低空经济发展白皮书4.0 - 通导监之路-低空经济的关键信息基础设施

低空经济发展白皮书4.0LowAltitudeEconomyDev低空经济的关键信息基础设施KeyInformationInfra2025年11月22日粤港澳大湾区数字经济研究院版权声明：除特别注明之外，本白皮书所有内容（包括但不限于文字内容、图片及排版设计等）之著作权均属于粤港澳大湾区数字经济研究院，并受法律保护。未经事先书面许可，任何单位及个人均不得复制、发行或通过任何方式传播本白皮书；经事先书面许可转载、摘编或以其他方式使用本白皮书内容时，应注明“来源：粤港澳大湾区数字经济研究院”。本白皮书部分信息源自合作方或第三方，如您发现本白皮书使用了您拥有著作权的作品并对此持有异议，请您发送电子邮件至laser@，我们会及时与您联系或采取必要措施。标准引用格式：沈向洋，郑立中，李世鹏等，《低空经济发展白皮书4.0–通导监网络之路》，粤港澳大湾区数字经济本白皮书免费向公众开放下载，永久地址：/download/whitepaper/004。如果有任何单位或个人以任何取酬方式向您提供白皮书内容，请向laser@举报。i序多模态网络融合、航迹超前规划等创新路径，尤其对OTFS信序执行摘要技术层面，本白皮书以通导监网络为核心，联 I IV 1.2.1定义 1.2.2意义 1.3.1广域通用型低空通导监网络的独特性能需求 1.3.2通导监网络建设思路 2.1.1低空通信 2.1.2低空导航 2.1.3低空监测 2.2.1多模态网络融合与系统优化问题 2.2.2低空复杂的电磁干扰环境 2.2.3通导监网络的理想选择和技术桎梏 3.4.1基于航迹的信道预测能力 3.4.2信道预测的现实挑战 v3.4.3新型通信方法 3.5.1机间链路的价值 3.5.2机间链路的瓶颈及解决方案 3.5.3低空机间链路的关键技术挑战 3.6.1地空通信信道的容量局限 3.6.2多无人机通信方案及波束管理难题 3.6.3波束重叠干扰的关键影响因素 3.6.4基于航路预测的动态波束调整：思路与新挑战 3.7.1新场景呼唤新体制 3.7.2传统体制的局限与低空先天优势的双向契合 3.7.3OTFS体制：低空通信的适配选择与应用机遇 4.2.1核心需求 4.2.2现存短板和创新路径 4.3.1自主集成型PNT 4.3.2外部依赖型PNT 4.5.1理论依据 4.5.2低空场景的应用优势 4.5.3技术难题 4.6.1低空全域PNT体系的关键支撑 4.6.2传统DME系统的特性与局限性 4.6.3低空高精度定位的核心解决方案 4.7.1低空地基定位的潜力与挑战 4.7.2应对挑战的实施路径 4.7.3“通信+定位”融合的发展趋势 4.8.1气压高度测量技术的类型划分与解析 4.8.2气压高度与GNSS高度的基准冲突——从“技术差异”到“安全风险” 4.8.3建立统一高度基准与转换标准的必要性——从“风险规避”到“产业支撑” 4.8.4低空高度系统 4.9.1视觉导航技术的核心逻辑与定位 4.9.2视觉导航技术的类型划分与场景适配 4.9.3视觉导航技术的挑战与产业价值：从“技术短板”到“安全兜底” 4.10.1单一源的局限 4.10.2分阶段融合的诉求 4.10.3核心技术方案与仿真验证效果 4.10.4优化方向与部署考量 低空经济发展白皮书4.0-通导监网络之路第1章低空通导监网络发展概述低空经济正加速崛起，将成为国民经济发展的重要增长极。2023年中央经济工作会议首次将其列为国家战略性新兴产业，2024年1月《无人驾驶航空器飞行管理暂行22图1摩根士丹利预测全球城市空中交通市场规模根士丹利预测数据显示(图1),全球城市空中交通市场规模有望从2025年的122亿美元增长至2030年的320亿美元，年均复合增速达21%,并将于2040年达到1.5万亿美元；其中中国市场规模有望从2025年的63亿美元增长至2030年的149亿美元，年均复合增速18%1]。◎粤港澳大湾区数字经济研究院版权所有。如需引用，请注明出处。21.2通导监网络的内涵与意义杂城市环境、山地丘陵地貌下的空域安全管理能力，系列白皮书中[2][3][4]，域转换成可计算的数字空域的重要责任；作为支撑低空经济安全有序发展的核心基础设直接决定产业发展进程。3盖高度与范围不足，现有4G/5G公共网络有效覆盖高度仅150米左右，难以满足高等级抗干扰技术，易受恶意电磁干扰，且多数飞行器451.3广域通用低空通导监网络的迫切需求度下对飞控系统与通导监网络的承载能力提出了远超现有6行业通行安全标准为事故率低于每百万航时一次[5]，且通信丢包率需控制在7第1章低空通导监网络发展概述1.4小结速率，且可快速响应环境与飞行器姿态变化。同时，需融合5G-A、北斗高精定位、卫8◎粤港澳大湾区数字经济研究院版权所有。如需引用，请注明出处。9第2章低空通导监技术概述2.1通导监技术的发展现状术信中技术支撑，大疆创新[18]和Parro雾/雨水等环境影响、设备成本高、数据处理复杂等问题，且缺乏统一技术标），尼恩光电[36]、航天科工25所均侧重实战化落地与多场景适配，国外以色列[37]2.2当前通导监网络建设的主要难题图2多模态网络融合示意图◎粤港澳大湾区数字经济研究院版权所有。如需引用，请注明出处。•同频与邻频干扰叠加：由于无线从低空经济的发展角度来看，一般认为低空无线通导监网络应当利用现有的5G运营商频段部署不统一（中国移动2.6GHz/4.9GHz、中国联通/2.3目前低空通导监技术主要发展趋势第2章低空通导监技术概述杂场景下系统的可靠性与适配性。值得一提的是，IDEA研究院研发的智能融2.4小结显著,多源融合监测平台逐步试点落地。径干扰等多重因素影响；依托5G公网搭建网络存在系段。”◎粤港澳大湾区数字经济研究院版权所有。如需引用，请注明出处。第3章低空通信系统的关键技术3.1低空数字通信网络的困境实现大范围、多目标、连续性覆盖，但现有通信系统的误码率（多在10⁻3.2低空通信可用频段及应用趋势及整体网络的运营。然而其缺点在于地-空通信会产生强烈的交3.3多网络融合通信3.4基于航迹的通信网络规划和通信模式以下将对在系统能够获取一定精度的无人机航迹信息的情形下可能采用的部分新3.5无人机自组网与低协同机间链路3.6动态波束管理的应用与挑战3.7低空通信信号体制创新：OTFS适配价值与应用挑战[41]低空经济发展白皮书4.0-通导监网络之路3.8小结动场景链路问题，以无人机自组网补充通信覆盖，靠动态波束管理缓解干扰，4.创新方向：OTFS信号体制适配低空高速运动特性，借助通信-导航联合设行行“与传统通信系统依据当前信道特征开展实时预测。”◎粤港澳大湾区数字经济研究院版权所有。如需引用，请注明出处。第4章低空导航系统的关键技术4.2PNT服务的核心需求、现存短板与协同体系创新路径4.3PNT技术路径与瓶颈位，但需要解决发射机时钟同步、频谱干扰及多径误差位，但在弱光、雨雾、影像模糊的情况下，其4.4空天地协同的PNT系统的基本架构为达成低空飞行器的无缝服务与全空间覆盖目标，本文提出针对低空经济场景的行集成，构建具备多源冗余、异构互补、智能融合特性的高鲁棒定位导航体系。小基站集群，采用认知无线电动态谱分配方式，填补信号盲区，提供实时分米-第4章低空导航系统的关键技术图4空天地协同定位导航授时体系4.5空基层的机间协同相对定位技术4.5.1理论依据空基协同相对定位借助机群内部的信息交互，依托多架◎粤港澳大湾区数字经济研究院版权所有。如需引用，请注明出处。其一，时空协同利用网络中节点间的空间关联和运动动态，采用扩展卡尔曼滤波），4.6地基层的高精度地基定位技术密集植被或室内环境中出现的信号衰减与遮中可实现分米-厘米级实时导航，为低空经济的高密度空域管理和安全运行提4.75G-A和6G网络定位有关技术和局限性4.8气压高度测量技术与统一高度基准静压式气压高度计：基础型技术），于有人机的空速管-静压系统，这进一步拉大了无人机与有人机的高度精度差距。基准差异的具体表现：环境正是上述基准差异带来的隐形风险，以及法规滞后性，凸显了建立“气压高度-空管维度：打通数据孤岛，支•转换更新频率(≤1秒，匹配气象数据实时变化），）：）：第4章低空导航系统的关键技术高度转换、高度差高度转换、高度差计算模块M接收方高度类型无人机数据接收方提供方高度类型图5统一高度表示与转换系统示意图图6IDEA高度盒子-低空多源高度基站标准格式上报高度信息(包含高度类型、坐标参照系CRS、测量误差、时间戳等字段)保证基准面稳定(不受地形变化影响),且无需依赖保密地形数据，避免MSL⁷(依赖重力场模型)、AGL(依赖动态地形)、气压高(受气象影响大)的局限性；通过显式7平均海平面MSL(MeanSeaLevel):一定时期内由海平面监测数据得到的海面平均位置。42◎粤港澳大湾区数字经济研究院版权所有。如需引用，请注明出处。4.9视觉导航技术：无线电失效时的“最后安全防线”），），）；），筑物（如高塔沿大致方向返航；或在空旷场地（如平原）的安全着陆，通过图像匹配判断地面平整度，避免坠机。—当通信链路失效时，双目视觉可识别前方建筑物距离，自主调整航线；基于标志物的视觉导航：高），），），——通过识别空投柜顶部的二维码，无人机可精准停靠，避免货物洒落；过算法优化（如暗光增强）缓解；），4.10多源融合定位系统的优劣势 4.11小结低空经济发展白皮书4.0-通导监网络之路4.应急兜底与融合趋势：视觉导航作为无线电失效时的“最后防线”,适配极端PNT架构，将卫星增强、机载协同以及地面补强技术进行集成，构建具备多源冗余、异构互补、智能◎粤港澳大湾区数字经济研究院版权所有。如需引用，请注明出处。第5章低空监测系统的关键技术5.1低空监测的问题设定5.2主要技术与挑战），从而实现对合规无人机的远程识别与动态监视。《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》5.3发展趋势第5章低空监测系统的关键技术技术落地中的工程化难题(如探测距离提升、频率资源优化、设备体积/重量/功耗控制、成本降低),为中国低空经济的安全健康发展提供坚实技术保障。但均有局限(如通感一体依托现有基建、雷达抗干扰强但易受杂波影响)。4.发展趋势：聚焦分布式监管架构、多源信号深度融合、轨迹行为预测、电磁干输-定位-监管”闭环的关键环节。”54◎粤港澳大湾区数字经济研究院版权所有。如需引用，请注明出处。第6章低空通导监技术的发展路径6.1低空环境数据开源6.2通导监技术方案评估与选择性6.3广域多模态组网安全性能测试过载引发安全事故。一是验证数十架到上百架/平方公里的无人机同时在空时6.4理论分析的突破直接相关，是低空通信的潜在方案，同时也带来了诸第6章低空通导监技术的发展路径“低空通导监的技术发展很难一蹴而就，而需要一系列开发步骤，打通技术及超出技术层面的诸多环节，才有望尽快使通导监技术及整个低空经济行业走上快速发展的道路。”◎粤港澳大湾区数字经济研究院版权所有。如需引用，请注明出处。第7章总结与展望论与实践框架。白皮书4.0作为迭代升级成果，在前三者基础上实现技术方案与安全参考文献