低空智能网联体系参考架构（2024版）

低空产业联盟2024年11月 主任 副主任 刘法旺吴启晖 编委（按姓氏拼音排序） 陈爽郭佳贾子晔孔健孔德智李明李文宇李新军林嘉鑫刘敬颐王文峰宋连波汤聪华田野王栋王智新肖振宇许崇春俞笑张鹏周剑张秦岭 北京航空航天大学 工业和信息化部装备工业发展中心南京航空航天大学中国信息通信研究院中国电子技术标准化研究院工业和信息化部电子第五研究所中国移动通信集团有限公司中国铁路通信信号股份有限公司中国航空工业发展研究中心 北京理工大学广东汇天航空航天科技有限公司华为技术有限公司上海峰飞航空科技有限公司深圳美团低空物流科技有限公司亿航智能设备（广州）有限公司粤港澳大湾区数字经济研究院中国电信集团有限公司中国电子科技集团公司第十研究所中国联合网络通信集团有限公司中国卫星网络集团有限公司 目 录 一、编制概要 .......................................... 1 （一）编制方法 ....................................1（二）编制说明 ....................................1 （一）低空智能网联体系随低空运行阶段性发展 ....... 3（二）各方共同推动低空智能网联体系持续演进 ....... 4 （一）鼓励跨行业深度合作 ........................ 32（二）标准规则统一兼容 .......................... 32（三）积极开展试点示范 .......................... 32（四）发挥行业组织作用 .......................... 33 附件：缩略语 ......................................... 34 一、编制概要 一是梳理国内低空领域装备技术及前沿发展方向，对当前主流产品、技术进行调研并加以总结。 二是研究国内外相关领域的前沿技术，并结合相关文献，对行业内现有成果开展深入分析。 三是广泛邀请相关企业、科研院所、高校、行业专家参与研讨和编制，推动行业凝聚共识，形成合作。 四是邀请行业专家参与咨询、评审，更好提炼研究成果。 1 低空产业是低空经济的物质载体，是培育新质生产力和新经济增长点的重要方向，是新一代信息技术与航空技术深度融合的典型代表，发展低空产业具有十分重要的战略意义。随着“数字化、网络化、智能化、绿色化”的新四化趋势的深入推进，未来的运行场景将呈现“高密度、大频次的飞行”、“复杂、高风险的运行环境”以及“异构、多样化的飞行器”等典型特征。这些特征预示着低空飞行器、基础设施、管控平台等装备及相关技术将面临重大变革。 目前，低空运行模式正处于由单体智能向网联化群体智能演进的关键阶段。制造企业、运营企业、基础设施建设和保障机构及低空监管机构等均对低空领域的智能化、数字化提出了迫切的需求。鉴于此，本文以主流技术领域广泛认可的低空智能网联体系参考架构为核心研究内容，旨在全面覆 盖相关技术方向，以期持续推动低空产业、低空经济的发展和技术创新。 2 本文由低空产业联盟组织，20余家成员单位参与编写和讨论，编写过程中得到了联盟内200余家行业内企业、科研院所、高校的指导与支持，在体系框架、技术发展方向等领域基本形成了行业共识。 3 本文的主要观点和内容反映了编写工作组目前对低空智能网联体系参考架构的系统思考与深入分析。我们诚挚欢迎来自产业界、学术界以及各相关领域的专家学者和企业代表提出宝贵的意见和建议，以促进本研究的及时更新与必要的纠正。 随着人工智能、新一代信息通信等相关领域技术的融合创新发展，低空智能网联体系作为一个开放性的体系框架，将不断吸纳新技术、新产品和新规范，以实现其自身的演进和完善。本报告是《低空智能网联体系参考架构》的首版，我们将根据产业和技术的发展动态，持续优化完善，深化研究内容，以确保其与行业发展和技术进步保持同步。 二、编制背景 随着通导监技术、人工智能技术的持续进步，低空飞行器将由当前单机独立工作模式，逐步演进至网联运行工作模式。未来“高密度、大频次”的飞行需求、“异构多样”的空域用户与“复杂、高风险”的运行环境相结合，将从多角度对未来低空的制造、运行、监管、服务等多个方面提出新的挑战。 （1）制造领域：未来飞行器将大量应用智能化、网联化的机载设备，并由智能化信息物理设施提供运行支撑。飞行器的智能化水平将由现阶段的单体智能，向依据任务、环境、场景的体系智能演进。同时，随着飞行器和基础设施网联化水平提升，单机智能要求有所降低，进而减少装备制造成本，推动制造领域的产业结构转型。 （2）运行领域：随着地面基础设施的逐步完善、相关技术和标准不断成熟，空域应用模式将由当前的大范围的隔离运行，向多运营人共用航路航线模式演进，最终实现大尺度上的无航路飞行或自由飞行。同时，将逐步实现基于智能化航电系统的有人机与无人机的融合运行。 （3）服务领域：未来飞行器将根据不同任务和应用场景中的能力需求，在不同时间、空间尺度上，基于智能网联体系的服务支撑，实现飞行计划、实时空中交通态势、冲突风险等信息获取，以保障大尺度的运行安全。 （4）监管领域：未来，基于智能化监管体系，飞行器 的实时监管、调度、管控将成为常态，飞行器的多维运行数据将实时报送至监管方。同时，监管方也将以少量人在回路内或人在回路外的方式实现对低空运行的高效监管。 低空智能网联体系应用概念如图1所示。 低空智能网联技术体系的持续演进围绕着装备技术、运行服务方式以及监管方式等方面开展。从低空装备制造、基础设施建设和保障，到低空运行服务方式的探索，再到监管方式的不断完善，需要体系中各个层面的共同推动。 我国低空智能网联体系具有一定基础，但还需要各方共同努力，推进相关领域的整体技术进步。以5G/6G、卫星互联网、卫星导航和人工智能为代表的高科技领域优势，为低空智能网联技术的发展提供了坚实的技术基础。这些技术的融合与应用，将大幅提升低空空域运行的效率和安全性。在未来发展中，低空智能网联技术体系不仅要解决飞行器相关技术难题，还需在基础设施建设和产业链整合方面取得突破。通过行业内外的多方参与者的通力合作，实现技术体系的升级和标准化协议的制定与完善。同时，各方应加强对技术方案的可行性分析，确保技术方案在不同运行条件和环境下，能行之有效，并安全落地。 三、低空智能网联体系概述 低空智能网联体系是由数字化、网联化、智能化的新型飞行器及设备、信息物理基础设施、数据信息网络以及应用服务系统构成的综合性体系，可实现对低空空域的泛在感知、广域互联和智能管服应用，支撑典型应用场景的安全高效运行。 低空智能网联体系的构建遵循“五方三层两体系”的架构原则，旨在实现低空领域的高效运营与服务。该体系涵盖了低空飞行器制造方、低空运营参与方、低空交通管理和服务提供方、低空行业监管方以及低空基础设施保障和服务提供方等五个核心参与方。依托低空载具和航电设备、信息物理基础设施两类基础装备，该体系提供低空通信、导航、监视等基础数据和能力，并通过数据和服务支撑网络实现数据信息的接入、管理和订阅/分发，以支撑多个服务应用云系统，确保低空物流、载人出行、公共服务、文体旅培等典型应用场景的安全高效运行。 低空智能网联体系参考架构由三个核心层次和两个关键体系构成，如图2所示： （1）机载终端与基础设施层：由低空载具和航电系统、信息物理基础设施组成。低空载具和航电系统包括机载通信设备、多源导航设备、机载感知与识别设备以及智能航行设备。信息物理基础设施包括低空的通信、导航、监视基础设施以及低空情报、气象、起降、无人机反制等其他保障基础 设施。 （2）数据与服务支撑层：由接入网、交换网和服务网组成。接入网通过统一的通信、导航、监视以及其他信息的数据接口标准和接入方式，实现低空智能网联的基础数据接入。交换网构建各类基础数据的信息交换模型，完成各类数据的订阅/分发服务，以满足上层应用系统的服务需求。 （3）应用系统层：包括运营管理系统、低空交通管理与服务系统以及基础设施保障系统等。随着低空应用场景的不断发展，该层将引入更多的应用系统，提供更完善的服务和能力支撑。 此外，该体系还包括标准体系和安全体系两个关键组成部分，以提升整个系统的标准化协同和安全性保障。 通过这一架构的实施，低空智能网联体系将为低空经济的发展提供坚实的物质技术基础，助力低空领域的创新和进步。 低空智能网联体系的发展是一个涉及运行场景、空域、飞行器能力、管理服务能力、信息物理基础设施等方面能力，逐步演进的阶段性过程，如图3所示。在当前阶段，低空运行仍处于低密度、低风险的隔离运行的方式，现阶段工作的核心在于高效地整合并筛选现有技术，以实现低空智能网联技术的初步应用和探索。随着系统规模的扩展和需求的显著增长，未来的低空运行将呈现出大规模、高密度、复杂性和异构性的特点，这对低空智能网联技术提出了更为严格的要求。 卫星互联网、通导感算一体等通信、导航、监视（CNS）新技术的成熟发展将对低空智能网联体系的构建和应对未来低空面临的技术挑战起到至关重要的作用。这些技术的发展将支持实现空地一体化、低空万物互联以及智能化的运行决策，从而确保低空领域的全域安全和高效融合运行。 低空智能网联技术体系具有明显的复杂性和跨领域特性，它涵盖了通信、导航、监视、控制、安全监管等多个技术领域，构成了一个高度复杂的技术体系。目前，该领域内存在的技术方案种类繁多，且缺少统一的技术规范和操作标准。因此，对低空智能网联技术体系架构进行梳理，形成行业共识，对于推动低空产业的健康发展至关重要。 为应对这些挑战，必须从体系架构的顶层设计着手，明确技术体系的核心组成要素、功能需求以及发展路径。推动建立统一的技术标准和接口规范，不仅可以避免资源的浪费，还能提升低空空域运行的整体效能。此外，推进低空智能网联技术的标准化进程，有助于整合不同领域的技术力量，更好发挥统一大市场优势，实现多方利益相关者的协调合作，从而为我国低空产业的发展提供更加坚实的支撑和保障。 四、低空智能网联体系参考架构 1. 1 低空智能载具是低空航行活动的主体、低空智能网联体系的智能空中终端，包括各种通航飞机，微、轻、小、中、大型无人机，以及eVTOL、飞行汽车等多种新型航空器。在控制模式上可分为以控制为主要目标的人在回路控制模式和以监视、应急接管为主要目标的人在回路外控制模式。 低空智能载具依托智能航电系统和部件，实现飞行器的智能化，其核心能力包括以下三方面： 1低空智能载具应具备被周边飞行器和地面监视基础设施感知的能力，感知信息应由智能载具主动发送或报送，其内容包括但不限于载具标识、实时位置、状态信息等。 2智能载具还需具备在飞行全过程均可被运行方全程、全时管理和操作的能力，应能够实时响应来自智能网联体系的管理与操作指令，指令包括但不限于航线的调整、飞行状态调整指令等。 3智能载具需具备一定的环境感知和自主决策能力，实现智能航行。智能载具应以自主感知和地面传输的方式对空域态势、周边空中交通态势、地面环境、基础设施状态等进行有效感知，并结合飞行计划、自身实时状态、载荷信息等，进行全自主飞行。 低空智能载具核心机载系统包括机载通讯设备、多源导航设备、机载感知与识别设备、智能航行设备，通过以上系统结合飞行器平台，实现无人驾驶航空器向低空智能载具的演进。 2 机载通信设备是空地、空空之间数据通信的设备，是实现远程控制和数据传输的核心设备，在低空智联体系中的机载通信设备应具备高可靠性、低延迟、抗干扰、多模兼容、高速率、数据安全等基本要求，包括公网通讯终端、卫星通信设备、机间自组网设备、机载数/图传设备、北斗短报文通信设备、低空专网终端等。 3 低空智联机载多源导航设备是指集成了多种导航传感器和技术的航空器系统，能够采取不同的技术并利用不同的数据来源获取定位信息，以实现空中飞行期间持续的导航准确、可靠和完整，包括机载