一、整体背景概览
随着无人机、eVTOL（电动垂直起降飞行器）等新型航空器快速发展，传统航空基础设施面临适配压力，亟需建设低空空域专用的下一代基础设施，以支撑：
- 城市空中交通（Urban Air Mobility, UAM）
- 无人配送、巡检、测绘等场景
- 多类型飞行器协同运行（载人+无人）
二、关键技术挑战与重点领域
1. 垂直起降机场设计（Vertiport Design）
定义：
Vertiport 是为 eVTOL、无人机等提供垂直起降、停靠、充电、转运等服务的小型机场。
关键挑战：
- 选址与城市融入：噪音、安全、地面交通接驳、避让现有建筑
- 标准化接口与模块化设施：便于不同厂商飞行器使用
- 电力与能源系统整合：充电/换电、可再生能源接入
- 数字化管理系统：对接UTM与城市交通网络
参考案例：
- 德国Volocopter 与新加坡合作的 Skyports vertiport 项目
- 美国Joby Aviation 设计的可复用模块化起降平台
2. CNS/ATM 系统（通信、导航、监视 / 空中交通管理）
定义：
CNS/ATM 是全球航空通信的基础架构，现在逐步向数字化、智能化方向发展，适配新型无人系统。
技术要素：
- 通信（C）：蜂窝网络（4G/5G）、卫星通信（LEO）、VHF/UHF等
- 导航（N）：GNSS（GPS/北斗）、地面增强系统（GBAS）、惯性导航等
- 监视（S）：ADS-B、雷达、视觉监视系统
- ATM 系统集成：融合有人/无人航空交通，支持高密度飞行环境下的动态空域管理
挑战：
- 覆盖盲区及城市峡谷（Urban Canyon）
- 实时性与可靠性保障
- 无人飞行器接入现有 ATM 系统的接口标准缺失
3. 无人机交通管理系统（UTM, Unmanned Aircraft System Traffic Management）
定义：
UTM 是一个高自动化、低人力干预的系统，管理低空无人机的运行，尤其在视距外（BVLOS）飞行场景中至关重要。
核心能力：
- 飞行计划提交与审批
- 动态空域划设与冲突检测
- 飞行器身份认证与轨迹追踪
- 与有人机 ATM 协调
挑战：
- 多运营方间的数据互通（interoperability）
- 大规模密集飞行时的空域分配与冲突解决机制
- 动态任务（如应急响应）的调度
国际标准/进展：
- 欧洲U-space、美国FAA Remote ID制度、中国低空空域试点政策
- 正向“UTM-ATM融合”发展
三、交叉技术趋势与未来发展方向
方向 | 应用技术 | 挑战 |
数字孪生 | 数字建模 + 仿真平台 | 空域管理可视化、预测能力 |
AI辅助决策 | 路径规划、交通预测 | 算法透明性与安全性保障 |
网络通信融合 | 5G/6G、边缘计算 | 时延控制、分布式系统设计 |
空地一体协同系统 | 地面+空中交通联动 | 多系统整合与调度标准 |
四、总结语句
- 当前低空基础设施的核心矛盾在于“新型飞行器的多样性与城市空域资源有限性之间的矛盾”。
- UTM 正推动从传统的静态空域管理走向动态、协同、数据驱动的智能管控体系。
- 建设下一代 Vertiport，不只是“建一个停机坪”，而是“打造一个融合能源、通信、交通于一体的城市节点”。