《低空经济导论》课件 第12章 低空事业的技术前瞻

第12章低空事业的技术前瞻当电池、芯片与算法同时跨过临界点，100m以下的天空与1000m以浅的海域第一次被折叠进同一张数字地图。本章带领读者俯瞰低空经济的“技术全景”：从碳纤维桨叶到氢燃料电池，从北斗亚米级增强到量子加密数据链，从AI调度大脑到空海一体无人舰队——每一道技术闪电都在把“稀缺”重新定义：稀缺不再是土地，而是毫秒级的时空切片；竞争不再是吨位，而是比特率的算力密度。第12章低空事业的技术前瞻无论是eVTOL掠过城市天际，还是水下无人机潜入万米深渊，它们共用同一套能源、通信与智能底座，在空中、海面与水下编织出一条“立体互联经济带”。面向2035，谁能掌握空域容量管理、跨海协同与全球标准的话语权，谁就能让立体空间持续释放边际收益递增的新红利。第12章低空事业的技术前瞻01低空经济的前沿技术02强化学习在空域容量管理中的应用03低空经济中的海空一体化04量子通信在低空数据链的实验目录/CONTENTS05全球治理与“一带一路”低空走廊PART01低空经济的前沿技术低空经济融合了多项前沿技术。其中，·飞行器设计制造技术不断优化，采用新型材料实现轻量化与高强度的结合。

·能源动力技术向新能源方向发展，锂电池、氢燃料电池等逐渐替代传统燃油发动机。·飞行控制系统智能化程度不断提高，能够实现自主飞行和智能避障。·空中交通管理技术通过物联网、云计算和人工智能等手段，提升空域使用效率和飞行安全性。12.1低空经济的前沿技术·通信导航技术结合卫星通信与5G等，提供稳定高速的通信和精确导航。·探测感知技术利用雷达、光电设备等实现目标识别与环境监测。·作业专用技术针对不同应用场景如农业植保、电力巡检等不断优化。·大数据与人工智能技术助力飞行优化与设备维护。12.1低空经济的前沿技术飞行器设计制造技术是低空经济发展的基石，涉及空气动力学、材料科学、结构设计等多方面。其关键在于依据空气动力学优化外形结构以提高飞行效率，同时利用碳纤维等新型材料实现轻量化与高强度结合。当前飞行器设计制造技术已相对成熟，广泛应用新型材料如碳纤维等复合材料，实现飞行器轻量化与高强度结合。未来，将因3D打印、智能制造等技术的融入而更高效精准，推动性能卓越的新型飞行器（如eVTOL、超音速飞行器）不断涌现，满足低空经济多元化应用场景需求。12.1.1飞行器设计制造技术低空经济领域的能源动力技术主要包括传统燃油动力和新能源动力两种。传统燃油动力虽技术成熟，但存在燃油经济性差、排放高等问题，正逐渐被淘汰。新能源动力则以电动化为核心，包括纯电动、混合动力和氢能等技术路线。纯电动推进系统环保性好、能量效率高，是低空经济厂商的主流选择；混合电推进系统兼具提升能量转换效率和降低污染排放的优势；锂电池、氢燃料电池具有能量转换效率高、续航里程长、零排放等优点，适合用于对续航能力要求较高的大型无人机或eVTOL。12.1.2能源动力技术此外，固态电池等新型能源动力技术也在不断发展，有望为低空飞行器提供更强大的能源支持。同时，能源管理系统能够实时监测飞行器的能源消耗情况，智能调整能源分配，提高能源利用效率，延长飞行器的续航时间。未来，随着新能源技术持续优化，提高能源转换效率和储能密度。固态电池、核聚变能源等新型能源动力技术将逐渐涌现，在低空经济领域发挥越来越重要的作用。12.1.2能源动力技术低空经济领域的飞行控制系统技术是确保飞行器安全稳定运行的关键，也是低空经济稳健起步的根基。飞行控制系统通过传感器融合与智能算法实现精准操控，利用多种传感器实时采集数据，生成指令驱动电机或舵面调整飞行状态，使无人机在复杂环境中实现自动驾驶、姿态调整和智能避障。目前该技术已相对成熟，广泛应用于有人驾驶和无人驾驶的低空飞行器中，可靠地自动驾驶、精准的姿态调整以及智能避障等功能显著提高了飞行器的安全性和稳定性。12.1.3飞行控制系统技术未来，随着人工智能技术不断进步，飞行控制系统将更加智能化，能够实现精准飞行控制和避障功能，并与其他技术（如通信导航、探测感知）等技术深度融合，形成更加高效、可靠的飞行控制系统。飞行安全是低空经济发展的生命线，飞行控制系统技术作为低空飞行的“定海神针”，在农业植保、消防救援、测绘等无人机多种应用场景中发挥着至关重要的作用。12.1.3飞行控制系统技术空中交通管理技术已初步建立，能够实现对低空飞行器的有效管理和调度，合理规划航线，精准调配飞行流量。主要包括无人机飞行计划、空域分配和实时监控，其核心在于构建一个能够确保飞行安全与效率的系统。该技术通过对低空飞行需求的分析，结合地形和气象条件，为无人机和eVTOL等飞行器规划出安全高效的飞行路线，同时精准调配飞行流量，避免空中拥堵。此外，技术还涉及利用雷达、卫星定位等手段对飞行器进行实时监控和通信指挥，确保飞行器按预定航线飞行，并在出现异常时及时调整。12.1.4空中交通管理技术随着物联网、云计算、人工智能等技术的不断发展，空中交通管理技术正朝着智能化、高效化方向发展，新型空中交通管理系统如低空智联网、空域动态管理系统等逐渐涌现，为低空飞行器提供更便捷、更安全的飞行环境。同时，智能算法的应用可实时优化飞行路线，合理调配空域资源，缓解空域拥堵，保障飞行安全。低空经济综合枢纽的建设以及新一代低空飞行服务体系的完善，也为空中交通管理技术的发展提供了有力支持。12.1.4空中交通管理技术通信导航技术融合了多种先进技术为低空飞行器提供稳定通信和精确导航保障，包括卫星导航系统（如北斗、GPS）、惯性导航系统（INS）、视觉导航技术、5G/6G通信网络、卫星链路和专用数据链等。其中，卫星通信与5G-A技术结合，北斗低空增强系统提供亚米级定位。这些技术共同为飞行器提供高精度定位、实时通信和数据传输服务，确保飞行器在复杂环境下的安全飞行和任务执行，被广泛应用于农业植保、物流配送、城市空中交通等领域。未来，6G等先进技术应用将提升通信容量和可靠性，导航技术与AI、物联网融合实现更精准智能的低空导航。12.1.5通信导航技术探测感知技术是飞行器安全运行的关键，其中包括雷达、光电、声波探测器等设备，它们协同工作以提前发现危险并监测气象变化，可智能识别目标和实时监测气象，提升飞行安全性，为飞行决策提供关键信息。探测感知技术在复杂环境中至关重要，有助于飞行器规避障碍物、应对突发状况，从而提升飞行安全性。未来，随着人工智能和新型设备（如量子雷达、激光雷达）的应用，探测感知技术将进一步融合，高分辨率、多模态融合、智能化的探测感知技术成为发展方向，太赫兹雷达、量子传感器等新技术将提高目标检测精度、可靠性和实时性，为低空经济提供更多可能性。12.1.6探测感知技术作业专用技术已广泛应用于农业植保、电力巡检、物流配送等领域，显著提高了低空经济的应用效率和价值。12.1.7作业专用技术（1）农业植保。·精准施药技术：通过无人机搭载高精度喷洒系统，依据作物病虫害程度自动调节药量，减少农药使用30%以上，实现精准高效施药。·变量施肥技术：根据农田土壤肥力和作物生长状况的差异，自动调整施肥量，提高肥料利用率，降低农业生产成本，保护农业生态环境。·农田信息获取技术：利用多光谱无人机航拍快速生成农田NDVI指数图，精准识别作物长势差异；通过高精度测绘构建农田3D模型，辅助土地平整与灌溉规划。12.1.7作业专用技术（2）电力巡检。·高压线故障检测技术：采用先进的传感器和诊断设备，如高精度红外热像仪、紫外成像仪等，对高压线路进行实时监测，快速发现故障点和潜在隐患。·智能巡检技术：利用无人机自主飞行技术，按照预设航线对电力设施进行定期巡检，提高巡检效率和覆盖率，降低人工巡检风险。12.1.7作业专用技术（3）物流配送。·自动装卸技术：研发适用于无人机和eVTOL的自动装卸系统，实现货物的快速装卸和转运，提高物流配送效率。·智能路径规划技术：结合实时交通和天气信息，为物流飞行器规划最优配送路径，降低能耗，提高配送速度和准确性。12.1.7作业专用技术（4）消防救援。·火情侦察与定位技术：配备高分辨率红外热像仪和多光谱传感器的无人机，能够快速穿透烟雾，精准定位火源，为消防指挥中心提供实时火场信息。·灭火剂投放技术：研发高效的灭火剂投放系统，使无人机能够精确投放灭火剂到火源部位，提高灭火效率。12.1.7作业专用技术（5）测绘与监测。·高精度测绘技术：利用无人机搭载激光雷达、摄影测量相机等设备，获取高精度地形地貌数据，生成高精度数字地图和三维模型，广泛应用于城市规划、土地管理、环境监测等领域。·环境监测技术：通过无人机搭载气体传感器、水质监测仪等设备，对大气、水体、土壤等环境要素进行实时监测，快速获取环境数据，为环境决策提供支持。12.1.7作业专用技术（6）应急救援。·快速响应与搜救技术：配备高清摄像头、热成像仪和生命探测仪等设备的无人机，能够快速到达事故现场，进行搜索和定位被困人员。·物资投递技术：无人机可携带急救物资、食品、水等救援物资，快速投递到受灾区域，为受灾群众提供及时的援助。12.1.7作业专用技术未来，随着低空经济拓展，作业专用技术将持续优化创新，如自动装卸、精准施药等新技术将涌现，提供更高效专业的作业解决方案。此外，大数据与人工智能技术已初步应用于低空经济领域，实现了飞行计划智能优化、设备故障提前预测等功能。未来，将有更多新的大数据与AI技术涌现，为低空经济注入创新动力，实现更高水平智能化运营。12.1.7作业专用技术PART02强化学习在空域容量管理中的应用AI调度大脑中的强化学习在空域容量管理中具有重要应用，通过实时评估和动态调整，优化空域资源分配，提升空域容量和管理效率。12.2强化学习在空域容量管理中的应用实时监测空域流量、气象条件和飞行器状态等数据，精准评估空域状况，动态调整飞行计划，优化飞行路径和高度，确保飞行安全高效。（1）实时监测与数据分析：强化学习算法实时监测空域流量、气象条件、飞行器状态等多源数据，精准评估空域容量和拥堵状况。如气象变化或飞行计划调整时，迅速分析影响，为决策提供依据。（2）动态调整飞行计划：基于评估结果，强化学习动态优化飞行路径和高度，避免局部空域过载，确保飞行器安全高效运行。如调整后续航班起飞时间，缓解拥堵。12.2.1实时评估与动态调整通过强化学习为飞行器生成最优路径，结合预测与调整机制提前消解潜在冲突，提升空域效率并保障飞行安全。（1）最优路径规划：结合飞行器性能和空域限制，强化学习为每架飞行器生成最优路径，提升空域效率并降低冲突风险。如在城市复杂空域中，规划安全高效的飞行路线。（2）冲突预测与消解：预测潜在冲突，提前调整飞行器路径或速度，避免碰撞，保障飞行安全。如多架飞行器交叉相遇时，动态调整确保安全距离。12.2.2路径规划与冲突消解强化学习依据任务优先级和资源状况智能分配空域资源，并动态调度飞行任务，以提升空域运营效率。（1）智能资源分配：根据任务优先级和资源可用性，强化学习智能分配空域资源。如应急救援任务优先分配最优空域和航线，保障及时执行。（2）任务调度优化：动态调度飞行任务，提升空域整体运营效率。如在物流配送高峰，合理调度无人机，确保高效完成任务。12.2.3资源分配与任务调度强化学习通过持续学习优化和模拟评估改进空域管理策略，不断深化应用并融合新技术，向更智能、高效的协同化方向发展，成为现代化空域管理系统的核心技术。（1）持续学习与优化：不断学习历史数据和实时反馈，优化调度策略，适应空域变化和需求波动，提升管理效率。（2）模拟与策略评估：模拟不同场景，评估和改进策略。如在高流量空域模拟复杂情况，优化调度方案，提高应对能力。12.2.4系统优化与策略改进强化学习在空域容量管理中的应用不断深化，从简单场景拓展到复杂环境，与其他技术融合提升性能。未来，强化学习将向更智能、高效、协同化方向发展，成为现代化空域管理系统的核心技术之一，为空域容量管理提供更强支持。12.2.4系统优化与策略改进案例1：电信“星巡”平台：中国电信的“星巡”低空服务监管平台融合强化学习与算力基础设施，提升空域协同与信息服务能力，已在全国多地应用，有效优化空域资源和管理效率。案例2：低空经济数字大脑：某些低空经济数字大脑系统采用强化学习实现智能调度。通过学习飞行器状态和空域数据，实时优化路径和资源配置，提高空域利用率和飞行安全。12.2.4系统优化与策略改进PART03低空经济中的海空一体化低空经济中的海空一体化技术融合了低空经济与海洋经济，是信息传递、飞行器导航、目标定位等技术的综合性应用。通过水上eVTOL和无人艇的协同作业，结合智能自组网、跨域协同控制和抗干扰通信等技术，实现海空领域的高效任务执行和资源利用，广泛应用于海洋监测、应急救援、港口作业、军事作战等领域，标志着从跟随到引领的重大突破，为海洋开发和利用提供了新的思路和技术支持。12.3低空经济中的海空一体化海空一体化技术是融合信息传递、飞行器导航、目标定位等多项技术于一体，应用于海空协同作战、智能无人系统、低空经济等领域的综合性技术（见图12-1），是低空经济和海洋经济融合发展的新模式。它涵盖了跨域协同、智能控制、多源信息融合等方面，旨在实现海空领域的高效任务执行和资源利用。12.3.1海空一体化技术

图12-1海空一体化12.3.1海空一体化技术1.技术进展水上eVTOL和无人艇技术在绿色、高效、自主化等方面不断进步，广泛应用于多领域场景。（1）水上eVTOL：具有垂直起降、低噪音、零排放等优点，适合水域环境起降和作业。例如，亿航智能的EH216-S型载人无人驾驶航空器已完成深圳至珠海的跨海跨城试飞。未来，水上eVTOL将更高效、安全、环保。一方面，优化气动设计、采用轻量化材料等，提高飞行性能和能源利用效率；另一方面，借助先进传感器技术、智能飞行控制系统等，增强自主飞行能力和安全性。12.3.1海空一体化技术（2）无人艇：技术取得显著进步，具备自主航行、远程控制、多任务执行等能力。小型无人艇可用于侦察、巡逻，中型艇用于作业，大型母舰式艇可支持编队作战。例如，在海南的“海空潜”无人装备智能协同演示中，V30无人艇展示了自主规划航路、自动避障等多种性能。未来，无人艇将更加智能化、多功能化。搭载先进传感器和武器系统，执行更复杂的任务，如海洋监测、资源勘探、海上搜救、军事侦察与作战等。同时，无人艇的集群技术也将不断发展，实现多艘无人艇的协同作业。12.3.1海空一体化技术2.协同技术智能自组网、跨域协同控制和抗干扰通信技术共同提升水上eVTOL与无人艇在复杂环境中的高效通信、协同作业与任务执行能力。（1）智能自组网技术：采用基于软件定义网络（SDN）的混合组网架构，具备动态拓扑感知与自适应路由、多频段自适应切换、网络资源动态分配与负载均衡等特征。使水上eVTOL和无人艇之间能够实现快速、稳定、高效的通信连接，确保协同作业的顺利进行。12.3.1海空一体化技术（2）跨域协同控制技术：包括分布式任务分配算法、协同路径规划与避碰、跨平台数据融合处理等。通过这些技术，水上eVTOL和无人艇可以根据任务需求和实时环境信息，自动进行任务分配和路径规划，实现精准的协同作业。（3）抗干扰通信技术：如跳频/扩频通信、认知无线电技术、MIMO多天线技术等。这些技术能够有效提高协同系统在复杂电磁环境下的通信可靠性，确保水上eVTOL和无人艇之间以及与地面控制中心之间的信息交互不受干扰。12.3.1海空一体化技术3.应用场景海空一体化的主要应用场景如下。（1）海洋监测：水上eVTOL与无人艇协同可以实现对海洋环境的立体监测。无人艇在海面进行水质监测、水文观测等，水上eVTOL在空中进行大气监测、海洋生态调查等，两者结合能够获取更全面、准确的海洋环境数据。（2）应急救援：在海上应急救援场景中，水上eVTOL可快速抵达事故现场，进行人员搜索和物资投放；无人艇则可对事故海域进行现场勘查和救援辅助。12.3.1海空一体化技术（3）港口作业：协同系统可用于港口的巡逻、安检、物流运输等作业。无人艇在港口水域巡逻，检查船舶安全和航道状况；水上eVTOL可在港口上空进行监控和指挥调度，提高港口作业的安全性和效率。（4）军事应用：在军事领域，水上eVTOL与无人艇协同可用于海上侦察、反潜作战、海上封锁等任务。无人艇在海面进行隐蔽侦察和目标跟踪，水上eVTOL则在空中提供空中支援和情报中继，增强军事作战的协同性和打击效果。12.3.1海空一体化技术水下无人机也称“无人水下潜航器”（UUV），它已经从冷战时期的军事侦察工具，演变为今天覆盖科研、商业、渔业、救援乃至国防的“多面手”。12.3.2水下无人机技术1.核心技术瓶颈与突破水下无人机正从“会潜水的相机”进化为“会思考、能集群、长航时”的海洋智能机器人，科研、商业与军用边界日益模糊，未来十年将是黄金扩张期。（1）通信与定位：电磁波水下衰减快，绝大多数设备只能依赖声/光。西北工业大学2023年发布“领航者”光学智能导引系统，用多象限测角＋光学导引，把回收精度提升到“厘米级”。（2）能源与续航：目前消费级产品普遍2~5h，科研级AUV通过高密度锂电池与导流电机已做到150min~6h不等。12.3.2水下无人机技术（3）传感器融合：主流配备压力、温度、声呐、4K/8K相机，高端型号加激光扫描、磁力计、AI实时去雾/色彩增强。（4）集群协同：美国SwarmDiver已实现40只以上“蜂群”协同，单只75cm/1.7kg，最大50m深度，用于羽流跟踪与3D数据网络。12.3.2水下无人机技术有研究分析，2025~2030中国民用/商用UUV（含ROV+AUV）将从35亿元增至200亿元，年复合增速大于20%。从技术路线看：（1）2025：自主导航、20%续航提升；（2）2026：多传感器实时融合；（3）2027：AI识别＋故障自诊断；（4）2028：DARPA级深海耐压壳商业化；（5）2029：量子通信/计算与UUV协同。（6）2030：中国：约637~700亿元（≈103亿美元），2025-2030CAGR25~28%；全球：约160-170亿美元，2025-2030CAGR15~17%。12.3.2水下无人机技术到2030年，水下无人机将完成“千米-小时”到“万米-天”的跨越：能源、材料、AI、通信四大瓶颈集体突破，使中国乃至全球水下经济从“信息收集”升级为“深海作业平台”，成为继低空经济之后，又一个万亿级“蓝色GDP”新引擎。12.3.2水下无人机技术2.水下无人机与低空经济把“水下无人机”和“低空经济”放在一起，看似风马牛不相及——一个在海里，一个在天上。但产业链、数据链、场景链正在把它们拧成一股新的增长极，主要体现在“基础设施共用、数据互补、场景融合、产业共振”四个方面。事实上，低空经济不只是“低空”的经济，而是“低空空域+近海水域+水下空间”的立体经济；水下无人机与空中无人机正在共用技术底座、共享数据价值、共建运营场景，成为低空经济从“空中”走向“空海一体”的第二增长曲线。12.3.2水下无人机技术（1）水上无人机的主要应用场景。水下无人机的主要应用场景如下。①科研与环境：海洋测绘、温盐深剖面、珊瑚/渔业资源普查。②商业与救援：水下搜救、船体检查、水产养殖监控、直播拍摄。③国防与安全：反水雷、港口防护、情报侦察。例如俄乌战争中TLK系列已投入实战。12.3.2水下无人机技术俄乌战争中，乌克兰使用了多种TLK系列水上无人机，例如：·TLK-150：这是一款自杀式水下无人艇，其弹头的确切重量尚未披露，估计在20kg到50kg之间，无人艇长2.5m，作战距离为100km。它配备了用于昼夜作战的摄像头和热成像仪、GPS和通信天线，所有这些都位于突出水面的桅杆上。2023年亮相的最新版本与之前相比发生了明显变化，电动机位置移至艇体后部，艇体和方向舵也发生了重大变化，使其整体更流线型，更接近于能够批量生产的版本。12.3.2水下无人机技术·TLK-400：它的长度为4到6m，射程为1200km，可携带重达500kg的弹头。2024年6月3日，乌克兰使用TLK-400无人潜航器成功绕过俄罗斯部署的10道浮动屏障和水下声呐监测系统，精准爆破了克里米亚大桥桥墩底部支撑结构。·TLK-1000：它是TLK系列中最大、最强大的型号，长度为4到12m，作战范围达2000km，可携带高达5000kg的有效载荷。其制导系统包括被动声纳，可使用水听器系统识别和测向水下和水面物体。12.3.2水下无人机技术TLK系列无人机的战术意义如下。①非对称作战优势：乌克兰在海上力量相对薄弱的情况下，利用TLK系列水上无人机等非对称作战手段，对俄罗斯海军舰艇、港口设施和海上战略目标等构成了较大威胁，迫使俄罗斯黑海舰队改变作战态势，一定程度上扭转了乌军在海上的不利局面。②多样化作战运用：TLK系列水上无人机既可以用于情报收集、侦察监视等任务，又能执行自杀式攻击任务，对敌方的军港、跨海大桥、锚泊的军舰等固定目标以及航行中的水面舰艇等进行打击，丰富了乌军的作战手段和战术选择。12.3.2水下无人机技术③制衡俄黑海舰队：据环球时报此前报道，乌军利用无人机和无人艇的组合，包括TLK系列水上无人机，击毁了黑海舰队三分之一的舰艇，从而制衡了俄黑海舰队的优势。12.3.2水下无人机技术（2）基础设施共用：空海一体“硬底座”。低空经济背景下的水上无人机应用，体现了空海一体的基础设施共用，在通信、能源补给、维护方面降低成本、提升效率。·通信与导航：5G/北斗/声光融合链路成为标配。深圳南山正在建设的“低空数字孪生平台”已把水下声学基站纳入同一时空基准，实现“空-海-潜”统一坐标、统一时钟。12.3.2水下无人机技术·能源补给：海上风电、岛礁微电网既给eVTOL起降平台供电，也给水下无人机码头充电，降低重复建设成本。·维护网络：广州南沙提出“空海一体维保中心”，共用机库、检测线和备件仓，单台设备年度运维费可下降20%。12.3.2水下无人机技术（3）数据互补：低空感知+水下洞察=全剖面数字孪生。低空经济背景下的水上无人机应用，体现了空海一体的数据互补。•低空无人机负责0~300m的可见光、红外、SAR成像；水下无人机负责0~1000m的温度、盐度、声学成像。二者在边缘计算节点实时融合，用于深圳湾赤潮预警和珠江口航道疏浚监测。•玉林市低空经济产业园把水下无人机测得的海底地形，与无人机航测的岸线地形拼接，生成“海陆一体三维底图”，为风暴潮漫滩模型提供10cm级精度数据。12.3.2水下无人机技术（4）场景融合：应急救援、文旅演艺、城市治理·应急救援：2025贵阳车展演示了“空海协同救援”流程——eVTOL抛投救生筏，水下无人机确认落水者位置并引导救援，整体响应时间由45min缩至12min。·文旅演艺：深圳南山“上天入海”灯光秀，由200架空中无人机+30台水下无人机协同完成，空中编队与水下光球实时联动，打造“跨介质光影秀”IP。·城市治理：水利工程巡检中，空中无人机查坝体裂缝，水下无人机查闸门锈蚀，两者数据在BIM模型中叠加，形成“一张图”闭环管理。12.3.2水下无人机技术（5）产业共振：同一条链上的两种“飞行器”。低空经济背景下的水上无人机应用，达成了空海一体的产业共振。•产业链：电机、电池、复合材料、导航芯片高度重叠；广州南沙把“水下推进器”与“空中螺旋桨”放在同一园区内协同打样，研发周期缩短30%。12.3.2水下无人机技术•标准体系：深圳已启动《低空经济与水下无人系统协同技术规范》地方标准立项，涵盖通信协议、数据格式、应急接口，2026年发布。•资本热度：2024年深圳南山低空经济母基金首次把“水下智能装备”纳入子基金投向，单笔最高3000万元，已投吉影科技、潜行创新两家水下无人机企业。12.3.2水下无人机技术2025年2月20日，海南省海洋厅在三亚南山港海域成功完成了首次海面-水下-空中三维空间无人装备自主协同演示验证，旨在展示我国在海洋无人系统跨域协同领域的最新成果，提升海洋监测、应急救援等能力。演示中，无人机、无人艇等设备通过智能自组网技术、跨域协同控制技术和抗干扰通信技术等协同技术，实现了海洋监测、海上搜救等多种应用场景的协同作业，展示了我国在海洋无人系统跨域协同领域的最新成果。12.3.3

典型案例：“海空潜”无人装备智能协同演示（1）协同技术应用。·智能自组网技术：采用基于软件定义网络（SDN）的混合组网架构，实现无人机、无人艇等设备之间的动态拓扑感知与自适应路由，确保通信的稳定性和高效性。·跨域协同控制技术：通过分布式任务分配算法和协同路径规划与避碰技术，实现无人机和无人艇的精准协同作业。例如，在海空一体救援场景中，无人机率先抵达现场进行搜索和定位，无人艇随后到达进行救援，两者密切配合，提高救援效率。12.3.3

典型案例：“海空潜”无人装备智能协同演示·抗干扰通信技术：利用跳频/扩频通信、认知无线电技术等，克服海面多径效应和盐雾腐蚀对信号质量的影响，确保协同系统在复杂电磁环境下的通信可靠性。12.3.3

典型案例：“海空潜”无人装备智能协同演示（2）应用场景。·海洋监测：无人机负责大范围快速巡查，无人艇进行定点采样，数据实时回传至岸基中心，构建立体化监测系统，为海洋环境保护和资源开发提供数据支持。·海上搜救：无人机率先抵达现场，快速定位落水者并抛投救生设备，无人艇随后到达进行人员救援，通过自组网实现多单位协同，提高搜救效率和成功率。12.3.3

典型案例：“海空潜”无人装备智能协同演示·协同布设浮标：无人机自动缆降ARGO浮标入水，实现浮标的快速、高效布放，对海洋环境监测和数据采集具有重要意义。该演示验证标志着我国在海洋无人系统跨域协同领域实现了从跟随到引领的重大突破，为未来的海洋开发和利用提供了新的思路和技术支持，也为其他地区和领域开展类似协同作业提供了宝贵的经验和借鉴。12.3.3

典型案例：“海空潜”无人装备智能协同演示在中国科学院海洋先导专项和南海环境变化专项支持下，沈阳自动化所开展了海空一体化立体协同观测联合试验，旨在实现从空中、海面、水体到海底的立体协同观测，提升我国海洋观测和研究能力。海空一体化立体协同观测应用的技术如下。（1）智能自组网技术：构建海空一体化立体协同观测系统，实现了指挥中心-“云鸮100”无人直升机-“GZ-01”无人水面艇-“远征二号”AUV双向通讯功能，指挥中心具备对多平台实时监控和远程指挥的能力。12.3.4

典型案例：海空一体化立体协同观测联合试验（2）跨域协同控制技术：通过协同路径规划与避碰技术，实现无人机、无人艇和水下机器人等多种设备的精准协同作业。如在试验中，无人艇在弱通讯状态下实现了对“远征二号”的自主跟踪，无人机在低空近海复杂环境下实现了对海上快速移动小目标的精准跟踪和调查取证。（3）抗干扰通信技术：采用先进的通信技术，确保在复杂环境下的有（无）线异构组网，多个监控节点（无人机、无人艇和指挥监控平台）数据无干扰远距离大速率传输。12.3.4

典型案例：海空一体化立体协同观测联合试验海空一体化立体协同观测联合试验的场景如下。（1）海洋环境监测：通过“海翼300”水下滑翔机等设备，实现近岸海洋环境数据测量，获得大量浅海温盐剖面数据，为海洋环境研究和保护提供数据支持。（2）深海协同采样：博雅工道ROV与无人艇协同进行海底采样作业，该水下机器人最大潜深可达500m，具备快速布放回收能力，可根据不同作业需求搭载声、光、磁、机械臂等作业载荷，为深海资源勘探和科学研究提供支持。12.3.4

典型案例：海空一体化立体协同观测联合试验该试验在国内首次构建了海空一体化立体协同观测系统，代表了该领域的技术潮流和发展方向，其体系化理念对智能无人系统的学科技术发展起到了示范、引领和推动作用，为我国海洋科学研究和海洋资源开发提供了新的技术手段和解决方案。12.3.4

典型案例：海空一体化立体协同观测联合试验PART04量子通信在低空数据链的实验量子通信应用于低空数据链，主要是利用其不可破解的加密特性，确保低空飞行器通信的安全性和抗干扰能力，量子通信网络如图12-2所示。例如，南京大学研发的“量子无人机”可作为量子通信网络的节点，维持空-地数据链，即使在复杂环境下也能安全传输数据。此外，量子通信技术还可与其他技术结合，如构建“北斗+量子通信”数据链，实现无人机集群的实时协同控制。未来，量子通信将助力低空数据链向更安全、高效的方向发展，满足低空经济和相关领域的需求。12.4量子通信在低空数据链的实验

图12-2量子通信网络12.4量子通信在低空数据链的实验量子通信在低空数据链的实验主要包括地面站、空中平台（如无人机）以及相关量子通信设备。地面站配备高精度的光学望远镜、激光发射与接收系统、量子态制备与测量装置等，用于产生和发送量子信号，以及接收来自空中平台的回传信号。空中平台则搭载小型化的量子通信终端，包括光学天线、跟踪瞄准系统、单光子探测器、量子存储器等关键部件，以实现量子信号的接收、存储和转发功能。12.4.1实验平台搭建在搭建过程中，需要对各个设备进行精确校准和优化。例如，光学望远镜的焦距、光轴对准等参数需要根据实际通信距离和大气条件进行调整，确保量子信号能够高效地耦合到望远镜系统中。激光发射系统的波长、脉冲宽度、功率等参数也需要根据量子通信的要求进行选择和稳定控制，以提高量子信号的质量和传输效率。同时，无人机平台的飞行控制系统需要与量子通信终端进行深度融合，保证在飞行过程中量子设备的稳定性，减少因平台运动导致的量子信号抖动和损耗。12.4.1实验平台搭建首先进行的是量子信号的上行传输实验，即从地面站向空中平台发送量子信号。实验中，地面站产生一系列纠缠光子对，其中一束光子作为信号光子向上发射，另一束光子作为参考光子保留在地面站用于后续的关联测量和密钥提取。在发射过程中，通过精确的光学瞄准和跟踪系统，确保信号光子能够准确地进入无人机平台的接收光学天线。无人机平台上的单光子探测器对接收到的信号光子进行测量，并将测量结果通过经典通信链路反馈回地面站。12.4.2量子信号传输实验同时，地面站对参考光子进行相应的测量，通过比较两者的测量结果，验证量子纠缠的保持情况以及量子信号在大气传输过程中的质量。接下来是量子信号的下行传输实验，即从空中平台向地面站发送量子信号。无人机平台作为信号源，产生量子比特序列，并通过其光学发射系统将信号发送回地面站。地面站使用高灵敏度的单光子探测器接收信号，并对量子比特进行测量和解码。为了评估信号传输的性能，测量关键指标包括量子比特误码率（QBER）、信号强度、传输速率等。通过对比不同大气条件下的实验数据，分析大气湍流等因素对量子信号传输的影响，为后续的补偿技术和优化方案提供实验依据。12.4.2量子信号传输实验在完成单链路的量子信号传输实验后，开展网络组网实验，构建由多个地面站和空中平台组成的量子通信网络。实验中，模拟不同的网络拓扑结构，如星型、链型、网状型等，研究量子信号在网络中的路由选择和中继传输策略。通过在空中平台之间以及空中平台与地面站之间建立量子链路，实现量子密钥在多个节点之间的分发和共享。最终，实验验证了空中量子网络的可行性，并对实验结果进行了深入分析。12.4.3网络组网与密钥分发实验实验数据表明，在一定的条件下，空中量子网络能够实现量子信号的稳定传输和量子密钥的安全分发，量子比特误码率等关键指标满足量子通信的基本要求。这些实验成果不仅验证了理论方法的正确性，也为未来大规模部署空中量子网络提供了宝贵的经验和数据支持。12.4.3网络组网与密钥分发实验下面是关于量子通信在低空数据链的一些实验。案例1：南京大学的量子无人机实验。南京大学的科学家设计出一种八旋翼无人机平台，搭载量子通讯系统后起飞重量为35千克。实验中，该无人机可悬停在半空中实现设计功能，每次工作时长为40min，能够维持两条长度各为100m左右的空-地数据链，并在白天、晴朗的夜晚甚至雨夜接收和传输数据。不过该系统也面临一些挑战，如可能会将来自太阳这类光源的散射光子误认为损失的纠缠态光子，且大气湍流可能会大幅削弱量子通讯的质量。12.4.4量子通信在低空数据链的实验案例案例2：烽火电子的低空通信项目。烽火电子中标2.3亿元低空通信项目，在湖南布局低空飞行服务站，参与构建覆盖50+城市的量子通信网络，其太赫兹通信样机实现100Gbps传输速率。案例3：中国电信上海公司的量子OTN加密专线应用。12.4.4量子通信在低空数据链的实验案例案例3：中国电信上海公司的量子OTN加密专线应用。中国电信上海公司携手民航华东空管局，联合中电量子集团、中国电信安徽公司等多方力量，在上海与安徽两地率先开通“首例基于空管大数据的GNSS信号智能监测与分析平台应用的量子OTN加密专线”。该技术融合了QKD技术，可将上海和合肥之间不同类型的数据安全汇聚及高效分发，实现了跨区域空域协同，首次在数据链路中全程应用量子加密技术，确保监测数据不被拦截、篡改或滥用。12.4.4量子通信在低空数据链的实验案例PART05全球治理与“一带一路”低空走廊在全球治理背景下的“一带一路”低空走廊是“一带一路”倡议在低空经济领域的具体实践，旨在通过建设和完善低空基础设施，加强低空经济领域的国际合作，推动全球低空经济的协同发展。相关内容如下。（1）“一带一路”东南亚：中国发起“一带一路低空走廊基金”，首期20亿美元用于东南亚岛屿间无人机港口建设，推动形成“东方研发+全球应用”新范式。同时，中国低空农业技术在东南亚的推广应用，使当地小农户收入平均提高65%，成为消除农村贫困的有效工具。12.5全球治理与“一带一路”低空走廊（2）中亚：在哈萨克斯坦建设“低空经济枢纽”，集成北斗地基增强站、5G通信基站、无人机起降坪，形成半径50公里的服务网络。（3）非洲：亿航智能EH216-S型载人无人驾驶航空器有望在2026年实现商业化运营，非洲疫区或将迎来新疆的eVTOL驰援。（4）全球治理：中国主导的《低空交通国际通用标准》（草案）提出三大核心：动态地理围栏、电子身份识别、风险共担机制，推动全球低空经济的规则制定和治理。12.5全球治理与“一带一路”低空走廊“一带一路”低空走廊是指在“一带一路”倡议沿线国家和地区，通过建设和整合低空基础设施、制定统一的低空交通规则、促进低空技术和产业合作，形成的连接各国的低空交通和经济网络。其目标在于是促进“一带一路”沿线国家在低空经济领域的互联互通和协同发展，加强各国之间的贸易往来、人员交流和经济合作，提升区域经济一体化水平，推动全球经济的平衡和可持续发展。12.5.1“一带一路”低空走廊的内涵与目标（1）基础设施建设。在马来西亚、哈萨克斯坦等关键节点建设“低空经济枢纽”，集成北斗地基增强站、5G通信基站、无人机起降坪等设施，形成半径50公里的服务网络，为低空飞行提供精准的导航和通信支持。沿线国家和地区应共同规划和建设低空交通网络，包括低空航线、起降点、维修保养设施等，确保低空飞行的安全和高效。同时，加强交通基础设施的互联互通，促进低空交通与地面交通、海上交通等其他运输方式的无缝对接。12.5.1“一带一路”低空走廊的内涵与目标（2）规则制定与标准输出。据中国智库披露，中国正牵头起草《低空交通国际通用标准（草案）》，提出动态地理围栏、电子身份识别、风险共担机制三项核心内容，目前草案已提交ICAO/ISO技术委员会讨论，尚未正式发布。这些标准有助于减少跨境低空飞行的技术壁垒，提高飞行安全性和管理效率。各国应加强在低空经济领域的法规政策协调，制定统一的适航认证、飞行规则、安全监管等政策法规，为低空经济活动提供明确的法律框架和保障。12.5.1“一带一路”低空走廊的内涵与目标（3）技术创新与产业合作。加强“一带一路”沿线国家在低空技术领域的创新合作，共同开展低空飞行器研发、飞行控制系统改进、新能源应用等关键技术的研究和开发。促进低空经济相关产业的协同发展，构建完整的产业链。各国可根据自身优势，发展低空飞行器制造、运营服务、维修保养、培训教育等产业环节，形成产业集群和协同效应。12.5.1“一带一路”低空走廊的内涵与目标（4）安全与风险管理。各国应共同建立低空安全保障体系，加强低空飞行的安全管理和风险防控。包括建立统一的低空飞行监控系统、应急救援机制、飞行安全标准等。建立风险共担机制，设立区域性低空事故保险池，降低企业出海风险，提高低空经济活动的稳定性和可持续性。12.5.1“一带一路”低空走廊的内涵与目标“一带一路”低空走廊的建设将进一步加强沿线国家之间的互联互通，促进贸易往来和人员交流，推动区域经济一体化进程。通过技术创新和产业合作，提升“一带一路”沿线国家在低空经济领域的整体竞争力，创造新的经济增长点。有助于推动全球治理体系的变革和完善，促进国际合作和多边主义的发展，构建更加公平、合理的全球经济秩序。12.5.1“一带一路”低空走廊的内涵与目标案例1：中国-马来西亚低空经济合作：中国与马来西亚在低空经济领域开展了广泛合作，包括无人机物流、低空旅游等项目。在马来西亚建设低空经济枢纽，集成北斗地基增强站、5G通信基站等设施，提升了当地的低空飞行能力和管理水平。案例2：中国-哈萨克斯坦低空走廊建设：中国与哈萨克斯坦在“一带一路”倡议下，共同推进低空走廊建设。在哈萨克斯坦建立低空飞行服务站，提供飞行计划审批、空中交通管制等服务，促进了两国之间的低空经济交流与合作。12.5.1“一带一路”低空走廊的内涵与目标跨境低空物流走廊的可行性在政策支持、技术方案、经济价值、空域管理、生态与环保效益、跨境合作与市场潜力等多个方面得到体现，有望为低空经济带来新的增长点。（1）政策支持。·国家政策导向：低空经济作为战略性新兴产业，得到了国家层面的重视和支持。国家发展改革委等部门推动绿色低碳发展，设立节能减排专项资金，支持项目实施和研发，这为跨境低空物流走廊的建设提供了政策依据和发展机遇。12.5.2跨境低空物流走廊的可行性·地方政策扶持：如北京对分布式光伏、新能源供热等项目给予奖励；广东省推动粤港澳大湾区低空经济的发展，深圳、珠海等地也出台了支持低空经济的政策，包括对跨境无人机航线的奖励措施等，为跨境低空物流走廊的建设提供了资金支持和政策便利。12.5.2跨境低空物流走廊的可行性（2）技术方案。·无人机技术的进步：无人机在长续航、高载重等方面取得显著进展，可满足跨境物流的运输需求。同时，无人机的集群技术和智能控制技术不断提升，能够实现多架无人机的协同作业和自主飞行，提高了物流配送的效率和安全性。·通信与导航技术的保障：5G等先进通信技术可实现跨境低空物流走廊内飞行器与地面的实时通信，保障物流信息的及时传输和飞行安全。卫星导航系统如北斗、GPS等为飞行器提供高精度定位和导航服务，确保飞行器能够按照预定路线飞行。12.5.2跨境低空物流走廊的可行性·智能仓储与配送系统的配合：利用物联网、大数据等技术，建立智能仓储管理系统和配送调度系统，实现货物的高效存储、分拣和配送。通过与无人机物流系统的无缝对接，提高跨境低空物流的整体运作效率。12.5.2跨境低空物流走廊的可行性（3）经济价值。·降低物流成本：相较于传统的跨境物流方式，如公路运输、海运等，跨境低空物流走廊可显著缩短运输距离和时间，降低运输成本，提高物流效率，增强企业的竞争力。·拓展市场范围：能够加强区域间的经济联系，促进跨境电商等新兴产业的发展，为国内外企业拓展市场范围，创造更多的商业机会，推动区域经济一体化进程。12.5.2跨境低空物流走廊的可行性·带动相关产业发展：跨境低空物流走廊的建设将带动无人机制造、维修保养、物流服务、信息技术等上下游相关产业的协同发展，形成新的产业集群，创造更多就业机会和经济增长点。12.5.2跨境低空物流走廊的可行性（4）空域管理。·空域资源的优化配置：通过合理的空域规划和管理，可为跨境低空物流走廊分配专用的空域资源，提高空域的利用率，保障跨境低空物流飞行的安全和顺畅。·跨境空域协调机制的建立：加强与周边国家和地区的空域管理部门的沟通与合作，建立跨境空域协调机制，共同制定空域使用规则和飞行标准，确保跨境低空物流飞行的合规性和安全性。12.5.2跨境低空物流走廊的可行性（5）生态与环保效益。·减少碳排放：无人机等低空物流飞行器通常采用电动或混合动力系统，相较于传统燃油运输工具，可显著减少二氧化碳等污染物的排放，符合全球绿色发展的趋势，有助于实现碳达峰、碳中和目标。·降低环境影响：跨境低空物流走廊的建设可减少对土地资源的占用和对生态环境的破坏，相比传统的交通基础设施建设，对自然环境的影响较小。12.5.2跨境低空物流走廊的可行性（6）跨境合作与市场潜力。·加强区域经济一体化：跨境低空物流走廊能够促进区域间的贸易往来和经济合作，加强各国之间的经济联系，推动区域经济一体化进程，为跨境低空物流走廊的建设提供了广阔的合作空间和发展潜力。·满足跨境电商等新兴市场需求：随着跨境电商等新兴产业的快速发展，对跨境物流的时效性和灵活性提出了更高要求。跨境低空物流走廊能够满足这些新兴市场的需求，为跨境电商企业提供更加高效、便捷的物流服务，促进跨境电商等新兴产业的进一步发展。12.5.2跨境低空物流走廊的可行性案例1：粤港澳大湾区实践：香港特区政府公布38个低空经济“监管沙盒”首批试点项目，涵盖物流配送、紧急救援等领域。其中，顺丰的丰翼无人机计划为离岛居民配送药物，美团无人机香港首条配送航线也已筹备完成，这些项目为跨境低空物流走廊的建设提供了有益的探索。案例2：穗莞跨城低空物流航线：2025年4月1日，穗莞跨城低空物流航线启动，搭载了跨境电商货品的无人机从广州黄埔综合保税区起飞，10min后落地东莞水乡河西数字产业区，标志着全国首条跨境电商低空物流跨城航线试飞圆满完成。12.5.2跨境低空物流走廊的可行性发展中国家空域现代化路径是一个复杂但可行的目标。（1）政策与法规制定。·政府需制定清晰的航空运输政策，确定民用航空管理的法律框架、市场准入政策以及私有化政策等，为航空发展提供战略指引。·要建立完善的法规和监管体系，确保空域活动合法、安全。12.5.3发展中国家空域现代化路径（2）技术与基础设施建设。·利用先进技术实现空域的数字化管理和实时监控。如深圳的智能融合低空系统，融合了城市信息模型和算力，提供全面的低空管理服务。·加强必要的基础设施（如机场、通信导航设施）建设。例如，重庆通过建设通用机场和低空起降点，提升低空经济的基础设施水平。12.5.3发展中国家空域现代化路径（3）产业合作与发展。·要促进低空经济产业链的协同发展，从航空器研发制造到应用服务，形成完整的产业链。如四川绵阳形成低空经济全产业链，汇聚多家相关企业。·加强国际合作，与其他国家开展技术交流和产业合作，引进先进的技术与管理经验，提升自身