低空经济 调研

低空经济 调研

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何为低空经济?即垂直高度在1000米以下,以民用有人驾驶和无人驾驶航空器为载体,以载人、载货及其他作业等多场景低空飞行活动为牵引,带动相关领域融合发展的综合性经济业态。通俗来讲,原本人们在地面进行的生活、生产和交通等活动和服务,可以更自由地在低空进行。

1. 垂直起降机场(Vertiport)设计

垂直起降机场是低空经济的关键基础设施,支持eVTOL(电动垂直起降飞行器)、无人机等航空器的起降和运营。其设计需兼顾安全性、效率和空间优化。

(1)核心设计要素

  • 物理结构
    • 最终进近和起飞区(FATO):硬质平整表面,能承受航空器下洗气流,确保排水良好3。
    • 接地离地区(TLOF):与FATO连续顺接,提供稳定起降平台。
    • 安全区:周边无障碍物,防止航空器碰撞,通常需满足障碍物限制面(OLS)要求3。
  • 分类
    • 起降点:仅1个机位,基本保障设施(如消防、气象设备)。
    • 起降站:多机位,含能源供应(充电/氢能)。
    • 起降枢纽:综合客货运枢纽,含指挥中心、机库、候机区等3。

(2)技术创新

  • 模块化与智能化
    • 英国Urban-Air Port的AirOne Vertiport采用模块化设计,集成AI管理系统,减少80%占地面积和50%安装成本1。
    • LG的数据驱动管理系统支持生物识别登记、电动汽车充电等增值服务1。
  • 数字化集成
    • 中国《eVTOL起降场技术要求》团体标准(2024年发布)规定通导监设备(如5G-A、ADS-B)的配置要求3。

(3)挑战

  • 净空条件:需避开军事禁区、高压线等敏感区域3。
  • 标准化:全球尚未统一eVTOL起降场标准,欧盟和中国的规范仍在演进13。

2. CNS/ATM系统(通信、导航、监视与空中交通管理)

CNS/ATM系统是保障低空飞行安全的核心,由通信(C)、导航(N)、监视(S)和空中交通管理(ATM)组成。

(1)通信(C)

  • 5G-A通感一体
    • 5G-A基站兼具通信与雷达感知功能,可追踪无人机位置(精度达10米级)6。
    • 中国移动已部署4400个北斗增强站,实现厘米级定位6。
  • 卫星通信
    • 北斗系统为无人机提供高精度导航,结合地基增强网络降低成本4。

(2)导航(N)

  • 多源融合导航
    • 惯性导航+视觉SLAM(如流亭机场试飞的抗干扰导航系统)7。
    • ADS-B(广播式自动相关监视)实现机-地、机-机通信4。

(3)监视(S)

  • 雷达与感知技术
    • 一次雷达(独立监视)和二次雷达(支持数据链通信)4。
    • 5G-A感知:通过电磁波反射分析目标位置,适用于“低慢小”无人机6。

(4)ATM(空中交通管理)

  • 智能化升级
    • 人工智能优化空域分配,如数字孪生空域管理系统8。
    • 中信证券预测,2027年中国低空空管市场规模将达456亿元2。

3. 无人机交通管理(UTM)

UTM系统是低空经济的“交通大脑”,需解决高密度、异构航空器的协同问题。

(1)关键技术

  • 空域栅格化
    • 将空域划分为三维网格,动态分配飞行权限4。
  • 地理围栏(Geo-fencing)
    • 电子围栏禁止无人机进入敏感区域(如机场净空区)6。
  • 动态航线规划
    • 算法优化无人机路径,避免冲突(如深圳美团无人机配送系统)6。

(2)行业应用

  • 物流配送
    • 美团无人机在深圳实现日均万单配送,效率提升40%6。
  • 城市安防
    • 中国联通与大疆合作,通过AI识别违规无人机并强制返航6。

(3)挑战

  • 标准化滞后:各国UTM系统互操作性不足(如美国NASA UTM与中国UOM平台差异)3。
  • 安全风险:2023年全球多起无人机干扰民航事件,需强化反制技术(如射频干扰、激光拦截)4。

4. 未来趋势

  1. 垂直起降机场网络化
      • Urban-Air Port计划5年全球部署200个Vertiport1,深圳目标2025年建成1000个起降点8。
  1. CNS/ATM与AI深度融合
      • 数字孪生空域+AI流量管理(如莱斯信息的智能空管系统)10。
  1. UTM全球化协作
      • 国际民航组织(ICAO)推动低空交通规则统一3。