2024年低空空管系统专题报告：低空经济发展如火如荼，低空空管市场方兴未艾

1 民航空中交通管理系统：国产替代驱动行业发展

商业航空发展催生空中交通管理需求。在航空业的萌芽阶段，由于飞机数量和飞行频 率较低，空中交通管理（ATM，Air Traffic Management）的概念尚未形成。随着商业航空 的兴起，航空运输的覆盖范围逐渐扩大。为保障飞行的安全性和提升运输效率，要求对飞 行活动进行有序的组织和管理，空中交通管理应运而生。根据《中国民用航空空中交通管 理规则》，空中交通管理的任务就是有效地维护和促进空中交通安全，维护空中交通秩序， 保障空中交通畅通。 空中交通管理系统由通信（C）、导航（N）、监视（S）和空中交通管理（ATM）四 部分组成。空管系统完整的描述是通信、导航、监视与空中交通管理系统，简称 CNS/ATM 系统，其中通信、导航和监视（CNS）部分属于外围设施范畴（硬件），空中交通管理系 统（ATM）是空管人员实际用于管理空中交通运输的信息处理系统（软件）。空管系统是 航空运输体系的“中枢神经系统”，与航空公司、机场一起构成航空运输系统的三大支柱。

空管系统（ATM）包括空中交通服务（ATS），空中交通流量管理（ATFM）和空域 管理（ASM）。空中交通流量管理是在空中交通流量接近或者达到空中交通管制可用能力 时，适时地进行调整，保证空中交通最佳地流入或者通过相应区域，提高机场、空域可用 容量的利用率，尽可能减少延误。空域管理是依据国家相关政策，逐步改善空域环境，优 化空域结构，尽可能满足空域用户使用空域的需求。 空中交通服务（ATS）又由空中交通管制（ATC），飞行情报服务（FIS）和告警服 务（AS）三部分组成。空中交通管制服务的目的是防止航空器与航空器相撞及在机动区内 航空器与障碍物相撞，维护和加快空中交通的有序流动。飞行情报服务的目的是向飞行中 的航空器提供有助于安全和有效地实施飞行的建议和情报。告警服务的目的是向有关组织 发出需要搜寻援救航空器的通知，并根据需要协助该组织或者协调该项工作的进行。

ATC 系统是空管系统的核心部分。ATC 系统包括空管自动化系统、空管场面管理系统、 机场机坪塔台管制自动化系统和空管模拟机系统。其中，空管自动化系统、空管场面管理 系统、机场机坪塔台管制自动化系统三大系统功能覆盖飞机航班起飞前的放行管理、场面 的滑行管理、空中的飞行管理等整个运行流程，实现空地一体化的空中交通管理运行模式。 目前国家规定，ATC 系统需要同时配置主用、备用两套系统，日常使用主用系统，主用系 统出现故障时切换至备用系统，两套系统接受相同的信号同步运作，可无缝切换。

空中交通流量管理（ATFM）在超过或者将要超过空中交通管制系统的可用容量时实 施。根据《民用航空空中交通管理规则》，空中交通流量管理分为先期流量管理、飞行前 流量管理和实时流量管理。实施空中交通流量管理的原则是以先期流量管理和飞行前流量 管理为主，实时流量管理为辅。在此基础上，莱斯信息提出事后流量管理，通过空管部门、 机场部门、航空公司的复盘分析来达成空管部门的事件效能评价。

航空通信系统的核心在于发展飞机与地面之间的双向数据通信。航空双向通信网络的 实现依赖于多种传输途径，包括甚高频（VHF）话音/数据链通信、高频（HF）话音/数据 链通信、航空移动卫星通信（AMSS）以及二次雷达 S 模式数据链通信。航空电信网（ATN） 作为连接枢纽，使得飞机上的机载电子设备与地面各单位、部门之间的信息流通，从而实 现空/地、以及地/地不同通信网络端用户之间的无缝数字交换。

航空导航系统的关键在于全球导航卫星系统（GNSS）。CNS/ATM 体系中的导航系统 在传统导航方法的基础上，逐步引入了区域导航能力（RNAV），并确保符合所需的导航 性能（RNP）标准。全球导航卫星系统（GNSS）提供了全球范围内的航路导航、进离场以 及进近着陆的精确指引；微波着陆系统（MLS）或差分卫星导航系统（DGNSS）预计将逐 步取代现有的仪表着陆系统（ILS）。与此同时，传统的导航设备，如无方向信标 （NDB）、甚高频全向信标（VOR）和测距仪（DME）将逐渐退出导航领域；惯性导航系 统（INS/IRS）仍将保留，并与卫星导航技术相结合形成更为先进的组合导航系统。

航空监视系统中二次雷达与 ADS 实现区域互补。在 CNS/ATM 空管系统的监视系统中 中，特别是在高交通密度区域，二次雷达（SSR）仍然扮演着重要角色，S 模式二次雷达将 得到全面扩展应用。与此同时，为覆盖监视服务不足或缺失的区域，如海洋空域和边远陆 地区域，自动相关监视系统（ADS）将被广泛采用，以提供全面的监视信息，并在监视系 统中引入所需监视性能（RSP）的概念，保障监视区域的航空安全性。

航空运行需求扩大，空中交通保障能力要求提升。2016年至 2019年，随着国内经济持 续发展，人民群众生活水平不断提高，中国民航运输机场旅客吞吐量从 10.16亿人次增长至 13.52 亿人次，3 年 CAGR 约 10%；2020 年-2022 年受宏观经济影响吞吐量有所下滑，但随 着中国民航产业的逐渐恢复，2023 年中国民航运输机场旅客吞吐量已恢复到 2019 年 93.2% 的水平，中长期恢复趋势向好，对空中交通保障能力也提出了更高要求。 2023年我国空管系统固定投资额约 64.5亿元。根据《民航行业发展统计公报》，2015- 2023 年我国民航基本建设和技术改造投资额从 769.3 亿元增长至 1241.3 亿元，8 年 CAGR 约 6%。根据 2019 年统计公报，当年空管系统投资完成额约 50.6 亿元，占民航基本建设和 技术改造总投资比重约5.2%，按此比例测算2023年我国空管系统投资完成额约64.5亿元。

民航空中交通管理系统自主可控进行时。截至 2016 年，中国民航局使用法国泰雷兹公 司的空管系统管理着全国 60%的空中交通。民航产业作为国家社会经济发展与安全保障的 重点行业，国产替代必要性凸显。国内厂商经过技术学习和积累，以及对行业本土化特征 和国内用户个性化需求的理解加深，在空管产品市场推广与产品应用上逐步形成相对优势。 目前，莱斯信息、川大智胜、华泰英翔、民航 2 所、东进航空等国内厂商和院所正在逐步 实现国际民航领先技术的突破，推动国内民航产业关键领域的国产化替代。

2 低空空管系统：低空经济发展空管先行

管什么？——低空空管系统主要针对超低空运行、中低空混合运行、高空融合运行和 隔离运行 4 种典型场景中的各类无人机和通航飞机。《无人机系统空域管理技术》提出了 一种低空空域分层使用场景： 1） 超低空运行场景中的微型、轻型、小型无人机。超低空指真高 120m（含）以下且 不包括民航空管管治范围的空域，微、轻、小型无人机在此范围内进行视距内或 超视距飞行，且与有人机相互隔离运行，主要应用包括个人娱乐、农林植保、电 力巡线、应急救援、国土测绘、支线及末端物流等； 2） 中低空混合运行场景中的所有类型无人机。中低空混合运行场景主要指民航空管 管治范围以外的、不包含超低空运行场景的空域范围，所有类型无人机均可在此 范围内进行超视距飞行。无人机与有人通用航空器可以混合运行，主要应用于支 线物流、应急救援、短途载人运输等； 3） 高空融合运行场景中的大中型无人机。高空融合运行场景主要指民航空管管治范 围，大中型无人机应基于仪表飞行规则飞行，与运输航空飞机融合运行，主要应 用场景为公共航空运输。该场景下应基本沿用现有民航空中交通管理体系； 4） 隔离空域运行。当无人机系统不具备感知避让能力时，应当与有人机进行时间或 空间隔离，采用隔离空域运行。

与传统空管的差异？——主要体现在无人驾驶航空器密度大幅提升。根据国家空域基 础分类方法，微型、轻型、小型无人驾驶航空器应在真高 120m 以下的 G 类空域内飞行， 因此相较于传统民航航空器密度会大幅提升，从而衍生出低空空管的核心问题：高密度空 中交通流管理。此外，传统民航空管多采用飞行员-管制员的交互方式进行管理，该方式对 于无人驾驶航空器而言同样不适用。

怎么管？——低空空管系统架构涉及航空器系统、空中交通管理服务、运行规范与政 策制定以及公共安全保障等多个关键要素，须由多部门联合配合管理。由于低空空域放开 时间较短，目前国内尚未形成成熟的低空/无人机的空管系统。《无人机系统空域管理技术》 提出了一种低空空管系统架构，确保低空/无人机空管的有效性和安全性： 从系统运作的宏观视角看，低空空管的范畴不仅限于航空器的设计和制造阶段，更延 伸至包括飞行运用和后期维护等环节的整个生命周期。在此过程中，涉及的主体众多，包 括但不限于无人机本身、传统有人驾驶航空器、无人机的运营与制造企业、空中交通管制 机构，以及公安机关、应急管理部门和国防空防单位等。

预计2030年国内低空空管累计市场规模将超过2000亿元。通过假设低空空管价值量、 建设面积及建设节奏，计算国内低空空管市场规模： 核心假设 1—单位价值量：根据苏州市公共资源交易平台公布的《太仓市民用无人机 试飞基地建设和服务项目的招标公告》，项目预算金额 2650 万元（其中低空 5G 智联网能 力建设设备部分 630 万元；低空 5G 智联网能力建设服务部分 450 万元；低空服务管理平台 950 万元；配套设施建设 350 万元；总体方案研究及其他服务 270 万元）。根据太仓发布公 众号，该试飞基地面积约 21 平方公里，由此计算每平方公里投资量约 126 万元。考虑技术 进步等因素，2024-2028 年每平方公里投资量每年提升 2%，2028-2030 年每平方公里投资量 年增速分别为 2%、1%、0%。 核心假设 2—建设面积：据我国行政区划，全国共有 4 个直辖市、293 个地级市、388 个县级市，合计 685 个城市。考虑太仓作为县级市其低空试验区占地面积已有 21 平方公里， 假设到 2027 年县级市/地级市/直辖市初步建成的低空空管覆盖面积分别为 50/100/400 平方 公里，对应太仓市/南京市/重庆市的空管面积与土地面积比例分别约 6.2%/1.2%/0.5%；假设 到 2030 年县级市/地级市/直辖市的进一步扩容后的低空空管覆盖面积分别为 150/300/1200 平方公里，对应太仓市/南京市/重庆市的空管面积与土地面积比例分别约 18.5%/3.5%/1.5%。 核心假设 3—建设节奏：根据《通用航空装备创新应用实施方案（2024-2030 年）》， 到 2027 年以无人化、电动化、智能化为技术特征的新型通用航空装备在城市空运、物流配 送、应急救援等领域实现商业应用，形成 20 个以上可复制、可推广的典型应用示范，据此 假设 2027 年有 378 个城市（4 个直辖市-100%建成率+161 个地级市-55%建成率+213 个县级 市-55%建成率）初步完成低空空管建设（仅考虑直辖市和地级市则示范率约 12%）。到 2030 年“干-支-末”无人机配送网络、满足工农作业需求的低空生产作业网络安全高效运行， 通用航空装备成为低空经济增长的强大推动力，形成万亿级市场规模，据此假设 2030 年全 国 685 个城市全面完成低空空管建设。 扩容角度，我们假设 2027 年部分城市开始抢跑扩容，2027-2030 年分别有 1/2/1/0 个直 辖市、16/32/64/48个地级市、21/43/85/64个县级市完成扩容。由此计算 2027/2030年我国低 空空管建成（新建+扩容）总面积分别为 34542/150900 平方公里。

根据上述假设，预计 2024 年国内低空空管市场规模约 6.1 亿元，2027 年低空空管市场 规模将增长至 456 亿元，2024-2027 年 3 年 CAGR 约 320.4%；2030 年低空空管市场规模将 增长至 2052 亿元，2024-2030 年 6 年 CAGR 约 163.5%。

2.1 空域管理：低空空管基石

2.1.1 低空空域规划：基于空域栅格（网格化）技术

低空空域栅格技术实现对低空空域资源的充分利用。低空空域栅格量化表征基于网格 参考系统，将低空空域划分为若干个层级化、多尺寸的无缝且不重叠的网格单元，通过栅 格编码以及空域属性等信息对低空空域进行定量描述。进一步的，可以将离散化的空域栅 格划再分为可用栅格、保护栅格和限制栅格，或将点状栅格拓展为线状和区状栅格，不仅 可以直观区分空域中不同区域状态，还可对航空器飞行航线进行规划和优化。

北斗网格码类似于经纬度坐标系统，但精度更高、计算复杂度更低、应用范围更广。 北斗网格位置码是在地球空间剖分理论基础上发展起来的、适用于北斗卫星导航系统各种 应用终端输出的一种网格位置编码，它与以 GeoSTO（Geographical coordinate global Subdivision based on One-dimension-integer and Two to nth power）模型为基础的相关编码体系 同根同源、一脉相承，设计上与北斗卫星导航系统（包括增强系统）的定位精度相适应， 同时兼顾人和设备的使用，是经纬度点位置编码体系的重要补充。

北斗网格码下沉低空空域管理，建设低空智联网。低空智联网是通过新一代低空通讯、 低空定位以及低空三维立体网格空域图建模等技术，将低空空域建设成类似现代地面交通 的空域网格化指挥与服务系统。北斗网格码理论体系可以将地心到地球外围的 50 万公里实 现网格化剖分，因此依托北斗网格码国家标准，可以将低空空域及下垫面的三维空间按米 级或十米级立体网格数字化，实现空地信息基础设施一体化建设，亦即低空智联网的建设。 合肥骆岗公园建设国内首个基于北斗网格码的全空间无人体系城市级应用示范项目。 骆岗全空间无人体系采用北斗伏羲全球领先的 GeoSOT 地球网格剖分理论体系，首次实现 了“北斗网格+全空间无人体系”的深度融合，构建了全球首个“陆海空天电”全域立体网格 空域图，提供空域划设管理、航线自动规划导航、多飞行器飞行协同，全域态势感知等应 用，支撑智慧巡检、智能摆渡、物流配送、城市通勤等多任务场景。基于北斗网格全域立 体网格空域图的全空间立体分层管理能力，实现多类型无人器全域融合运行，全量态势感 知，全程“高德”式服务，助力低空经济发展行稳致远。

2.1.2 低空航线划设：需满足空间和安全要求，路线规划算法是效率提升核心

低空航线规划方法需满足空间和安全两方面约束条件。低空航线规划即为适飞空域范 围内的航空器规划从 A 点到 A 点，或从 A 点到 B 点并满足性能约束及任务约束的安全避障 运输路径。《城市低空无人机航路航线划设研究》文章中提出了基于数字网格、基于空地 协同、基于动态分层共 3 种城市低空航路航线划设方法。 我们认为，无论何种低空航路航线划设方法，都须满足空间和安全两方面基本要求。1） 空间方面，由于三维网格技术天然赋予每个低空空域网格三维空间坐标，因此只需约束航 空器在适飞空域网格集合内运行。2）安全性方面，规划低空飞行路径也需考虑航空器的物 理性能约束，如最大飞行里程、最大爬升角、最大转弯角、最大飞行高度等，确保所规划 的路径对于航空器来说安全可飞。

航线规划本质是多约束条件下的最优化问题，因此航线优化算法是航线规划的重难点。 按照航线规划任务需求，可分为预先航线规划和实时航线规划，前者基于先验环境信息， 后者应对实时突发威胁。航线规划算法可分为传统优化算法和智能算法两大类，前者主要 包括图搜索算法（如 A*算法）、空间采样算法、势场法等。与传统航线规划算法相比，智 能算法（包括智能优化算法和机器学习算法）具有高并行性、强鲁棒性、自组织自学习等 特点，因此近年来智能算法广泛应用于复杂环境下的无人机自主航线规划任务。

2.1.3 低空空域安全保障：无人机地理围栏技术与 UOM 平台相配合

地理围栏系统可以实现对无人机空域和飞行的有效监督。地理围栏技术是基于位置服 务(LBS)使用虚拟围栏来表示虚拟地理边界的技术，通过精度、维度、高度数据标明允许无 人机系统活动的三维空间边界。无人机围栏通常内嵌于无人机系统，当无人机进入（禁止 飞入地理围栏）或者离开（禁止飞出地理围栏）某个特定地理区域，低空空管系统可以自 动接收通知并进行警告，实现对单架次或同时对多架次无人机的监督和管理。 地理围栏系统可分为禁止飞入和禁止飞出两类。无人机禁止飞入地理围栏技术通过在 低空障碍物周围划定一个满足无人机安全间隔要求的缓冲区域，实现对无人机进入行为的 禁止；禁止飞出地理围栏则是在无人机周边设定了虚拟的空间边界，限制无人机的飞行活 动范围，同时还以无人机为中心设置球星无人机缓冲区，维护无人机操作的安全性。

UOM 平台为无人机合规安全飞行提供有力支持。2024年 1月 1日，民用无人驾驶航空 器综合管理平台（UOM 平台）上线运行。民航局规定，所有类型的民用无人驾驶航空器， 其所有人都应该按规定在 UOM 平台进行实名登记，取得登记标志后方可使用。未经实名 登记实施飞行活动的，将由公安机关责令改正。UOM 平台包含行政管理、运行管理、公众 服务、政府协作四大功能，为用户提供电子围栏等运行管理信息。

2.1.4 低空空域数字孪生系统：基于算力平台的空域管理未来技术

空域数字孪生体是指空域物理实体的工作状态和工作进展在信息空间的全要素重建及 数字化映射。空域数字孪生体仿真模型具有多物理、多尺度、超写实、动态概率等特征， 能够对空域物理实体在现实环境中的形成过程、状态和行为进行模拟、监控、诊断 和预测，可以在空域建模（大规模、高精度三维建模）、时空计算（飞行冲突校验、保障 飞行安全）、数据融合（低空空域运行态势实时感知）以及仿真模拟等方面提供支持。

数字孪生技术在城市地面交通已有成熟应用。数字孪生技术广义是指利用虚拟映射、 人工智能等新一代信息技术，对现实世界中的物理实体进行精确的数字化重构，创建一个 与其物理属性、行为和功能完全一致的虚拟模型，数字孪生技术已在城建、交通、能源互 联网等领域有成熟应用。华设集团针对公路运行调度难的痛点问题，研发出基于数字孪生 的智慧公路一体化决策与分析平台，通过多源数据融合分析推演预测短时交通态势，智能 化决策出行路径，有效支撑路网运行监测预测预警及科学决策的行业应用。

低空空域数字孪生系统列入地方低空发展规划。山东、苏州等省市已在低空发展方案 中考虑将低空空域数字孪生系统应用于航线规划和低空监管——《山东省低空经济高质量 发展三年行动方案（2024-2026 年）》中提出，构建开放融合的低空飞行航线网，建设低空 空域数字孪生系统；《苏州市低空经济高质量发展实施方案（2024～2026 年）》中也提出， 推进监管服务平台建设，构建低空空域数字孪生系统。 互联网大厂率先行动。23 年世界低空经济论坛上，腾讯与 IDEA 研究院发布了联合打 造的基于数字孪生技术的低空空域划设与管理平台，构建了空域、设施、无人机等一整套 实时数字孪生系统，实现空域运行状态实时评估、历史回溯、未来预测等全流程服务。

2.2 看得见、呼得着：低空航空器飞行监视、通信耦合技术

2.2.1 空管雷达：一次、二次监视雷达

一次雷达为独立式（非合作式）监视设备、二次雷达属于合作式监视设备。 1）一次监视雷达（Primary Surveillance Radar，PSR）的工作原理基于发射电磁波并 侦测由目标物体反射的回波。通过测量雷达发射能量在雷达与航空器之间的往返时间，可 以计算出目标与雷达之间的距离。 2）二次监视雷达（Secondary Surveillance Radar，SSR）广泛应用于民军航领域。该 系统通过地面询问机向航空器发射询问信号，机载应答机接收信号后进行相应处理并返回 特定的编码信号，询问机收到应信号后经过信号和数据处理，可以获得装有应答机的航空 器的代码、高度、方位、距离等信息。 3）一、二次监视雷达可以协同工作。在集成一次监视雷达和二次监视雷达的空中交 通管制系统中，一、二次雷达通常协同运行。二次雷达的条形天线安装于一次雷达天线上 方，实现二者同步扫描，通过共享定时电路和显示终端同步监控空域。

低空探测雷达（Low-altitude Surveillance Radar）属于一次雷达，是无人机探测与反 制系统的重要组成部分。针对小、轻、微型无人机，由于探测目标飞行高度低、散射面积 小，在复杂环境中容易被噪声和杂波淹没，雷达需要具备同时实现距离维和速度维的二维 高分辨，才能完成对目标的精确探测任务，低空探测雷达（LASR）应运而生，主要应用于 要低、城市重点区域和特定现场的保护。 低空探测雷达可用频谱多元，针对非合作目标。与常规空管一次监视雷达不同，低空 探测雷达在工作频率上没有特殊规定，通常采用 X 波段、Ku 波段或 K 波段。与 L 波段雷达 相比，低空探测雷达天线更小巧、轻便，成本也更经济。此外，低空探测雷达主要用于监 测 300 米以下低空空域中的非合作无人机目标，监测范围一般不超过 5 公里。

S 模式数据链可用于高飞行密度空域的空中交通监视通信。随着飞机数量增加，时间 不同步和信号混淆等问题限制了空中交通管制，于是对飞机单独询问的方案产生，在此模 式下应答信号也可以相互隔离。同时，S 模式拓展了二次监视雷达的数据链通信能力，特 别适用于需要高速数据传输的场合，如终端区域和飞行密度高的空域。 S 模式数据链可传递飞机代码、高度信息、飞行状态等信息。S 模式二次监视雷达按照 监视能力分为两种监视模式：基础监视（ELS）和增强监视（EHS）。1）ELS 模式数据链 可以报告飞机代码、25 英尺精度的高度信息、应答机能力、飞行状态以及 SI 码等信息。而 2）EHS 模式数据链除上述信息外，还可以通过 DAP 链路（downlink aircraft parameters， DAP，航空器参数下行链路）传输额外的飞行数据。例如，地面站利用 Common-B 询问模 式可以获取 BDS（comm-B data selector）寄存器中垂直方向意图、跟踪与转向、航向和速 度等信息，帮助管制员更准确地掌握飞机的飞行状态。

2.2.2 ADS-B：融合卫星导航和空地数据通信

ADS 技术包含 ADS-A、ADS-B、ADS-C 三种工作模式。自动相关监视（automatic dependent surveillance，ADS）是一种航空器利用自身导航系统确定位置，并自动向监控系 统报告其位置和其他相关信息的新型监控方式。这项技术融合了卫星导航和空地数据通信 技术，由国际民用航空组织（ICAO）提出并推广，主要用于实时跟踪和监控航空器的飞行 动态，以优化空中交通管理。根据工作模式，ADS 可分为寻址式（ADS-addressed，ADSA）、合约式/契约式（ADS-contract，ADS-C）和广播式（ADS-broadcast，ADS-B）三类。

ADS-B 的核心特点在于“自动”“相关”“广播”。1）“自动”意味着 ADS-B 无需 飞行员操作即可自动收集数据和传输信息，显著减轻了飞行机组的工作负担。2）“相关” 表明 ADS-B 的监视信息依赖于机载设备，如全球导航卫星系统（GNSS），来确定飞机的 精确位置和时间信息、通过飞行管理系统和其他航空电子设备确定飞机的速度、高度和姿 态等数据。3）“广播”指 ADS-B 设备采用全方位广播的方式发送信息，使得在信号覆盖 范围内的地面站点和其他飞机能够接收这些信息，从而判断是否存在潜在的飞行冲突。

星基 ADS-B 可实现全球高中低空各类空域的全覆盖，是 ADS-B 技术下阶段的发展方 向。目前国内的陆基 ADS-B 监控网络已基本建成，对国内主要飞行繁忙区域的高空和部分 低空空域形成覆盖。然而，3300 米高度存在监测盲区，1000 米以下盲区更为严重，主要是 因为陆基空管监视系统（包括一/二次雷达、陆基 ADS-B 和多点定位系统）易受到地形阻 挡、视线距离限制和地面部署约束，难以实现对高原、山区、海洋和荒漠地区的连续监控。 对此，航空先进国家正在积极开发基于卫星的 ADS-B 系统，旨在解决全球空中交通监 控设施覆盖不足的问题。星基 ADS-B 系统由低轨道卫星星座、ADS-B 机载设备和地面应用 设备共同构成，利用低轨道卫星的全球覆盖优势，搭载 ADS-B 接收器，以实现对全球高空、 中空和低空空域的全面监控。

2.2.3 5G-A：通感一体化兼顾通信和监视

通感一体化：通信网络在感知领域具有巨大应用空间。根据中兴通讯发表的《通感一 体化关键技术与应用》，传统上被视为独立研究领域的通信和感知系统实则存在众多共通 之处。通过空中接口和协议的联合设计、共享频谱资源以及共享软硬件设备，通信感知一 体化实现了通信、感知和计算功能的集成设计，促进了通信与感知功能的协同和融合。通 感一体化系统在传输信息的同时，能够通过分析无线电波的直射、反射和散射等传播特性， 对目标或环境进行定位、测距、速度测量、成像、检测、识别和建模等操作。学术和工业 界普遍认为通感一体化将成为 5G-A（5G Advanced）和 6G 无线通信系统中的最核心特性。

通感一体化方案在智慧低空中的主要应用包括无人机入侵检测、无人机监管和避障、 无人机路径管理等。与常规的低空雷达系统相比，采用通信感知一体化的无人机监测方案 展现出三大显著优势：1）成本效益：部署成本较低，能够在现有的基站上直接增加感知功 能，无需额外的基础设施投资；2）频谱共享：实现了通信和感知功能的频谱资源共享，提 升频谱的使用效率；3）监测范围广：单站监测距离可超过 1 公里，并且借助 5G 基站的网 络，能够实现对大范围区域的连续监测覆盖。 通感一体化技术在低空已有应用案例。根据《通感一体化关键技术与应用》，2022 年 8 月中国联通与中兴通讯合作，在上海成功完成了一项针对低空无人机的通感算控一体化 测试验证。这项测试模拟了低空园区安全防护的应用场景，利用 24 GHz 毫米波单 AAU 实 现了通信和感知信号的同步发送与接收。测试结果显示，无人机的感知精度能够达到亚米 级，探测距离超过 1 公里，且在整个通信感知过程中表现稳定。在同年 11 月，中兴通讯利 用 4.9 GHz 低频段的商用 5G 基站，进一步实现了室外超过 1400 米距离的无人机感知。

2.3 导航系统：卫星导航系统为低空导航基础

卫星导航系统是无人机导航应用中发展较早和相对成熟的模式。卫星导航原理是采用 对时间或相位测量获得距离（差）的方式进行定位，以人造地球卫星作为导航台，提供全 天候、不间断、高精度、实时的三维位置、三维速度和时间信息，能够覆盖全球海、陆、 空、天各类运载体。得益于卫星导航系统的建立和发展，目前无人机普遍搭载卫星导航接 收机来获得精确的定位和导航服务。

2.3.1 卫星导航增强系统：地基增强和星基增强

卫星导航增强系统实现导航定位精度提升。卫星信号在向地面传输的过程中受到电离 层和对流层折射或是建筑物等障碍物反射等不良因素的干扰，导致实际传播时间与计算存 在偏差，进而导致卫星导航系统定位精度降低。目前面向民用用户的卫星导航系统定位精 度和授时精度已能够满足大多数需求，但面向高端用户如民航、测绘等的卫星导航系统在 精度方面仍需提升，面向特殊用户如山区、半地下矿井等的卫星导航系统对导航信息的完 好性、可用性、连续性要求也会更高。需求牵引下，卫星导航增强系统迅速发展。 根据辅助设施所处位置，卫星导航增强系统可分为地基、星基、空基增强系统。目前， 各国常见的卫星导航增强系统建设基本是以地基增强系统为主、星基增强系统为辅。 1）地基增强系统（GBAS）：增强设施主要布设在地球表面，如机场塔台或跑道附近 地面。GBAS 通过差分改正算法提高导航定位精度，同时根据监测算法改善卫星信号完好 性、可用性和连续性等，能够为机场及周边区域、大型农场等提供高性能的导航服务。 中国以北斗卫星导航为基础建立了地基增强网。北斗地基增强系统整合国内地基增强 资源，建立以了北斗为主、兼容其他卫星导航系统的高精度卫星导航服务体系。利用北斗 /GNSS 高精度接收机，通过地面基准站网（有精确的固定坐标地基增强站网络），利用卫 星、移动通信、数字广播等播发手段，实现在服务区域内提供 1-2 米、分米级和厘米级实 时高精度导航定位服务。

2）星基增强系统（SBAS）：SBAS 播发增强信息的设备安置在卫星上，主要增强设 施仍然在地面。通过大量分布极广的位置已知的差分站对导航卫星进行监测，获得原始定 位数据（伪距、卫星播发的相位等）并送至中央处理设施（主控站），后者通过计算得到 各卫星的各种定位修正信息，通过上行注入站发给 GEO 卫星，最后将修正信息播发给广大 用户，从而达到提高定位精度的目的。 北斗星基增强系统是北斗卫星导航系统的重要组成。北斗星基增强系统（BDSBAS） 通过地球静止轨道卫星搭载卫星导航增强信号转发器，可以向用户播发星历误差、卫星钟 差、电离层延迟等多种修正信息，实现对于原有卫星导航系统定位精度的改进。BDSBAS 系统能为民用航空提供花费更低、可用性更高的导航功能，为航空领域带来巨大的经济和 社会效益。

2.3.2 组合导航：卫星导航系统/惯性导航系统/视觉导航系统相互补充

惯性导航系统和卫星导航系统优势互补。1）惯性导航系统（INS）依赖内部的陀螺仪 和加速度计来提供导航信息，具有独立性强、不依赖外部信号的特点，但随着时间的推移， 会受到各种误差源的影响，导致精度下降。2）卫星导航系统虽然精度高，能够提供全球范 围内的定位服务，但在动态环境下，如飞行载体的机动运动，可能会导致接收机难以稳定 跟踪卫星信号。3）卫星/惯导组合导航系统集成卫星定位系统（如 GPS、北斗卫星导航系 统或全球导航卫星系统 GNSS）和惯性导航系统（INS）双方优势，通过特定的融合算法提 高整体的导航精度和性能。 视觉导航对卫星据止场景的卫星/惯导系统形成补充。当前卫星/惯导的研究和应用已 经较为成熟，但在卫星拒止场景中，仅依靠惯性导航系统会形成误差累计，进而导致导航 定位不准确，而引入视觉测量信息则可以减少 INS 的误差漂移。因此，融合卫星、IMU 和 视觉的卫惯视导航系统有望在水下、室内、城市峡谷、地下洞穴等挑战性环境中实现全局 和局部的精确定位。

2.4 管得住：无人机反制技术保障低空安全

“反无人机系统”包括指挥与信息处理系统、无人机探测系统、无人机反制系统三部 分。1）无人机反制的前提是探测跟踪，主要手段包括雷达探测、光电识别跟踪、无线电监 测和声音检测，在作用距离、稳定性、成本等方面各有侧重，因此结合多种手段优势的多 源融合探测系统正逐步兴起。2）反制技术可分为软反制和直接打击两种类型，软反制包括 干扰阻断和欺骗控制技术，难度普遍较大；直接打击类应用毁伤和捕获技术，相关技术较 为成熟但成本较高。

指挥与信息处理系统是低空无人机探测与反制系统的“大脑”。指挥与信息处 理系统是“反无系统”的数据处理中心，承担着指令分发、空域态势监控、状态检 测及通信以及与外部防御系统的协同任务。系统对内外部接入的无人机目标数据进 行融合处理，区分合作与非合作无人机目标，并根据预案及人工操作下达合作目标 管制与非合作目标反制等指令。 指挥与信息处理系统可采用“云-端”体系架构。基于云平台的部署方式具有 灵活和功能扩展高效等优点，端侧的分布式设备依托已有的通信基础设施接入云端，完 成指挥和信息处理任务。

全球无人机反制行业市场规模有望高速增长。根据 Mordor Intelligence，2024 年全球无 人机反制行业市场规模约19.3亿美元，预计到2029年市场规模将增长至57.6亿美元，2024- 2029 年 5 年 CAGR 约 24.41%。

编辑：火腿肠