進行監(jiān)管，投資將非常巨大，因此低空公共航路監(jiān)視網(wǎng)建設非常重要。ADS-B具備成本低、覆蓋范圍廣等優(yōu)勢，但未來占大多數(shù)的微輕小無人機難以用雷達監(jiān)控，通過ADS-B技術，又可能會對現(xiàn)有民航形成干擾，并進一步加重ADS-B通信帶寬的負荷，即使ADS-B目前為主要監(jiān)視手段，長期或為過渡技術。開發(fā)克服ADS-B限制的先進監(jiān)視系統(tǒng)，更高的飛行自由度將需要更復雜的CNS技術支撐。更高的飛行自由度將需要更復雜的通導監(jiān)技術支撐。隨著飛行器需要在更復雜的空間環(huán)境中執(zhí)行任務，現(xiàn)有的通信、導航和監(jiān)視系統(tǒng)必須升級以滿足更高的性能標準。先進的通信技術確保了指令和數(shù)據(jù)的即時交換，精確的導航系統(tǒng)提供了可靠的定位和航線規(guī)劃，而全面的監(jiān)視技術則保障了對飛行器及其周圍環(huán)境的持續(xù)監(jiān)控。2.3.4.信息處理系統(tǒng)，數(shù)字化空域為自主化容量與流量管理奠定基礎低空空管智能化管理系統(tǒng)旨在解決高密度和大流量交通管制問題，并支持長期迭代升級?，F(xiàn)有管制模式主要依賴人工話音通信，難以滿足復雜交通需求，需轉向基于數(shù)據(jù)鏈的自主意圖協(xié)商，建立“地-空”、“空-空”決策模式?？沼蚬芾硇鑿墓潭▌澐洲D向基于性能的柔性管理，以適應時變空中交通態(tài)勢。流量控制也應從以地面為中心轉向航跡基礎的空域與流量協(xié)同決策。構建智能化管理技術體系，涉及航空器、空域、決策、運行四方面，包括智能互聯(lián)航空器、數(shù)字空域管理、大數(shù)據(jù)協(xié)同決策和智能代理監(jiān)督技術。目前，空中交通智能化管理尚處起步階段，缺乏成熟技術路線。數(shù)字化空域通過數(shù)字化建模和可視化重構，可提升空管的實時性和響應能力，為自主化容量與流量管理奠定基礎。數(shù)字化系統(tǒng)基于信息物理系統(tǒng)理念，有效聯(lián)接了空域管理、交通管制等航空要素，并通過計算模型優(yōu)化協(xié)同管理效能。在繼承傳統(tǒng)民航體系架構的基礎上，引入了數(shù)字化和自主化特點，如通信頻譜動態(tài)配置、基于性能的導航等。數(shù)字化空域還為高密度協(xié)同控制提供了可能性，通過數(shù)字網(wǎng)格空域技術，將空域沖突控制轉化為離散數(shù)字網(wǎng)格空間的概率預測控制問題，支持大規(guī)模對象的協(xié)同運行。低空智聯(lián)網(wǎng)可聯(lián)動全空域內通用配置要素，建立功能完善性能先進的低空監(jiān)視網(wǎng)絡，或為未來低空重要基建。該平臺整合了5G通信、物聯(lián)網(wǎng)、智能傳感、大數(shù)據(jù)等先進技術，以實現(xiàn)低空全域覆蓋的測控和通信網(wǎng)絡。通過雷達、無線電、衛(wèi)星導航等技術，低空智聯(lián)網(wǎng)能夠進行體系化監(jiān)測和控制，解決通信資源重復建設和頻點資源沖突問題。該平臺還研究了微動多普勒技術，以提高對低速、垂直飛行目標的探測能力。采用分布式傳感器和主被動監(jiān)測技術，實現(xiàn)了低空全域飛行目標的監(jiān)測和識別。低空智聯(lián)網(wǎng)作為新型基礎設施，旨在滿足高密度、大流量、多用戶場景下的通信、監(jiān)視和服務需求。2.4.總體規(guī)劃與細分技術能力或為低空基建壁壘，建設主體或需要相應資質低空基建要求在總體設計和細分技術方面具有高度的解決能力，重點在于能夠提供全面解決方案的總承包商，以及技術符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢的子系統(tǒng)供應商?？傮w設計需要綜合考慮空域管理、航空器設計、地面基礎設施布局等多個方面，以確保整個系統(tǒng)的高效運行和相互協(xié)調；細分技術包括航空器的動力系統(tǒng)、導航與控制系統(tǒng)、通信與數(shù)據(jù)傳輸技術等。未來低空基礎設施的規(guī)劃與建設可能會要求具備相應資質的企業(yè)參與。目前，低空基礎設施的設計規(guī)范和標準尚未完全確定，但考慮到其對公眾安全和日常生活的深遠影響，未來對設計規(guī)劃的資質要求或將與民航行業(yè)相仿，即只有那些擁有專業(yè)設計資質的企業(yè)才能承擔相關項目。2.5.深圳建設低空智能融合基礎設施，為全國低空基建先驅者深圳在低空基建方面處于全國前列，其低空智能融合基礎設施數(shù)字化智能化特征突顯，與傳統(tǒng)基于航路的空域管理和飛行管理存在本質區(qū)別，為其他省市樹立典范。深圳憑借其先進的應用實踐和強有力的政策支持，其低空經(jīng)濟的發(fā)展不僅有效解決了低空飛行的諸多挑戰(zhàn)，還為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)帶來了創(chuàng)新的賦能。2.5.1.低空飛行管控問題認知深化，建立低空智能融合基礎設施“四張網(wǎng)”深圳低空智能融合基礎設施建設起源于對低空飛行關鍵問題的認知深化，精細化智能低空基礎設施有助于低空空域的有效管控。智能低空基礎設施建設通過整合地面、空域和頻譜資源，優(yōu)化資源配置，降低企業(yè)成本，并通過標準化措施降低行業(yè)門檻。同時解決軍民航對低空飛行器的監(jiān)控難題，確保了飛行器的可見性、可聯(lián)系性和可管理性。此外，智能低空基礎設施通過數(shù)字化手段，提升了大規(guī)模高密度飛行的安全性、效率和經(jīng)濟性。還解決了多主體協(xié)同問題，為低空飛行的運營管理提供了技術手段，為低空經(jīng)濟相關法規(guī)、標準和政策的制定提供了數(shù)據(jù)支持。基于對管控問題的認識，深圳市正在構建一個由"設施網(wǎng)"、"空聯(lián)網(wǎng)"、"航路網(wǎng)"和"服務網(wǎng)"組成的低空智能融合基礎設施體系。"設施網(wǎng)"包括起降站、能源站等物理基礎設施，支撐低空飛行業(yè)務。"空聯(lián)網(wǎng)"是通信、導航、感知等信息基礎設施，實現(xiàn)低空數(shù)字化。"航路網(wǎng)"作為核心平臺，提供空域和飛行的數(shù)字化管理服務。"服務網(wǎng)"則是基于數(shù)字化管理服務構建的應用，賦能政府、空管、管理、運營、業(yè)務等多方。這"四張網(wǎng)"在開放性的基礎上，實現(xiàn)了統(tǒng)一標準、互聯(lián)互通和共享共用。2.5.2.低空空域數(shù)字化，實現(xiàn)時空資源的聯(lián)合調度，提升空域使用效率低空基建的核心思路是把低空空域從自然資源通過數(shù)字化和先進技術手段變成可計算、可運營的經(jīng)濟資源。低空經(jīng)濟的快速發(fā)展要求管理和服務必須實現(xiàn)全數(shù)字化、智能化以應對大規(guī)模、高密度的低空飛行帶來的復雜性。傳統(tǒng)人工管理已無法滿足需求，必須通過創(chuàng)新的數(shù)字化工具和智能化設計，對空域劃分和航道設計進行革新，以保障安全并提升空域系統(tǒng)容量和使用效率。低空智能融合系統(tǒng)應能支持各種飛行器和飛行模式，處理高密度、高頻次和高復雜度的低空飛行，同時滿足超過10萬架次的超大規(guī)模場景。此外，該系統(tǒng)還為政府提供有效的管理服務手段，確保飛行安全。低空智能融合系統(tǒng)將低空空域作為一個整體考慮，將其轉變?yōu)榭捎嬎愕臄?shù)字化空域，突破傳統(tǒng)空域與飛行管理的航路概念，適應低空經(jīng)濟發(fā)展需要，創(chuàng)新地對時空資源（而非僅對空間資源）進行聯(lián)合管理和調度，提供更多維度的優(yōu)化，提高空域使用效率。傳統(tǒng)的空域管理方法依賴于固定航道，這在飛行器數(shù)量較少時效率較高。但面對未來低空經(jīng)濟中飛行器數(shù)量的大幅增加，這種方法將導致航道密度過高，飛行安全和效率受到影響。低空智能融合系