低空技术 | “通信、导航、监视、气象“四大体系功能用途、关键技术

MagicJack

https://mp.weixin.qq.com/s/9GAqKmPZU_RVZl1dLXfZlA
原创  空见  低空行业圈   2025年07月22日

        前言：随着无人机、低空飞行器等新兴航空设备的广泛应用，低空空域的通信、导航、监测和气象保障技术渐入大众视野。通信确保设备与地面实时交互，导航指引精准路径，监测实时掌握空域动态，气象规避突发天气风险，通过这些技术支撑着低空飞行活动的安全和效率。

01  通信：基础底座（目标：全域覆盖、实时交互）

功能用途：

通信技术是低空经济的基础底座，核心功能是实现飞行器与地面控制站、飞行器之间、飞行器与空管系统的实时信息交互，支撑飞行控制、状态反馈、任务指令传输等业务落地，保障低空飞行安全与效率。具体包括：

• 飞行控制：实时传输飞行器的位置、速度、姿态等数据，确保地面控制中心对飞行器的精准操控；
• 状态反馈：接收飞行器的传感器数据（如电池电量、设备状态），及时预警故障；
• 任务指令：发送航线规划、起降指令等，实现飞行器的自主或远程控制；
• 空域管理：支持空管系统与飞行器的信息互通，保障空域资源合理分配。
  

关键技术：

• 5G-A/6G通感一体技术：5G-A（5G-Advanced）具备超可靠低延迟通信（URLLC）、海量机器类通信（mMTC）及通感一体特性，可支持千架级无人机协同作业（如深圳、苏州等地加速5G-A商用，打造低空通信网络）；6G进一步强化空天地一体化覆盖，解决偏远地区通信问题。
• 卫星通信：低轨卫星互联网为偏远地区、跨区域飞行提供广域覆盖，弥补地面通信盲区。
• 专用网络（UTM）：无人交通管理系统（UTM）整合多种通信技术，为低空飞行器提供无缝通信服务，支持飞行计划申报、动态信息交互等功能。
• 网络切片与边缘计算：通过网络切片为低空业务分配专用带宽，保障数据传输的低延迟；边缘计算实现数据本地处理，减少云端依赖，提升响应速度。
  

（备注：网络切片概念主要来源于通信运营商或者厂商，其目的主要处出于兼顾业务资源独占（切片）、技术设施共享（复用））

02  导航：低空定位（目标：高精度、稳定健壮）

功能用途：

导航技术是低空飞行的核心支撑，需解决城市峡谷（高楼密集区）、电磁干扰等复杂环境下的高精度定位问题，确保飞行器沿规划路径安全飞行，避免偏航、碰撞等风险。具体包括：

• 精准定位：为飞行器提供动态高精度位置信息，支撑航线规划和起降操作；
• 路径跟踪：实时监测飞行器是否偏离预定航线，及时预警并调整；
• 复杂环境适应：在城市高楼、山区等遮挡环境下，仍能保持稳定定位；
• 多源融合：整合多种导航数据，提升定位可靠性。
  

关键技术：

• 北斗卫星导航系统（BDS）：中国自主研制的全球卫星导航系统，具备高精度定位（米级至厘米级）、授时及短报文通信能力，是低空导航的核心支撑
• 多源融合导航：融合北斗、惯性导航（INS，不依赖外部信号的自主导航）、视觉导航（摄像头+计算机视觉建模）、雷达导航（穿透雾霾等恶劣天气）等多源数据，提升定位可靠性
• 地基增强导航（GBAS）：通过地面基站提供差分修正数据，进一步提升卫星导航的精度（如部分低空经济示范区采用GBAS，将定位误差缩小至厘米级，具体推广成本尚无具体数据）
  

03  监视：安全监控（目标：空天地一体化）

功能用途：

监视技术是低空经济的安全保障，需实现对合作目标（如注册无人机）与非合作目标（如“黑飞”无人机）的实时跟踪、识别与预警，防范碰撞、非法入侵等风险，支撑空域动态管理与调度。具体包括：

• 实时监控：获取飞行器的位置、速度、高度等参数，实时更新空域状态；
• 目标识别：区分合作与非合作飞行器，识别无人机类型（如物流无人机、巡检无人机）；
• 风险预警：对潜在碰撞、非法入侵等风险提前预警，通知空管系统或飞行器采取规避措施；
• 空域调度：根据监视数据，优化空域资源分配，避免拥堵。
  

关键技术：

• 雷达监视：包括地面雷达（覆盖大范围空域）、机载雷达（飞行器自身避障），可实时跟踪飞行器位置与速度（如通过平台整合雷达数据，实现空域动态转换）
• 光电监视：集成红外、可见光摄像头的系统，通过AI视觉技术自动识别飞行器类型（如无人机、eVTOL），适用于城市环境精细监
• 无线电频率监控：监测飞行器通信信号，实时获取位置信息，与其他监视技术融合形成全面感知（如绍兴市低空飞行服务保障办法中，要求利用无线电技术监控“黑飞”无人机）
• 卫星监视：合成孔径雷达（SAR）、多光谱成像等技术，用于大范围、远程监视（如跨区域飞行器追踪）
  

04  气象：关键保障（目标：精准预测、实时预警）

功能用途：

气象技术是低空经济的关键保障，需解决低空天气（如风切变、湍流、低能见度）对飞行安全的影响，为飞行器提供精细化气象预报与实时预警，支撑飞行计划制定与风险规避。具体包括：

• 天气预报：提供未来几小时至几天的低空气象数据（如风速、风向、气温、湿度、气压），辅助飞行计划制定；
• 风险预警：对强对流天气（如微下击暴流）、低能见度（如雾、霾）等危险天气提前预警，通知飞行器调整航线或暂停飞行；
• 实时监测：通过气象传感器、卫星等获取实时气象数据，更新预报结果；
• 气象评估：对飞行路线的气象条件进行评估，推荐最优飞行路径。
  

关键技术：

• 低空气象监测网：部署加密气象监测站、激光测风雷达、毫米波雷达等，实现风速、温湿度、气压等参数的秒级更新（如某区通过高密度气象站，实现气象数据秒级采集）
• 多源数据融合：结合风云卫星、无人机探空、城市气象站等数据，构建“地面-低空-卫星”观测网，模拟低空雨强、风场等场景。
• 智能预测模型：利用人工智能分析雷达回波、边界层数据，预测未来30分钟内的强对流天气（如微下击暴流），实现分钟级精准预报（如某气象局通过“低空航线气象风险等级划分”，形成不同机型、不同时段、不同气象条件的风险等级，提前进行风险预警）
  

        低空经济的“通信、导航、监视、气象”四大技术体系，分别解决低空飞行的信息交互、精准定位、安全监控、气象保障四大核心问题，随着5G-A、卫星通信、AI等技术的融合发展，从单一技术保障到融合落地建设，是一种必然的技术演进趋势。