第12章 空中交通

第12章空中交通01空中交通概述02空中交通组织实施03低空交通的智能化管控与发展01空中交通概述

1.1空中交通基本概念空中交通是特定空域内航空器飞行及地面保障活动总和，管理需通信导航监控，低空体系含航空器等要素，无人机分多类别且管控要求不同。

空中交通管理是指利用通信、导航技术和监控手段对飞机飞行活动进行监视和控制，保证飞行安全和有秩序飞行。低空空中交通体系由航空器、空域资源、地面管控系统、通信导航设施等要素构成，无人机作为低空交通的主要参与者，按重量、用途可分为微型、轻型、小型及大型等类别，不同类别在飞行权限、管控要求上存在显著差异。1.2低空空域结构我国低空空域通常划分为管制空域、监视空域和报告空域。管制空域是管理要求最严格的空域类型，需全程审批与监控。具有以下显著特点：（1）实行全程主动管制，所有航空器必须接受空中交通管制单位的实时指挥。（2）需要预先提交详细的飞行计划并获得批准。（3）强制配备双向通信设备，保持与管制单位的持续联络。（4）实施严格的间隔标准，确保飞行安全。（5）通常设有固定的航路、航线或飞行走廊。1.2低空空域结构我国低空空域通常划分为管制空域、监视空域和报告空域。监视空域要求飞行者上报动态。具有以下显著特点：（1）监视空域采用中等强度的管理方式，主要特点包括：（2）实施被动监视，航空器需要主动上报位置信息。（3）要求配备自动相关监视（ADS-B）等监视设备。（4）飞行计划审批流程相对简化。（5）航空器之间自行保持安全间隔。（6）管制单位提供飞行情报服务和告警服务。1.2低空空域结构我国低空空域通常划分为管制空域、监视空域和报告空域。报告空域则仅需报备飞行计划。（1）报告空域是管理最为灵活的空域类型，其主要特点包括：（2）采用报备制管理方式。（3）不提供主动管制服务。（4）航空器自行保持间隔和避让。（5）通信要求相对宽松。（6）空域使用门槛较低。1.2低空空域结构管理维度管制空域监视空域报告空域审批要求预先审批备案登记飞行报备监控方式全程主动监控被动监视无监控通信要求保持持续通信定时报告必要时通信间隔责任管制员负责共同负责飞行员负责设备要求全套通信导航设备监视和通信设备基本通信设备适用飞行量大流量中等流量小流量空域复杂度高中低我国低空空域通常划分为管制空域、监视空域和报告空域。国际通用规则1.3空中交通规则体系国际民航组织制定《国际民用航空公约》附件，规定空域分类、飞行规则、通信标准等空中交通规则及航空器适航性、机组资质等基础要求。国内核心法规国内核心法规是规范低空飞行的顶层设计，覆盖无人机登记、经营性飞行等关键环节，具强制性与普适性，是参与者基本准则。行业专项规范各行业主管部门制定专项规范，对通用法规进行补充与细化，确保不同领域的飞行活动既合规又适配行业特性。管控层级1.4空中交通管控体系

低空交通管控采用国家、区域、地方三级体系。国家级制定政策、统筹活动；区域协调资源、处理跨区任务；地方实施管控、处理日常申请与监控。管控主体

管控主体包括空管部门、民航监管机构、公安部门等，不同主体按职责分工协作，如民航部门负责无人机适航管理，公安部门负责空域安全执法。常见管控技术与设备

电子围栏技术划定虚拟禁飞区，无人机接收入系统，禁飞前告警并限飞，用于机场、政府机关等敏感区域。

ADS-B系统自动广播航空器位置信息，实现空中交通态势感知，增强飞行安全。

雷达监控探测航空器位置、速度，适用于中低空域监控，小型雷达补盲区。

地面站系统集成通信、导航、监控，实时显示无人机状态、航线，支持远程操控、应急处理。1.4空中交通管控体系

1.4空中交通管控体系管控流程案例：深圳市建立了覆盖全市的无人机飞行管理服务系统，将深圳市空域划分为管制、监视、报告不同类型的飞行区域，并通过深圳无人机在线平台为用户提供空域查询、飞行计划报备、实时预警等服务。用户可在手机App上清晰看到禁飞区、限飞区和可飞区，并在线提交飞行计划。系统整合了ADS-B、雷达、蜂窝网络等多种监视技术，实现对合法飞行无人机的实时监控和对非法入侵无人机的侦测与反制。涵盖飞行前审批、飞行中监控、飞行后评估三个阶段，形成闭环管理。飞行中监控通过地面雷达、电子围栏等技术手段，实时掌握航空器动态。2空中交通组织实施2.1空域规划空域规划是指为了安全、高效、有序地利用空域资源，根据空域用户的需求、空域固有的物理特性、以及国家政策法规，对特定空域范围的结构、分类、使用规则和运行程序进行系统性设计和安排的过程。空域规划是低空经济发展和安全管理中基础的设计工作。无人驾驶航空器综合管理平台空域信息模块，可查询无人驾驶航空器的适飞空域。无人机用户还可在新增飞行活动申请时选择我的常飞空域并进行维护。2.1航线设计（1）安全性原则是航线设计的首要原则。航线规划必须避开各类障碍物，包括建筑物、高压线、树木等地面障碍，规避禁飞区、限制区等特殊空域，并与人群密集区、危险品存储区等高风险区域保持足够的安全距离。在设计过程中，需要考虑无人机的性能特性，留出充足的安全裕度，并制定相应的应急避险方案。（2）经济性原则要求在不影响任务完成质量的前提下，通过优化航线设计降低运营成本。具体表现为选择能耗最低的飞行路径，减少不必要的飞行距离和时间，优化航点设置避免重复飞行，并根据任务特点合理配置飞行高度和速度。经济性设计不仅要考虑单次飞行的成本，还要兼顾长期运营的效益。（3）合规性原则强调航线设计必须符合空域管理相关规定。包括遵守空域分类使用要求，严格按照审批的飞行空域和高度飞行，尊重其他空域使用者的权益，避免造成空域使用冲突，并确保飞行活动符合法律法规和行业标准要求。（4）适应性原则要求航线设计具备足够的灵活性和可调整性。设计时应考虑不同气象条件下的飞行要求，预留应对突发情况的调整空间，能够根据实时空域交通状况进行动态优化，并支持多种任务模式下的航线调整需求。低空航线设计原则在实际航线设计过程中，需要综合运用这四个原则，根据具体任务需求进行权衡和优化2.2航线设计方法与步骤低空航线设计原则与挑战低空航线设计是一个系统性工程，尤其针对无人机和eVTOL等新型航空器，需要兼顾安全性、效率、经济性和可扩展性。其核心思想是从宏观到微观，从理论到实践，逐步细化低空航线设计方法概览低空航线设计根据任务复杂度和技术条件，主要采用手动设计、自动规划、协同规划三种设计方法。手动设计适用于简单场景，通过地图工具规划大致航线，标注关键航点。自动规划指利用专业航线规划软件，输入任务参数后自动生成最优航线，支持三维路径规划。协同规划指多机作业时，需进行航线协同设计，避免航空器之间的冲突航线设计综合分析与优化航线设计需基于区域地理环境、气象条件、空域结构以及航空器性能等多维度因素进行综合分析。通过地理信息系统和航空气象数据的集成，确定航线的最佳路径。在设计过程中，应优先考虑避开人口密集区、自然保护区以及军事禁区等敏感区域，同时确保航线与现有高空航线、地面交通网络的有效衔接，避免空域冲突.2.2航线设计方法与步骤航线设计的具体步骤包括：（1）需求分析：明确航线服务的目标区域、航空器类型、飞行频率以及运输需求。（2）空域评估：分析区域内现有空域使用情况，确定可用空域资源。（3）路径优化：结合地形、气象和空域限制，优化航线路径。（4）安全性评估：通过仿真模拟，评估航线在不同气象条件下的安全性，确保飞行风险可控。（5）经济性分析：计算航线运营成本，包括燃油消耗、维护费用以及空域使用费用，确保经济效益最大化。飞行计划申报通常包括以下步骤：（1）通过国家空域管理系统或地方政务服务平台提交飞行申请，内容包括飞行时间、区域、高度、航空器信息等。登录无人驾驶航空器综合管理平台，点击【运行管理】，选择【一般飞行活动】，再点击【新增】，进入无人驾驶航空器飞行活动申请界面，补充相关信息，点击【保存】、【完成申请】。（2）空管部门对申请进行审核，评估飞行活动对空域安全的影响。（3）审核通过后，获得飞行许可文件，需在飞行前核对许可信息。在一般飞行活动界面可查询申请记录。飞行活动已获得批准的单位或者个人，应当在计划起飞1小时前向空中交通管理机构报告预计起飞时刻和准备情况，经空中交通管理机构确认后方可起飞。（4）飞行结束后，按要求提交飞行记录。2.3飞行计划申报

2.4空中交通动态监视与调度监视技术与手段主要包括广播式自动相关监视（ADS-B）、雷达、光学跟踪与无线电信标等。多技术融合提升低空目标的捕获率与精度

数据通信与传输无人机会通过4G/5G、无线电数据链或卫星通信，将位置、高度、速度等信息实时传回地面控制站或区域交通管理系统，构成调度决策的数据基础

交通调度与冲突解脱基于实时交通态势，系统可进行动态航线调整或提供冲突告警。常见解脱策略包括调整高度层、调速或重新规划路径动态空域管理空域资源优化配置根据时间段、飞行需求等因素，对空域进行动态调整。空域共享机制建立不同用户之间的空域共享规则，实现资源高效利用。数字化空域地图构建高精度空域数字地图，标注空域类型、限制条件、障碍物分布等信息，为航线设计提供精准数据支持。数字化地图可通过云端实时更新，确保信息时效性2.4空中交通动态监视与调度03低空交通的智能化管控与发展3.1

智能化管控发展趋势大数据分析通过收集海量飞行数据，分析交通流量规律、风险点分布等，为空域规划和管控决策提供数据支持。例如，通过分析历史飞行记录，预测特定区域的交通拥堵时段人工智能调度利用AI算法实现航空器的智能调度，动态优化飞行路径，自动解决潜在冲突。多机协同作业时，AI系统可实时分配任务和空域资源3.5G/6G通信支撑高速率、低延迟的通信技术为远程实时管控提供保障，支持高清视频传输、无人机群协同控制等复杂应用场景数字孪生空域构建与物理空域一致的数字模型，模拟各类飞行场景，测试管控策略的有效性，降低实际运行风险。数字孪生技术可用于新航线验证、应急演练等领域AI在低空交通中的应用与发展趋势AI赋能低空交通管理升级人工智能技术正深度参与低空交通管理，显著提升系统自动化与智能化水平。重点介绍AI在数据处理、决策辅助与未来系统