低空智联云技术研究报告1.0

参编单位（排名不分先后）： 云计算开源产业联盟、中电信无人科技有限公司、中国移动云能力中心、四川长虹佳华信息产品有限责任公司、苏州海鸥飞行汽车有限公司、上饶师范学院、珠海安擎科技有限公司、浪潮电子信息产业股份有限公司、上海声网科技有限公司、安超云软件有限公司等企业 参编人员： 郑立、邢鑫雨、马龙飞、孙小霞、吴爱军、周正、吴志强、刘莹、卢红金、黄起豹、罗前春、张幸福、陈美、许刚、胡宗棠、杜春咏、李俊杰、郁康等人 前言 低空经济是指在垂直高度1000米到3000米的空域范围内，以民用有人驾驶和无人驾驶航空器为主，涵盖载人、载货及其他相关活动的一种经济活动。它不仅包括飞行器的研发制造、运营服务等直接相关领域，还涉及综合保障、空域管理等多个方面。 全球范围内，美国、欧盟、日本等国家及地区提出“城市空中交通”“创新空中交通”等概念，并出台政策鼓励低空产业活动，旨在推动对低空空域资源的开发及利用。2024年3月，我国首次在政府工作报告中提出低空经济，提出“积极打造生物制造、商业航天、低空经济等新增长引擎。”正式把发展低空经济提升至国家战略层面。《通用航空装备创新应用实施方案（2024—2030年）》进一步提出“推动支持空天地设施互联、信息互通的低空智联网技术和标准探索”。发展低空智联网是推动我国低空经济不断发展，完善低空运输的重要技术基础，作为参与构建支撑低空智联网建设的重要技术底座，低空智联云承担着承上启下的重要作用。一方面，低空智联云可以对低空智联网中流通的通信、导航、感知、算力等数据、资源进行汇聚、处理，实现低空智联网数据的云上存储、流通；另一方面，低空智联云依靠大数据分析、分布式部署架构、低时延、高可用、高并发的云上技术特点，可以对低空智联网数据实现更进一步的智能化分析处理，推动建立更高效的低空智联网。因此，全面分析目前低空智联云体系建设现状，分析低空智联云技术体系架构，综合研判未来低空智联云发展趋势，对于促进低空智联 网建设以及加快我国低空经济发展的速度，尽快实现政府工作报告中的工作计划具有重要意义。 《低空智联云技术研究报告》将梳理低空经济产业国内外布局现状，分析低空经济的重要性和发展驱动力；总结低空智联云市场发展现状及挑战，研究低空智联云的定义及重要性；探索在政务场景及民生场景中的具体应用。 目录 一、政策趋势市场解读1 （一）政策发布解读1 1.国内政策解读1 2.国外政策解读1 （二）市场趋势解读2 二、低空智联云体系概述4 （一）技术发展现状4 （二）现阶段发展挑战4 1.挑战一：低空设施种类繁多异构性高，导致互联难度大4 2.挑战二：空域环境复杂无法得到全面监管，导致飞行器起降受限5 3.挑战三：缺乏行业云平台用以支撑低时延、智能化业务场景6 三、低空智联云技术应用7 （一）低空智联云技术架构7 1.基础设施7 2.协同平台9 3.顶层应用11 （二）低空智联云特色行业应用12 1.特色应用一：政务场景12 2.特色应用二：民生场景13 一、政策趋势市场解读 （一）政策发布解读 1.国外政策解读 2023年7月，美国联邦航空管理局（FAA）发布《先进空中交通（AAM）实施方案》V1.0，包括运营、基础设施、电力网络、安全、环境、社区参与等六大要素，推动了城市空中交通（UAM）的发展，并在无人机监管方面建立完善的法规体系。2016年11月，欧盟提出“U-space”概念，并授权SESAR负责制定U-sapce空域蓝图，包含了一系列程序、服务和技术，并于2017年6月正式发布，涵盖多元化的运营内容和前沿的技术应用，通过SESAR解决方案提升机场运营效率、优化空中交通服务，并推动航空基础设施的升级。欧盟委员会审议通过关于创新空中交通草案，正式颁布实施条例，并制定无人机认证和维护的标准和流程。2018年12月，日本发布《空中交通革命路线》，正式提出“下一代空中交通”概念，并首次纳入国家规划之中。强调在5年内，通过技术开发和实证，进一步扩 大无人机的应用，并力争在2025年大阪·关西世界博览会上实现飞行汽车的应用和商业化。 2.国内政策解读 我国大力推进现代化产业体系建设，加快发展低空经济新兴产业。2024年3月5日，国务院总理李强在《政府工作报告——2024 年3月5日在第十四届全国人民代表大会第二次会议上》（以下简称《报告》）中首次把低空经济写入政府工作报告。《报告》提出 要“加快前沿新兴氢能、新材料、创新药等产业发展，积极打造生物制造、商业航天、低空经济等新增长引擎”。后续由工业和信息化部、科学技术部、财政部、中国民用航空局四部委联合发布的《通用航空装备创新应用实施方案（2024—2030年）》（以下简称《方案》）针对未来低空经济的实际工作推进发布了具体行动方案。《方案》指出要“推动智能高效新型运营服务体系建设。加快5G、卫星互联网等融合应用，支持空天地设施互联、信息互通的低空智联网技术和标准探索。” 各地积极响应国家号召，出台促进低空经济发展行动方案，从低空产业链上、中、下游全方位推动地方低空产业建设。低空飞行器制造方面，提出通过整机牵引，加快低空有人、无人飞行器核心零部件技术攻关；基础设施保障方面，加强起降及服务保障场地建设及利用，并完善无人机通信、导航、感知、气象、定位、监视等设施建设；监管及运行服务方面，大力发展智能化飞行器控制，加强数字基础设施建设；应用场景方面，鼓励开展应急救援、巡视巡检、物流配送等多样化场景试点验证工作，逐步完善低空产业生态。 （二）市场趋势解读 我国低空市场发展受到政策支持作用的鼓励，在技术发展、试点飞行、多种场景应用等多个领域呈现出迅速发展态势。据中国民航局第二研究所2022年底发布的《eVTOL飞行器的发展态势与应用场景综述》统计，2023年峰飞航空、沃兰特航空、御风未来、小鹏汇天、时的科技等公司均已发布代表eVTOL产品，并在进行试飞测 试，测试进展整体顺利。其中亿航智能采用多旋翼构型的EH216-S已取得中国民航局颁发的型号合格证（TC），是全球首张eVTOL合格认证。并且各大低空运输运营商已在地区重点城市启动了低空运输的商业化推广。武汉市已获批开通18条低空商业试点航线，包括5条载人航线、12条载物航线和1条监测航线，覆盖短途运输、空中游览、物流运输、城市监测等多个类别。广州开发区红酒文化街低空物流首飞验证成功，首批计划开通的10条高效物流低空航线，连接多个降落点，如尚城万科里、萝岗万达广场等。大湾区低空短途运输航线（深圳－珠海）正式开通，每日往返一趟，将深圳到珠海的时间由传统的驾车2小时左右缩短至20分钟。江苏苏州空中快线高新广场直航中心启用，开通苏州至无锡硕放国际机场的航线，飞行时长约12分钟。美团无人机已在深圳、北京、上海、广州、南京 等城市开通43条航线，并累计完成订单超36万单。 全球多家eVTOL厂商，已经推进全尺寸验证机型的首次飞行测试，包括垂直起降、高速巡航、悬停飞行过渡到前飞等主要飞行任务，展示eVTOL技术的可行性和商业化潜力。AAM全球头部企业JobyAviation与多方合作，已开展后勤与医疗应用、空中交通模拟及城市飞行等场景探索。此外，已经逐步开展垂直起降场、充电设施等基础设施的开发与运营。多国开始试行空中出租车，亚马逊在美国部分地区使用PrimeAir无人机送货，标志着低空经济应用的广泛化和日常化。 二、低空智联云体系概述 （一）技术发展现状 作为推动低空经济发展关键技术的支撑，低空智联云技术体系正持续取得显著进展。一方面，云计算、大数据、人工智能等前沿技术的深度融合与应用显著增强了低空智联云的数据处理与分析能力，使其能够更高效地处理和分析海量数据。这些技术的结合让低空智联云能够实时监控和管理低空环境，为低空经济的发展提供了强大的数据支持。另一方面，低空通信、导航、感知等关键技术的突破，也为低空智联云的发展奠定了坚实的基础。这些关键技术的创新使得低空智联云能够更精确地进行定位和导航，提升了低空交通的安全性和效率。 此外，随着5G、卫星互联网等新型基础设施的加快建设，低空智联云的技术体系将更加完善。这些新型基础设施的引入将进一步提升低空智联云的通信速度和覆盖范围，使其能够更好地满足低空经济发展的需求。5G技术的高速度和低延迟特性将使得低空智联云的数据传输更加迅速和可靠，而卫星互联网的全球覆盖能力将使得低空智联云的应用范围进一步扩大。这些新型基础设施的建设将为低空经济的发展提供有力的技术支持，推动低空经济的快速发展和创新。 （二）现阶段发展挑战 1.挑战一：低空设施种类繁多异构性高，导致互联难度 大 低空场景涉及的各类设施种类繁多，如无人机、地面通信基站、感知雷达、起降基站等。伴随国家开始大力推动低空空域资源利用，大规模推动低空飞行场景试点后，各场景中逐步加入了比以往种类更多、功能更复杂的低空基础设施用以完成对低空飞行任务的监控以及对重点地区低空空域的监测。但大量铺设基础设施的同时，各设施间的信息串联渠道、数据交换协议，数据交换接口等由于异构性较高，导致短期内出现无法兼容的情况，最终导致了对低空空域的监管信息的缺失，无法有效获取信息，延缓了大范围推广低空场景商业化应用。 2.挑战二：空域环境复杂无法得到全面监管，导致飞行器起降受限 低空业务执行需要对起降空域、航线周边进行实时全面的环境监测，保证飞行器的起降安全、飞行安全。并且伴随同一空域内飞行器数量增多，如何高效安全地保证多架次无人机，有序开展低空作业也是亟待解决的问题。低空环境不同于传统民航空域，会存在地面建筑阻拦，飞行环境复杂。且低空飞行器多为轻量化小机型，对环境、气象要求都会更高。但目前对于飞行空域的全量化、实时性监测仍处在起步阶段，尚无法达到可以大范围支撑无人机起降的程度。且无人机单机智能已可以实现对划定航线上的建筑物避障，但伴随群体飞行任务的出现，单机智能对飞行任务的智能化识别变现的捉襟见肘，需要边缘算力的协助，辅助空域内飞行任务的自主决策和智能识别。 3.挑战三：缺乏行业云平台用以支撑低时延、智能化业务场景 我国低空经济发展刚刚起步，行业内部数字化程度普及程度低，在大量多维低空场景数据进入后，当前低空服务平台运作机制大部分依赖人力处理，在处理效率及准确度上无法匹配目前业务需求。未来仍需持续搭建以支撑智能调度、智能决策等低空特色功能的一体化公共云平台服务，向上赋能业务场景，实现快速普及。 当前部分场景如外卖、快递、医疗物资配送等存在大量需要快速反应，快速处置的低时延、高并发需求场景，需要进行极低时延网状智能交付，需要智能化系统辅助实时计算最优航线、最佳飞行计划。但目前的机端设备、系统无法满足上述需求，同样需要在基础设施层面和行业平台方面同步布局规划成体系的低时延业务反馈云平台，以支持大规模低空业务开展。 三、低空智联云技术应用 参照云计算基础的分层方法，低空智联云整体技术架构按图1所示为基础设施层、协同平台层、顶层应用层。 图1低空智联云整体技术架构 （一）低空智联云技术架构 1.基础设施 基础设施层主要涵盖低空智联网及其下设的各项基础设施以及云主机、云存储、云网络、云安全等云上基础设施。作为整体低空智联云技术体系架构的基础设施，可以对协同平台提供最原始的业务数据、网络服务、云存储、算力支撑等重要资源。 低空场景涉及海拔0-3000米之内的空域如图2所示，涵盖了多个种类的飞行器类别，每种飞行器又对应了不同的飞行参数及应用场景，存在海量的数据输入终端在实时发送数据等待分析。 图2低空飞行器分布示意图 并且空中的具体情况瞬息万变，会存在天气变化、飞行器冲突、障碍物阻挡等多种异常情况，需要紧急介入处置。单一的中心控制系统无法对极低时延、高并发的多重任务冲突展开针对性处理，需要在飞行任务空域周边安排相应的边缘处理中心，对低时延需求做到先分流、再处置的效果，剩余的非低时延需求则可以继续回传至当地的中心云控制系统做进一步的统计分析。上述业务处理逻辑正是低空智联云分布式基础设施部署架构可以具备的优势。 图3低空智联云分