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1、數字低空工作組數字低空工作組TG8測試與驗證數字低空測試與驗證白皮書(第一階段)2025.4數字低空工作組數字低空工作組內容摘要本白皮書聚焦數字低空測試與驗證的核心需求,梳理了技術發展現狀與挑戰。數字低空通過通信、感知、導航等技術融合,推動物流、巡檢、文旅等場景智能化應用,但面臨高密度、高頻次、異構化等挑戰,亟需完善測試與驗證體系。白皮書提出“四橫三縱”架構,“四橫”覆蓋物理設施、信息基礎設施、數字化空間和應用系統四大層級,“三縱”通過模擬仿真、封閉區域和開放區域測試,全面評估系統性能與可靠性。該架構將測試與驗證貫穿數字低空系統全生命周期,明確了通信、感知、計算、安全等關鍵指標,為技術規?;瘧?/p>
2、用和標準化建設提供科學依據,助力低空經濟高質量發展。數字低空工作組數字低空工作組目錄一、數字低空測試與驗證背景.11.1 數字低空背景.11.2 數字低空測試與驗證發展現狀.11.2.1 國外數字低空測試與驗證技術發展現狀.21.2.2 國內數字低空測試與驗證技術發展現狀.41.3 數字低空測試與驗證現存的問題.51.4 數字低空測試與驗證標準研制現狀.61.4.1 國外數字低空測試與驗證標準研制現狀.61.4.2 國內數字低空測試與驗證標準研制現狀.8二、數字低空測試與驗證.102.1 數字低空測試與驗證的范疇,對象及目標.102.1.1 低空物理設施層.102.1.2 低空信息基礎設施層.
3、102.1.3 低空數字化空間層.112.1.4 低空應用系統層.122.2 數字低空測試與驗證體系架構.132.3 數字低空測試方法與驗證技術.152.3.1 測試驗證方法.152.3.2 測試驗證技術.16三、數字低空典型測試驗證場景.183.1 低空物流.183.2 低空文旅.193.3 低空載人.21數字低空工作組數字低空工作組3.4 低空巡檢.223.5 低空消防.24四、數字低空測試與驗證指標.274.1 低空物理設施測試與驗證指標.274.1.1 無人飛行器.274.1.2 其他物理設備設施.294.2 低空信息設施測試與驗證指標.304.3 低空數字空間測試與驗證指標.334.
4、4 低空應用系統測試與驗證指標.34五、總結.36致 謝.40數字低空工作組數字低空工作組1一、數字低空測試與驗證背景1.1 數字低空背景低空經濟作為一種新的經濟形式,以低空空域(一般指距地面 1000米以內的空間)為依托,以有人駕駛、無人駕駛航空器等低空飛行活動為牽引,以通用航空產業為主,涉及低空飛行、科研教育、航空旅游等眾多行業的經濟概念,是一種輻射帶動效應強、產業鏈條長的綜合經濟形態。推動低空經濟高質量發展,要筑牢三個“底座”,即政策“底座”、數字技術“底座”和服務“底座”。其中,數字技術“底座”是低空經濟順暢發展的核心因素?!皵底值涂铡?,即基于通信技術、感知技術、雷達技術、信息技術、數
5、據技術、行業智慧等,實現低空飛行航空器成為智能體,低空空域網絡成為智能網,最終賦能低空飛行的數字化、智能化、自動化,夯實低空飛行成為“經濟態”。數字低空在物流、巡檢、消防等多個領域具有廣泛的應用前景:低空無人機配送可以顯著提高物流效率;通過低空飛行器進行城市巡檢、環境監測等,可提高城市管理水平;在自然災害或突發事件中,低空飛行器可以快速到達現場,提供實時信息和救援支持。然而,盡管數字低空展現出廣闊的應用潛力,但其也面臨諸多挑戰。數字低空系統作為一個復雜的系統,涉及到通信、導航、監視等方面,并且低空活動具有高密度、高頻次、異構、高復雜性的特點。通信系統因高復雜環境頻繁遭遇信號干擾、存在覆蓋盲區;
6、導航系統因障礙物遮擋和多路徑效應難以提供精確定位;監視系統則因飛行設備異構化缺乏有效監管機制。此外,高密度、高頻次的飛行航線規劃、應急避障等都帶來巨大的挑戰。這些挑戰不僅影響了數字低空系統的性能和可靠性,還凸顯了標準化建設和測試與驗證指標體系缺失的問題。由于缺乏統一的標準和評估方法,不同系統之間的兼容性和協同能力受到限制,難以實現規?;瘧?。因此,數字低空系統的性能和可靠性需要通過嚴謹的測試和驗證,當前亟需建立數字低空測試與驗證架構,推動標準化建設,明確測試與驗證指標體系,驗證通信、導航、監視及場景適應性能,為不同場景下的應用提供科學依據,奠定規?;瘧玫膱詫嵒A。1.2 數字低空測試與驗證發
7、展現狀數字低空工作組數字低空工作組21.2.1 國外數字低空測試與驗證技術發展現狀(1)國家政策方面國家政策是推動數字低空產業發展的重要助推器,各國政府高度重視這一領域,紛紛出臺相關政策、戰略規劃及法律法規,為其發展提供了堅實保障。2016 年,美國聯邦航空管理局(Federal Aviation Administration,FAA)頒布小型無人機系統法規(Part 107),其適用于重量小于 55 磅的無人機,內容包括操作要求、無人機注冊、飛行員認證等,為無人機的商業化應用提供了明確的法律依據1。2023 年,美國國家航空航天局推出先進空中交通(Advanced Air Mobility,
8、AAM)計劃,旨在打造一個低空空域的交通運輸生態系統,涵蓋空中交通管理系統改造、關鍵技術開發、安全數據解決方案等研究2。2017年,歐洲單一天空空中交通管理研究計劃(Single European Sky ATM Research,SESAR)啟動 U-space 藍圖,其是確保大量無人機安全、高效地進入空域,所設計的一套新的服務和特定程序,是一個促進無人機安全和可靠集成的“生態系統”3。2015 年,日本民用航空法首次引入無人機相關法規,內容涵蓋空域規則和飛行方式4。2022年,日本國土交通省發布第三版“使用無人機運送包裹指南”,推動無人機物流的商業化應用。同年,日本經濟產業省和新能源產業技
9、術綜合開發機構(New Energy and Industrial TechnologyDevelopment Organization,NEDO)發布的實現下一代交通方式的社會應用中提出力爭在 2025年大阪關西世界博覽會上實現飛行汽車的商業運營5。2020年 6月,韓國國土交通部發布城市空中交通發展規劃(Korean Urban Air Traffic Roadmap,K-UAM Roadmap)并于 2021 年 9 月發布 K-UAM 的運行概念 1.0 版本,其中提出在 2025 年前實現城市空中交通商業化并在首爾開始試運行城市空中交通6。(2)技術創新層面目前,數字低空技術在全球范
10、圍內取得了顯著進展。各國政府、企業和研究機構正積極推動低空經濟的發展,期望通過無人機系統、通信、感知等研究實現數字化、智能化、自動化的低空飛行。2015 年,美國密西西比州立大學領導建立“無人機系統安全卓越研究聯盟(Alliance for SystemSafety of UAS through Research Excellence,ASSURE)”,由 30 所研究機構和 100 多個行業和政府伙伴組成,研究涵蓋無人機指揮、控制和通信等技術7。2019年,美國東北大學與漢斯康空軍基地合作,專注于無人機系統(Unmanned Aircraft System,UAS)研究,包括反無人機技術和無
11、人機操數字低空工作組數字低空工作組3作的網絡安全8。麻省理工學院(MIT)與美國空軍研究實驗室、波音公司等機構合作,正研究用于空域安全和無人機導航的人工智能系統,旨在為低空飛行創建更可靠的系統9。2021 年,歐盟 SESAR 啟動 CORUS FIVE 研究項目,由 EUROCONTROL 創新中心領導,研究通過 U-space 服務和方案支撐城市空中交通飛行操作,允許電動垂直起降飛行器(ElectricVertical Take-Off and Landing,eVTOL)、UAS 和其他空域用戶(無人駕駛和有人駕駛)在受控的空域中安全、可靠、可持續和高效地運行10。日本軟銀(High A
12、ltitude Platform Station,SoftBank)先進技術研究所積極研究高空通信平臺(High Altitude Platform Station,HAPS),目標在平流層的廣域范圍內提供高速和高質量的通信。2024 年 8 月,軟銀宣布其“Sunglider”太陽能 HAPS 飛機在 AeroVironment 和美國國防部組織的現場試驗中成功進行平流層飛行11。2022年 11月,德國聯邦教育和研究部資助,啟動 KOMSENS-6G 項目,旨在將傳感器技術集成到 6G 通信系統中,并于 2024年 11月完成首批架構提案12。(3)產業落地層面在政府方面,美國及歐盟等通過
13、了一系列低空測試計劃,積極推動數字低空技術測試與驗證基礎設施建設。2012 年,美國 FAA 啟動 UAS 測試場地計劃并建成 7 個測試場地,其旨在將無人機系統整合到國家空域系統,可對公共和民用無人機系統的安全性進行驗證13。2017 年,美國FAA 進一步推出了 BEYOND 計劃,在 UAS 測試場地計劃基礎上,對無人機超視距飛行、通信、監視和氣象等技術進行測試驗證。同年,美國 FAA 宣布“無人機融合試點計劃”,并完成超 21000次飛行測試,旨在測試并驗證無人機在商用和公共應用中的低空飛行安全性14。2022年,歐洲發布無人機戰略 2.0,提出建立歐盟民用國防無人機測試中心網絡15。
14、2023 年 3 月,歐洲UAS 測試中心聯盟成立,聯盟由來自 17 個歐洲國家的 35 個組織和測試地點組成,旨在滿足測試中心之間交流經驗和推動合作的需求,支持歐洲 UAS 生態系統的發展16。在企業方面,美歐多家公司已進行多項低空測試,推動空中交通技術的商業化。2023年 2月,Blade Air Mobility 與 Beta Technologies合作,在紐約成功完成了 eVTOL 的運行驗證,并計劃將其用于肯尼迪國際機場與曼哈頓之間的空中交通服務17。2023 年 11 月,美國電動垂直起降飛行器制造公司 Joby Aviation 和 Volocopter 分別在紐約進行了驗證飛
15、行,標志著低空城市空中交通技術邁出了關鍵一步18。數字低空工作組數字低空工作組41.2.2 國內數字低空測試與驗證技術發展現狀(1)國家政策方面國家政策是推動數字低空產業發展的重要支撐,我國政府高度重視數字低空戰略地位,并出臺了一系列政策措施,為其發展提供了有力保障。2021年,國家綜合立體交通網規劃綱要首次將“低空經濟”概念納入國家規劃19。2022 年,“十四五”現代綜合交通運輸體系發展規劃進一步提出深化低空經濟領域的改革20。2023 年,中央經濟工作會議將低空經濟確立為國家戰略性新興產業,綠色航空制造業發展綱要(2023-2035年)明確了實現 eVTOL定點運行的目標21。2024年
16、 3 月全國兩會上,低空經濟首次作為國民經濟的新增長引擎被寫入中央政府工作報告;同月,工業和信息化部等聯合發布了通用航空裝備創新應用實施方案(20242030年),推動通用低空經濟的創新發展22。此外,地方也高度重視多地出臺支持政策,在 50個具有低空經濟發展基礎和潛力的城市 2024年政府工作報告,其中 24個城市將低空經濟寫入政府工作報告23。在法制層面,為了規范低空飛行活動,保障飛行安全,國家相繼出臺了無人駕駛航空器飛行管理暫行條例、國家空域基礎分類方法、中華人民共和國空域管理條例(征求意見稿)、民用無人駕駛航空器生產管理若干規定、民用無人駕駛航空器無線電管理暫行辦法等法律法規,為低空經
17、濟的規范化管理提供了依據,同時也對測試與驗證工作提出了更高的要求。(2)技術創新層面數字低空測試與驗證領域的技術創新正推動低空經濟從概念走向應用實踐。該領域的核心技術創新集中在通信、導航、監視及場景應用四大方面,推動了低空飛行器及其相關系統的智能化、數字化發展,滿足了從物流到公共服務等不同應用場景的需求。2024 年 6 月,中國移動提出“通感管導”四位一體的低空智聯網,首創低空魚鱗新組網、大上旁瓣新波束等低空通信等技術,攻克連續覆蓋難、組網干擾大、感知要求精、實時監管難、導航精度高、保障需求高等難題24。2024 年 8 月,粵港澳大灣區數字經濟研究院低空經濟分院提出建設“智能融合低空系統”
18、,將低空環境信息、飛行器信息和業務信息等完全數字化,提供數字化、智能化、精細化的低空空域管理和服務工具25。2024 年 9月,中國聯通發布了智慧低空應用平臺和低空安全監管平臺兩大低空核心產品,正式發布“1+2+N”能力,即 1 系列行空終端、2 個云平臺(中國聯通極目無人機監管平臺、中國聯通行云 5G網聯無人機應用平臺)和 N 個低空應用場景,具備對覆蓋區域內多目標、全天候、高精度探測的能力,實現了對目標無人機的狀態捕捉、身份識別、跟蹤與記錄,使通感數據在監管流程實現業務貫穿26。數字低空工作組數字低空工作組5在產學研合作方面,2017年,“香港科技大學-大疆創新聯合創新實驗室”成立,支持世
19、界無人機技術的進一步發展。2022年 4 月,南京海事局聯合南京航空航天大學、南京聯通等單位成立南京海事“5G+無人機”應用融合創新中心,創新打造了垂直起降固定翼全轄區巡航、無人自動機庫區域性巡航、便攜式多旋翼無人機現場巡航“三位一體”的海事巡航新模式。2023年,臥龍電氣驅動集團股份有限公司與中國民航科學技術研究院簽訂戰略合作協議,聯合創建“新能源航空器電動力系統適航驗證實驗室”,共同開展新能源航空器電動力系統適航技術相關方向研究。2023 年,北航、北理工與民航數據公司聯合啟動“空地一體新航行系統技術全國重點實驗室”建設,促進低空前沿技術突破。(3)產業落地層面隨著數字低空技術的進步,數字
20、低空得到了初步應用并將進入規?;茝V的關鍵階段,產業推廣、網絡部署及測試與驗證設施建設在各地持續開展。在產業推廣方面,中國開展了多個大型研討交流會議,如 2024 數字低空大會、2024 中國低空經濟發展大會、2024第八屆世界無人機大會等,交流探討了低空經濟的發展趨勢和前沿技術。在應用試點與設施建設方面,一些先行區已開始“通感一體化網絡”部署試驗工作。2023 年 12月,全球首個“5G-A 通感一體低空協同組網”于廈門市成功試點,通過 5G-A 技術,基于 4.9GHz頻段實現低空通信網絡的高效覆蓋和實時控制,提升了無人機的飛行指令接收和畫面傳輸能力,還增強了巡檢任務的可靠性和安全性。中國
21、已經建立了多個低空經濟測試試驗基地,包括龍崗低空智能融合測試基地、安徽“低空安全驗證試驗基地、粵港澳大灣區(肇慶)低空無人機測試服務基地和低空物流試驗基地,這些基地涵蓋了多樣化的測試環境,配備了先進的通信、導航、監視和氣象設備,能夠進行高精度的飛行數據采集和分析,具備從飛行性能、環境適應性、安全性到數據傳輸和處理等多個方面進行全面評估的設施條件,為數字低空測試與驗證奠定了堅實的基礎。截至 2023年底,我國已有超 126萬架無人機。民航局已批準建立民用無人駕駛航空試驗區 17個、試驗基地 3個,覆蓋城市、海島、支線物流、綜合應用拓展等場景。1.3 數字低空測試與驗證現存的問題隨著數字低空經濟技
22、術不斷發展,數字低空測試與驗證在測試與驗證架構、測試工具、標準化建設、場景適應性等方面面臨挑戰。(1)測試與驗證架構的缺失數字低空工作組數字低空工作組6數字低空系統涵蓋通信、導航、監視等多方面,其性能和可靠性需要嚴謹的測試與驗證。然而,當前尚未建立起完善的數字低空測試與驗證架構,缺乏系統性、科學性的標準規范和指標體系,導致測試工作缺乏系統性和全面性,難以對數字低空系統的通信、導航、監視等性能進行有效的測試與驗證。(2)測試與驗證工具不足測試工具是數字低空測試與驗證的基礎,然而當前對低空場景下的通信、感知、監視能力測試工具存在顯著不足。首先,數字低空測試與驗證定義不明確,測試內容不完善。其次,現
23、有工具通常面向地面環境設計,對低空環境的測量方式和測量精度仍有待論證。(3)標準化建設滯后現存的飛行管理、數據交互、民航基礎設施等標準體系針對低空航行的適配性不足。并且,數字低空測試與驗證方面尚未建立明確的標準體系,導致測試結果難以比較和驗證,增加了測試與驗證難度,影響測試與驗證公信力。(4)場景適應性不足數字低空系統需要覆蓋多種應用場景,如城市、鄉村、山區、海洋等,這些場景具有不同的地形、氣候、交通狀況等特點,對系統的性能要求也不同。傳統上針對通信與感知等功能的測試與驗證,往往側重于理想環境下的性能評估,難以全面反映數字低空系統在不同應用場景中的實際適應性與魯棒性。例如,城市環境中的多徑效應
24、與信號干擾、鄉村與山區中的信號覆蓋與穿透能力均對系統的通信性能構成了獨特考驗。因此,為確保數字低空系統能夠在上述多樣化場景中高效、穩定地運行,應充分考慮不同場景的地形特征、氣候條件、交通模式等因素建立更為全面、細致的測試與驗證體系,設計針對性的測試場景與評估指標,以科學、客觀地衡量系統在各種極端與常規條件下的綜合性能。1.4 數字低空測試與驗證標準研制現狀數字低空發展依賴于完善的標準體系,各國相關機構和組織積極開展數字低空領域標準研制,以確保這一新興經濟領域的安全、健康發展。1.4.1 國外數字低空測試與驗證標準研制現狀(1)國際標準化組織(International Organization
25、 for Standardization,ISO)數字低空工作組數字低空工作組72023年,國際標準 ISO 5286:2023民用輕小型固定翼無人機飛行性能試驗方法由國際標準化組織正式發布,規定了民用輕小型固定翼無人機飛行性能測試方法,可有效解決民用輕小型固定翼無人機飛行性能試驗項目不統一、指標驗證方法一致性差等問題27。同年,ISO 5332:2023民用輕小型無人機系統低氣壓環境下試驗方法發布,規定了民用輕小型無人機室內低氣壓環境試驗的測試方法,可有效解決低氣壓環境下民用輕小型無人機系統檢測環境不可控、試驗方法不統一等問題28。(2)歐洲電信標準化協會(European Telecomm
26、unications Standards Institute,ETSI)歐洲電信標準化協會的通信感知一體化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)行業規范組(Industry Standard Group,ISG)于 2023 年 9 月正式啟動,旨在協調 ETSI 成員在 ISAC 上的6G 預標準研究工作,為該技術的 6G 標準化鋪平道路。該 ISG 的目標是將 ISAC 的系統性成果引入國際標準組織,特別是未來的 3GPP 6G版本和 ITU-R IMT-2030的成果,涉及 ISAC 需求和評估方法。該小組還旨在為 ISAC 用例和感知類型
27、開發先進的信道模型,并通過廣泛的測量活動進行驗證,解決現有基于通信的信道模型中的缺口。(3)第三代合作伙伴計劃(3rd Generation Partnership Project,3GPP)2024 年 6 月,3GPP 發布 TS 22.125 V19.2.03GPP 中的無人機系統支持技術規范,定義了通過 3GPP系統操作無人機的要求,包括無人機系統遠程識別和跟蹤的業務和安全要求29。同月,3GPP SA1 工作組發布 TR 22.837 V19.4.0傳感與通信一體化研究技術報告,探討了如何在 5G網絡中集成感知功能,并探討了無人機飛行軌跡跟蹤、入侵檢測、碰撞避免等多種用例,對定位精度
28、、距離分辨率、速度分辨率等指標進行了討論30。2024 年 9 月,發布 TS 23.256 V19.0.0無人機系統連接、識別和跟蹤的支持技術規范,進一步規范了支持無人機系統連接、識別和跟蹤的架構31。(4)電氣與電子工程師協會(Institute of Electrical and Electronics Engineers,IEEE)2021年,IEEE 發布 IEEE 1939.1-2021無人機低空空域結構框架標準標準,定義了用于無人駕駛飛行器交通管理的低空空域結構,從網格技術、遙感數據、通信與聯網、路線規劃、運行和管理五個方面闡述了基于無人機低空公共航線的低空體系32。2024 年
29、,IEEE 1937.8-2024無人駕駛飛行器蜂窩通信終端功能和接口規范建議標準發布,描述了無人機中蜂窩通信終端的功能規范和接口規范,內容涵蓋硬件、信號、數據接口、環境特性、性能、可靠性、安全性和配置管理33。數字低空工作組數字低空工作組81.4.2 國內數字低空測試與驗證標準研制現狀我國數字低空經濟的快速發展對測試與驗證標準體系提出了更高要求。為推動低空飛行活動的安全性和有效性,相關部門和機構已積極開展標準研制工作,取得了一定進展,但仍面臨測試與驗證架構尚未形成共識、測試環境復雜多樣等挑戰。以下是主要部門和機構的標準研制進展:(1)中國國家標準化管理委員會2020 年 7 月 21 日,國
30、家標準 GB/T 38924.1-2020民用輕小型無人機系統環境試驗方法第1 部分:總則由中國國家標準化管理委員會發布,規定了民用輕小型無人機(起飛重量在0.25kg150kg 之間)系統(含飛行器和地面站)實驗室環境試驗的通用要求,適用于民用輕小型無人機系統的實驗室環境試驗34。同日,國家標準 GB/T 38931-2020民用輕小型無人機系統安全性通用要求發布,規定了民用輕小型無人機系統全生命周期內安全性工作的一般要求、詳細要求和安全性驗證,適用于最大起飛重量在 0.25 kg-150 kg 之間的民用無人機系統(以下簡稱無人機系統)的研制、生產、試驗和使用的安全性工作。2021年,國家
31、標準化管理委員會、工業和信息化部、自然資源部、農業農村部、國家能源局、中國民用航空局共同組織制定并發布了無人駕駛航空器系統標準體系建設指南(2021年版),該指南中提出了部分低空領域的測試標準規劃。2023 年 5 月,強制性國家標準 GB 42590-2023民用無人駕駛航空器系統安全要求發布,是我國民用無人機領域首項強制性國家標準,適用于微型、輕型和小型民用無人機,其規定了電子圍欄、遠程識別等 17個方面的強制性技術要求,并提出相應的試驗方法。2024年,無人駕駛航空器系統標準體系建設指南(2024年版)開始編寫,在數字低空、信息通信領域,中國信息通信研究院研提部分未來三年的相關測試標準規
32、劃35。(2)中國民用機場協會2019 年 8 月,中國民用機場協會發布了團體標準 T/CCAATB-0001-2019民用機場無人駕駛航空器系統監測系統通用技術要求,規定了民用機場使用無人駕駛航空器系統監測系統的通用技術要求,涵蓋了組成、功能要求、性能要求、安裝部署等方面的規范36。2024 年 5 月,團體標準 T/CCAATB 0062-2024電動垂直起降航空器(eVTOL)起降場技術要求發布,為我國首部針對電動垂直起降航空器起降場的技術規范,彌補了該領域標準缺失的空白。這一標準為 eVTOL 起降場的設計、建設和運營提供了技術依據,促進了該類基礎設施的數字低空工作組數字低空工作組9規
33、范化、標準化和規?;l展,推動了低空飛行生態系統的完善,為未來城市空中交通的有序發展奠定了基礎37。(3)中國民用航空局(Civil Aviation Administration of China,CAAC)2018年,中國民航局發布低空聯網無人機安全飛行測試報告,該報告提出了無人機安全飛行構想,并通過實施聯網無人機監管項目的技術測試,深入研究了蜂窩網絡在無人機監管中的有效性,為后續的標準制定提供了理論和實證基礎38。(4)中國通信標準化協會(China Communications Standards Association,CCSA)中國通信標準化協會開展了低空經濟信息通信領域的標準制訂
34、工作,中國信息通信研究院在CCSA牽頭開展了低空智聯網、面向 5G-A 的通感一體網相關測試規范的研究和標準制訂,目前已立項了5G 數字蜂窩移動通信網 支持無人機通信的終端設備測試方法(第一階段)、面向消費級無人機的北斗定位技術要求和測試方法等行業、團體標準,為低空智聯網、5G-A 通感網絡的測試驗證打下基礎39。數字低空工作組數字低空工作組10二、數字低空測試與驗證2.1 數字低空測試與驗證的范疇,對象及目標數字低空是以低空網絡和算力設施為基礎,以各類有人駕駛和無人駕駛的低空航空器飛行活動為載體,形成的物流配送、巡檢巡查、安保執法、應急救援等經濟活動和社會活動的新型數字經濟形態。數字低空是由
35、底層基礎設施、中間數據管理、上層應用共同組成的綜合性系統,由物理設施層、信息基礎設施層、數字化空間層和低空應用層四層組成,四層相互關聯,共同構成了數字低空系統的整體框架。因此,為了更加全面、系統推動數字低空的發展,本測試與驗證白皮書所涉及的范疇包含構成數字低空系統的理設施層、信息基礎設施層、數字化空間層和低空應用層中所涉及的所有要素。接下來對系統中四層級作用進行詳細闡述。圖 2.1 四層的整體框架示意圖2.1.1 低空物理設施層低空物理設施層是指保障各類低空飛行活動的物理實體,包括無人機、智能網聯載具、低空航空器及其配套的機載系統、航電系統等設施。低空智能載具是低空航行活動的主體、低空智能網聯
36、體系的智能空中終端,包括各種通航飛機,微、輕、小、中、大型無人機,以及 eVTOL、飛行汽車等多種新型航空器。以及與低空載具、飛行器設備相配的機載通信設備、多源頭導航設備、機載感知與識別設備、智能航行設備等相關的物理設備設施。2.1.2 低空信息基礎設施層信息物理基礎設施是依托現有的空、天、地、信等各類基礎設施,向智能載具和各應用系統提供通信、導航、監視、信息保障和物理基礎設施等多種能力的綜合體系。它是數字低空體系的數字低空工作組數字低空工作組11最為關鍵的支撐,確保低空飛行活動的安全、高效和有序開展。本白皮書中囊括的信息物理基礎設施主要包含:(1)低空通信基礎設施,通過利用多種技術手段,依托
37、地基和星基的現有資源,構建滿足全天候,全域無縫覆蓋的空地通信體系;(2)低空導航基礎設施,低空導航基礎設施是低空飛行活動的基礎,不僅提供基本的導航信息,還需提供高精度的衛星導航和實時的導航狀態監測;(3)低空監視基礎設施,低空監視基礎設施用于對低空智能載具進行實時的識別、監測和跟蹤,確保飛行器的安全飛行和可靠探測;(4)其他基礎設施包含未來支撐大規模、高密度、異構自由飛行算力和存儲基礎設施,低空反制設備,用于對非法入侵的無人機進行探測、識別、干擾和處置,消除對地面和空中人員、財產的威脅;(5)起降基礎設施,是保障無人機和新型航空器低空飛行活動的重要物理基礎設施,是提供飛行作業能力的核心節點。目
38、前,起降基礎設施可按服務載具類型(如無人機起降場、eVTOL 起降場)或規模(單機巢、簡易起降點、中大型起降場)進行分類;(6)低空情報與氣象設備,用于對政府、軍民航管部門發布的航圖、禁限飛指令、機場狀態和其他航行情報進行數字化和信息化處理,為飛行器和運營方提供及時、準確的情報信息,氣象基礎設施為智能載具和各應用系統提供微氣象服務。2.1.3 低空數字化空間層數據與服務支撐層用以將機載終端與基礎設施層生成的數據供給至應用系統層,實現了低空飛行器制造方、低空基礎設施保障服務方與低空運營方、交通管理和服務方、行業監管方之間的扁平化交聯。數據與服務支撐層由數據接入網、數據交換網、信息服務網構成,允許
39、運營商根據需求獨立地擴展或升級各部分能力?;谌到y信息管理的概念,確保了系統各個組件之間的信息共享與互操作性,通過標準化接口和服務框架,實現系統的靈活性和可擴展性。本白皮書中數字化空間主要包括:(1)數據接入網,數據接入網負責將通信、導航、監視等終端設備接入到通信網絡。通過標準化的數據格式和信息交換模型,確保不同設備間數據的無縫對接與統一管理;(2)數據交換網,數據交換網負責對系統中的通信、導航、監視等各類資源進行統一調度和優化分配,確保低空飛行環境中的資源得到充分利用。數據交換網通過智能化資源調度機制和數據處理技術,確保系統在高負載和多任務情況下依然能夠穩定運行;數字低空工作組數字低空工作
40、組12(3)信息服務網,信息服務網通過標準化接口和基于服務的架構,提供訂閱分發數據處理機制、資源調度與保障、智能分析與決策支持,實現系統間的高效協作。2.1.4 低空應用系統層應用系統層由低空運營管理系統、低空交通管理和服務系統及低空監管系統等多個云系統組成,承接服務網的通信、導航、監視及信息數據服務,提供運營管理、交通管理與服務、安全監管功能,支撐低空行業應用場景。本白皮書主要包含的應用系統有:(1)低空運營管理系統,低空運營管理系統用以向低空運營方提供先進智能的運營駕駛和完備的運營管理。包含飛行計劃、飛行跟蹤、運行控制、信息發布等;(2)低空交通管理和服務系統,該系統面向低空管理機構和交通
41、服務機構,提供高效全面的空中交通管理與服務。低空交通管理與服務系統通過空域管理、容流管理、氣象服務等技術提供高效全面的交通管理和服務,包括空域管理、安全風險評估、容流管理、低空交通管理、情報服務、氣象服務、數據服務等;(3)低空監管系統,系統為政府及其他管理機構,提供對飛行活動安全性、合規性進行監管的能力。低空監管系統的典型用戶代表為各地政府(含交通、公安、應急等部門),低空交通監管利用低空基礎設施提供方和網絡和數據支撐層提供的 CNSI 基礎數據和其他數據,實現對低空運行的安全可靠的監管,包含身份認證、應急處置、違法處置等。在四層次內容構成的數字低空系統中,測試與驗證的對象主要圍繞低空物理基
42、礎設施成熟程度、低空信息基礎設施服務質量、低空數字化空間發展水平以及低空應用系統能力四個板塊展開。(1)針對低空物理基礎設施成熟程度的測試與驗證低空物理基礎設施成熟度是指低空飛行器本體設施及其配套的運行維護設施、數采存儲設施、飛行控制設施的數字化和智能化水平。低空物理設施為高效開展一切低空活動提供物理實體和配套軟硬件保障,其成熟程度決定了數字低空應用的活動范圍和活動能力。(2)針對低空信息基礎設施服務質量的測試與驗證低空信息基礎設施服務質量是指數字低空“五張網”所能夠為數字低空其他部件提供的服務能力和服務質量,包括覆蓋范圍、通信速率、時延、可靠性、感知定位精度等參數。低空信息基礎設施是連接數字
43、低空一切物理實體、控制系統和應用活動的橋梁,同時也是一切低空環境和狀態的觀察者和收集者,其服務質量水平直接影響了數字低空的發展節奏和動力,決定了數字低空的可操作性和承載能力。(3)針對低空數字化空間發展水平的測試與驗證數字低空工作組數字低空工作組13低空數字化發展水平體現在兩個方面,第一方面體現在對空域的智能化規劃設計的水平,實現對空域的分層、分區隔離、網格、航道等劃分和資源分配;另一方面體現在為低空飛行器提供路徑規劃、監測服務、安全告警等功能的水平,支撐起數字低空系統安全高效運行。低空數字化空間是數字低空的大腦和控制系統,負責低空空域的整體規劃和管理,管理一切低空應用活動的運行、監控和調度,
44、其發展水平直接決定了數字低空系統的安全性和運營能力。(4)針對數字低空應用系統能力測試與驗證應用系統層由低空運營管理系統、低空交通管理和服務系統及低空監管系統等多個云系統組成,承接服務網的通信、導航、監視及信息數據服務,提供運營管理、交通管理與服務、安全監管功能,支撐低空行業應用場景的能力與潛力。針對以上四個板塊的測試與驗證,其主要目標在于,提升四層要素相互依存、相互促進程度,進而推動了數字低空系統在各個領域的廣泛應用,共同繁榮數字低空產業生態。具體來說數字低空物理基礎設施成熟程度、信息基礎設施服務質量是低空數字化發展的基礎和底座,決定了數字化空間構建的廣度、深度和精細度等,也決定了低空應用創
45、新能力和范圍;低空數字化空間發展節奏直接影響著物理設施、信息基礎設施、低空應用的設計和配置,同時其發展水平也依賴物理設施、信息技術設施、低空應用平臺反饋數據的豐富度和時效性;低空應用是數字低空的價值轉化出口,其創新活力直接影響著物理設施、信息基礎設施、數字化空間的建設節奏和迭代動力。數字低空發展是一個不斷循環的過程,基礎設施建設與低空數字化水平交相迭代,各要素的性能和可靠性都對整個系統的有效運行和應用提供了關鍵支持,相互關系的協同作用推動了數字低空系統在各個領域的廣泛應用,共同繁榮數字低空產業生態。2.2 數字低空測試與驗證體系架構針對由低空物理設施層,低空信息基礎設施層,數字化空間層,低空應
46、用層該四層內容構成的綜合性系統,提出“四橫三縱”的數字低空測試與驗證架構。四橫指系統中的物理設施、低空信息基礎、數字化空間及低空場景應用,三縱指數字低空模擬仿真測試驗證,數字低空封閉區域測試驗證以及數字低空開放區域測試驗證。根據我們在此白皮書中定義的數字低空組成架構以及測試體系,我們在下圖中給出數字低空測試與驗證的“四橫三縱”架構以及相應的演進路徑構想。數字低空工作組數字低空工作組14圖 2.2 體系架構圖以及相應的演進方向設想模擬仿真測試是通過使用計算機模型和仿真軟件,在虛擬環境中模擬數字低空的各類要素。這種測試方法可以進行自動全天候的測試,并模擬各種復雜的環境和場景情況。通過模擬仿真測試,
47、研發人員可以評估硬件設備、基礎設施、算法等在不同場景下的性能表現。此外,模擬仿真測試還可以用于評估低空硬件設備在邊界場景下的系統魯棒性和容錯能力,以及對各種異常情況的響應能力。封閉場地測試是判定數字低空系統技術穩定性及其對空域環境、業務場景適應性的基本方法,也是數字低空系統開展開放區域測試的前提條件。封閉區域測試可以通過模擬特定的空域條件和業務場景,對數字低空系統各類要素進行關鍵功能與性能評估。此外,封閉區域測試還可以用于測試低空無人設備與其他設備和基礎設施的通信和協作能力,例如無人機之間的碰撞避免和管控信號的識別等。開放區域測試是在實際空域環境及業務場景上進行,低空無人設備在真實環境中進行運
48、行,并與其他無人設備、基礎設施和地面人員進行交互,這種測試可以檢驗低空無人系統硬件設備、基礎設施、軟件算法、場景應用的安全性和可靠性。在開放區域測試中,研發人員可以收集大量的數據,評估硬件設備在各種復雜業務場景情況下的表現,例如低空物流、低空安防和低空交通等。開放空域測試不僅可以驗證硬件設備、基礎設施、方法理論在真實環境下的性能,還可以為模擬仿真與封閉場地測試提供參照和豐富的數據來源。通過綜合利用模擬仿真測試、封閉區域測試和開放區域測試這三縱,可以全面評估數字低空系統中硬件設備、基礎設施、技術算法、應用場景的四板塊多維度要素,依托該“四橫三縱”架構,發現潛在問題并進行改進,推動數字低空系統的完
49、善及全場景的發展。數字低空工作組數字低空工作組152.3 數字低空測試方法與驗證技術2.3.1 測試驗證方法測試方法與技術主要指測試內容的組織形式、開展測試的途徑以及技術手段。就數字低空系統的功能特點而言,在低空無人系統硬件裝置以及低空信息基礎設施進入運行狀態后,其一切行為均是系統自主決策的結果,因此測試方法必須提供硬件設備設施的自由度,保證其性能得到體現;但從測試的可重復性、可控性等需求出發,又希望測試對象是在特定條件下測試的。按照上述兩方面的需求,按照測試方法對測試輸入和測試過程要求的不同,可以將測試方法分為基于用例的測試方法、基于場景的測試方法和公共道路測試方法。(1)基于用例的測試方法
50、基于用例的測試方法是通過預先定義的測試用例,測試系統的某項功能是否滿足特定條件下需求的方法。測試用例指是為某個特殊目標而編制的一組測試輸入、執行條件以及預期結果,以便測試某個程序路徑或核實是否滿足某個特定需求。該方法的一個特點是對測試過程和測試結果有明確的要求?;谟美臏y試主要適用于功能相對單一,并且有明確應用條件和預期結果的各類功能測試與驗。由于測試輸入、測試條件和結果明確且可控,因此該方法的測試可重復性強,測試效率高。對于測試輸入和測試條件的確定,目前主要依賴反常數據、事故數據、理論分析以及模擬實驗數據的分析,但是前期的數據采集和分析成本相對較高,且獲得的數據存在局限性。該方法應用于功能
51、相對復雜和綜合的數字低空系統存在一定不足,首先體現在該方法只能對某項功能進行測試,而無法測試多項功能的綜合表現;其次由于對測試結果有著明確的要求,系統自主決策能力難以體現。(2)基于場景的測試方法基于場景的測試方法是通過預先設定的場景,要求系統完成某項特定目標或任務來對系統進行測試的方法。場景描述了特定時間段內發生的事件過程,目前暫未形成場景的確切定義,但一般將場景理解為多個事件順序發生構成的序列,并會延續一段時間,或簡單理解為事件的劇本,描述一定空間和時間范圍內的所有環境、場景參與者的狀態、行為過程及目的。該方法的特點在于對測試結果沒有明確要求,在不違背給定目標或任務的情況下,系統可以自主選
52、擇采取何種方式處理當前狀況,具有很高的自由度。數字低空工作組數字低空工作組16在場景測試的應用方面,歐盟近幾年開展的研究項目集中解決場景測試方法和技術,在最近開展的 PEGASUS 項目中,為解決場景測試的測試輸入問題,研究者對項目進行了定義和分級,包括功能場景、邏輯場景和具體場景,從而形成場景測試的初始條件,作為系統的起始工況。場景測試的優勢在于該方法只規定了測試的初始條件,不預先設定測試過程以及測試結果,可以提供系統自主決策的自由度,能夠對系統多種功能的綜合性能進行測試,因此更適應高級別的測試需求。但為了能夠滿足多種環境感知傳感器的測試需求,同時提供系統決策所需的自由度,測試場景的設計勢必
53、更加復雜,環境要素更加豐富,因此測試場景的構建是該方法的一大挑戰。同用例測試類似,場景測試方法同樣需要分析多種來源數據以確定測試場景的內容以及測試初始條件,場景采集和分析的成本較高,目前主要通過反常數據、事故數據的研究,同時也可以從大量的模擬實驗數據中尋找典型場景,理論分析也是一種很重要的場景獲得手段。(3)公共開放空域測試公共空域測試即指在現實空域和真實場景環境下開展的測試。該方法與上述兩種方法相比存在特殊性,主要體現在該方法是結合特定測試環境的專用測試方法,無法推廣到其他測試工具上使用。公共空域可以提供完全真實的、非人工模擬的空域場景,所有場景參與者、氣候條件、航道條件都真實存在,不受人為
54、控制。由于所有事件均是隨機發生的,因此測試中無法預先設定測試初始條件,設備在公共空域或業務場景的運行過程均是測試過程,從而對數字低空系統硬件設施、軟件算法等提出了更高的要求。公共空域測試能夠提供真實的場景環境,滿足信息傳輸系統、環境感知系統、決策規劃系統的測試需求,理論上是進行測試的最佳方式。該方法的主要不足在于測試周期長,效率低,測試成本巨大,同時必須考慮安全風險問題以及法律法規的限制。因此,單純依靠公共空域測試數字低空系統并不具備可操作性。2.3.2 測試驗證技術測試技術可以滿足不同測試階段、不同測試環境需求,一些測試技術的采用可以大大提高測試的可重復性、降低風險,同時便于數據的采集。根據
55、測試環境的真實程度或者實際在環硬件的數量不同,可以分為:虛擬仿真測試、硬件在環測試、封閉空域測試,不同的測試方法可以結合不同的測試技術使用40。(1)虛擬仿真測試數字低空工作組數字低空工作組17虛擬仿真測試是純數字仿真測試工具,由模擬場景、無人載具動力學模型、傳感器模型、信息傳輸系統模型、規劃決策算法等組成,可以對數字低空的各個環節要素以及系統整體進行仿真測試。虛擬仿真測試一般應用在功能開發早期階段,在沒有實物硬件的情況下,對系統的策略算法進行驗證。虛擬仿真測試可以擺脫對真實測試環境和硬件的需求,測試效率極高,測試成本和測試風險非常低。虛擬仿真測試的主要問題在于,其測試結果嚴重依賴于無人機系統
56、模型,傳感器模型和信息系統模型的準確性,不準確或錯誤的仿真模型將導致錯誤的結果;另一方面,如何實現現實場景在仿真環境中快速還原也是挑戰之一。(2)硬件在環測試硬件在環測試中,數字低空系統的部分部件或系統是真實的,而環境是虛擬的。低空無人設備的環境感知系統、決策規劃系統和控制執行系統均可實現硬件在環測試。理論上大部分硬件均可開展硬件在環測試,但部分硬件的在環測試技術手段相對復雜且成本很高;還有部分部件開展在環測試的意義不大,如決策規劃系統硬件在環測試,即雖然系統最終以硬件呈現,但功能主要由軟件體現,因此較少有研究機構開展相關工作,總體來說,硬件在環測試的應用范圍仍比較有限。(3)封閉空域測試封閉
57、場地測試從環境到硬件設備、基礎設施均為實物,封閉場地測試依托于專用的封閉測試場地建設,強調環境和場景的還原和模擬能力,采用柔性化設計,保證低空無人設備、裝置設施能夠在有限的場地條件下,盡可能多的經歷不同環境、場景的測試。封閉場地測試的弊端主要在于測試效率低,存在一定的測試風險。為提高測試效率,硬件設備、基礎設施、軟件算法等一般需要先經過虛擬測試、硬件在環測試等,篩選最為典型和測試價值的場景開展封閉場地測試,降低場地測試的周期。數字低空工作組數字低空工作組18三、數字低空典型測試驗證場景3.1 低空物流低空物流是指利用無人機等航空器進行貨物運輸的物流方式,它結合了低空經濟與物流領域的新技術,通過
58、數字化、智能化、無人化等服務體驗,創造新的航空經濟價值。低空物流在快遞配送、農產品運輸、醫療物資輸送等領域有初步應用,展現出作為物流行業自動化、智能化發展的重要方向的潛力。國內順豐、京東、美團等企業均已布局低空物流應用,在上海、深圳、廣州等城市開展了外賣、快遞、農產品、醫療物資等低空物流應用試點示范和測試驗證。國外亞馬遜公司探索利用無人機進行商品配送,以實現快速、高效的商品配送,提高客戶滿意度。谷歌公司開展 Project Wing項目旨在利用無人機為偏遠地區提供快速、便捷的商品配送服務,解決偏遠地區物流配送難題。順豐旗下豐翼科技公司目前已在全國開通 400 條低空物流航線,累計 80 萬架次
59、,其中在深圳市開通了 193 條航線,覆蓋深圳-東莞、深圳-珠海等跨市航線,日均飛行近千架次。場景包括快遞配送、應急物資投放、醫療(血液、試劑、樣本)運輸、生鮮冷鏈、跨??缟降?,主力機型包括旋翼機方舟 40(10kg/18km)、旋翼機豐舟 90(20kg/65km 或 10kg/130km)、旋翼機方舟 150(50kg/20km)、傾轉旋翼藍鯨(300kg/300km)等。數字低空工作組數字低空工作組19美團公司已在全國開通 31 條低空物流航線,主要場景為公園、景區、商圈的外賣配送,累計完成用戶訂單超 30萬,主力機型的載重及運力為 2.5kg/10km。京東無人機末端配送已在全國多個省
60、市實現常態化運營,有效解決了農村、道路不便地區最后一公里配送難題。主力機型包含全球首款自轉旋翼物流無人機 JDX-500、8 軸 8 槳飛行平臺JDX-50、國內首款載重數百公斤級艙內空投自轉旋翼支線物流無人機“京蜓”、噸級大型貨運無人機“京鴻”等。除了無人機基本的功能性能和飛行性能測試,低空物流場景的測試驗證項目還包括導航定位測試、貨物裝卸運輸測試、航線精度測試、通信系統測試等:飛行性能測試:驗證物流無人機在不同環境條件下的飛行性能,包括最大載重量、飛行速度、續航時間、飛行高度等。通信系統測試:測試物流無人機遠程網聯通信系統是否穩定,包括與地面控制站的數據鏈路、與 4G5G公網的數據鏈路以及
61、多數據鏈路之間的穩定切換能力等。安全性測試:確保物流無人機在運行過程中的安全性,包括對突發情況的處置能力、應急降落程序、以及對惡劣天氣條件的適應性。導航與定位精度測試:驗證物流無人機的導航系統是否能夠提供準確的定位信息,確保精確投遞。貨物裝卸與運輸測試:測試物流無人機在實際物流配送中的貨物裝卸流程,以及在運輸過程中貨物的安全性和完整性。地面接駁測試:測試物流無人機與地面運輸系統或配送平臺的接駁能力,確保貨物能夠順利從物流無人機轉移到地面運輸工具。環境適應性測試:測試物流無人機在不同環境下的運行能力,如城市、山區、海島等特殊場景。法規與標準符合性測試:確保無人機的物流運行符合相關法規和標準,包括
62、飛行高度、速度、噪音水平等。應急響應測試:測試物流無人機在緊急情況下的響應支撐能力,如醫療物資配送、搜索救援等。3.2 低空文旅數字低空文旅是指利用低空空間資源,結合數字技術,為文旅產業提供新業態和新體驗的一種模式。它通過無人機、虛擬現實(Virtual Reality,VR)、增強現實(Augmented Reality,AR)數字低空工作組數字低空工作組20等技術,為游客提供空中觀光、飛行體驗、演藝表演、景區配送等服務,從而豐富旅游產品,提升旅游體驗??罩杏^光游覽方面,游客可以通過乘坐直升機、固定翼飛機、動力三角翼、熱氣球等低空飛行器,從空中俯瞰景區風景,獲得獨特的視覺體驗。目前,已有深圳
63、、西安、武漢、??诘?100多個城市探索推出空中游覽項目。如海南納入海南省航空運動協會低空涉旅項目統計的 12家企業,2023年接待游客約 2.8萬人次,年度總產值約 9000萬元。低空飛行表演方面,無人機燈光秀作為自帶話題和流量的新型引流推廣方式,總能意外成為“爆點”。無人機可以搭載特定設備,在空中進行特色化的文化展示和創意表演,如燈光秀、煙霧秀等,為游客帶來視覺盛宴。景區配送服務方面,景區借助無人機實現高效配送,為游客提供景區外的餐飲和消費品供給,不僅改善了游客體驗,減少景區客訴,還同步提升了景區的二次消費率和復游率,把“流量”變成“留量”。如肇慶市正在搶占低空經濟這一新興賽道,計劃打造“
64、低空肇慶文旅”品牌,推出特色低空旅游線路,利用無人機進行景區間運輸和外賣服務。景區管理升級方面,借助無人機實現景區人流監測與疏導、安全監控、事故救援等。除了無人機基本的功能性能和飛行性能測試,低空文旅場景的測試驗證項目還包括通信與導航系統測試、旅游體驗測試、基礎設施聯調測試等:數字低空工作組數字低空工作組21通信與導航系統測試:測試飛行器的通信系統是否穩定,包括與地面控制站的數據鏈路、導航系統、避障系統等,確保飛行過程中的通信和導航準確無誤。安全性測試:確保無人機在運行過程中的安全性,包括對突發情況的處置能力、應急降落程序、以及對惡劣天氣條件的適應性。旅游體驗測試:評估低空旅游項目給游客帶來的
65、體驗,包括空中觀光的視角、親近自然的感受、個性化體驗等,以提升旅游體驗的質量?;A設施聯調測試:測試低空旅游所需的基礎設施,如通用機場、起降點、導航定位、通信、氣象、充電等功能服務,確?;A設施能夠支持低空旅游的運行。3.3 低空載人低空載人場景是指利用直升機、電動垂直起降飛行器(eVTOL)等低空飛行器進行的載人飛行活動,這類活動通常涉及城市間的短途運輸、旅游觀光、緊急醫療救援等。億航、小鵬匯天、吉利沃飛長空、峰飛、時的科技、沃蘭特等企業均布局載人飛行 eVTOL行業。億航智能是國內全球拿到適航三證的載人 eVTOL 企業,EH216-S 無人駕駛載人航空器已在廣州九龍湖、合肥駱崗中央公園、
66、深圳大梅沙進行商業載人飛行演示,標志著其開展常態化空中商業飛行的開始。沃飛長空在成都市開展了全國首例城市直升機試飛從機場到中心城區的短途運輸低空載人驗證,標志著成都成為國內首個可采用直升機等低空飛行器連接機場與市區通勤線路的城市。上海沃蘭特航空技術有限責任公司的 eVTOL 飛行器 VE25開展了航空醫療救援驗證。西北工業大學與麥迪科技發布了首個全自主智能化 AED 無人機救援的低空救援整體解決方案,并成功數字低空工作組數字低空工作組22進行首飛。航空工業特飛所 AS700 載人飛艇完成了首次低空旅游應用場景演示飛行,途經多個旅游景點和名勝風景,提供了“天空視角”的旅游體驗。低空載人場景的實現
67、依賴于數字低空和低空智聯網絡提供的技術支持。通過融合運用網絡化、數字化和智能化技術,構建的具有通信、監控、服務功能的智能化數字網絡。這個網絡能夠為低空飛行器提供安全高效載人飛行所必需的數字化空域信息以及通信、導航、監視和數據管理等服務,包括使用 5G 公網、低軌衛星、寬帶通信網等通信技術,以及廣播式自動相關監視(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast,ADS-B)和雷達等監視手段,確保飛行器的通信、導航、監視和數據管理等需求得到滿足,從而保障飛行安全,提高飛行效率。例如,成都市低空交通管理服務平臺作為“智慧大腦”,為低空載人飛行提供了運行保障,包括
68、飛行動態監視、航線規劃和飛行情報服務等。這些服務是實現低空載人場景的基礎,也是推動低空經濟發展的關鍵因素。低空載人場景開展測試驗證的主要內容包括:飛行動態監視驗證:驗證低空載人任務和監管系統的功能性,實現對載人飛行過程的動態監視,包括飛行數據、航線、實時空中信息和天氣信息等??沼蚝秃铰纺芰︱炞C:測試空域管理、航線規劃的能力,確保低空飛行器能夠在城市空域中安全、高效地運行。通信網絡性能仿真與測試:驗證飛行器通信、導航和控制系統的可靠性和效率,包括核心網絡仿真測試、信道仿真測試、網絡損傷測試、流量測試和 TSN測試。低空協同運行管理驗證:測試低空飛行器在復雜空域中的協同運行能力,包括與有人駕駛航空
69、器的融合運行。運營前適航符合性測試評估:開展全面的符合性測試評估,檢查服務能力,包括運行單位資質、服務站類別及服務范圍、人員配備及條件、設施設備配備及條件、管理制度、服務方式及流程、情報氣象計劃等信息處理流程、與區域信息處理系統的協議及數據接口、數據交換標準、與軍民航管制單位協議簽訂情況等。電磁兼容性測試:確保飛行器的電子控制系統和通信技術在強電磁干擾環境下的可靠性和穩定性。高速信號測試:進行高速信號測試,確保飛行器內部數據傳輸的高速和穩定性。載人試驗飛行:進行載人試驗飛行,驗證飛行器在實際載人條件下的性能和安全性,包括高溫、低溫等極限環境的考驗,最大時速飛行與剎停、各種應急故障的可靠處置驗證
70、等。3.4 低空巡檢數字低空工作組數字低空工作組23低空巡檢場景是指利用無人機等低空飛行器進行的巡檢活動,這些活動通常用于電力線路、油氣管道、橋梁、高速公路等基礎設施的檢查和維護,以及自然資源、城市治理等測繪與巡查任務。低空巡檢通過搭載高清攝像頭和其他傳感器,能夠快速識別隱患問題和損傷風險,提高巡檢的效率和安全性。在電力巡檢方面,如南方電網公司優化構建了全域“無人化”智能巡檢體系,探索了特種作業、基建驗收、空中吊運等場景的融合應用。他們首次開展了實用型氫動力無人機長距離通道巡檢,驗證了氫動力無人機的飛行性能、巡檢成本、數據質量等,為后續的應用提供了數據支撐。油氣管道巡檢方面,如西南油氣田采用大
71、疆經緯 M300 RTK 無人機,通過熱插拔換電實現連續飛行,單機日巡 200 公里。通過大疆智圖軟件進行二維正射影像與三維模型重建,獲取厘米級高精度數字模型,助力油田資產數字化、運維可視化。橋梁與公路巡檢方面,如福建高速部署了無人機智能巡檢系統,該系統能夠實現道路病害檢測、拋灑物識別、大跨度橋梁病害檢查以及應急事件等自動收集、自主分析、精準預警,實現遠程干預違法行為和智能識別,無人機的使用提高了巡檢視野覆蓋面,有效延伸巡檢范圍,全面提高巡檢效率和質量。城市治理巡檢方面,如廣州市白云區城市管理和綜合執法局構建了“無人機+AI”的監管模式,包括無人機自動巡航監管違法建設、搭載紅外攝像頭抓拍建筑垃
72、圾偷倒行為、AI識別地面環衛垃數字低空工作組數字低空工作組24圾及占道經營情況等。這一模式大幅提高了城市管理的效率和質量,一天可以監測約 15平方千米的區域,巡查效率是傳統人工巡查模式的兩倍以上。低空巡檢場景的測試驗證內容主要包括以下幾個方面:通信鏈路測試:測試無人機與地面控制站之間的通信鏈路穩定性,包括圖像傳輸、控制信號傳輸等。成像與傳感器測試:驗證無人機搭載的成像設備和傳感器的性能,如高清攝像頭、紅外攝像頭、多光譜傳感器等,確保能夠清晰、準確地捕捉到巡檢目標的特征。數據處理與分析:測試無人機采集的數據是否能夠被地面站或云平臺有效處理和分析,包括圖像識別、缺陷檢測、數據分析等。智能識別精度與
73、效率測試:驗證無人機搭載的智能識別系統是否能夠達到預定的精度和效率要求,如召回率、準確率、mAP 值和識別效率等指標。安全性能測試:驗證無人機的安全性能,包括避障能力、應急響應、抗干擾能力等。環境適應性測試:測試無人機在不同氣候和環境條件下的適應性,如雨雪天氣、高溫或低溫環境等。續航與能量效率測試:驗證無人機的電池續航能力和能量效率,確保在規定的巡檢任務中能夠持續運行。系統集成測試:測試無人機與現有巡檢系統的集成能力,如與現有的監控系統、數據管理系統的兼容性。3.5 低空消防數字低空工作組數字低空工作組25低空消防是指利用無人機、直升機等低空飛行器進行的消防救援活動,它在城市消防救援、森林防火
74、滅火等領域有廣泛應用。低空消防的主要優勢包括快速響應、實時監控和熱成像技術等。城市消防救援方面,一是火場偵察和火情研判,通過無人機實時回傳的視頻和圖片幫助指揮部快速掌握火勢和蔓延方向,精準判斷險情,確定救援舉措;二是噴淋滅火,無人機攜帶藥劑進行滅火,或通過熱成像畫面引導高噴車精準滅火,提高了救援效率和安全性;三是高層建筑消防,通過使用無人機飛行平臺與地面測控裝備、任務載荷的搭配,執行高層建筑消防復雜特殊的作業任務,全面提升高層建筑消防體系的無人化與智能化,降低人員傷亡風險。森林防火滅火方面,一是火情偵查及火源定位,通過無人機進行森林貨場空中巡護,發現火源點并實時視頻回傳至指揮部,為火情評估和火
75、災撲救提供數據支撐;二是滅火撲救,無人機通過配備滅火專用的水基滅火彈投放器和干粉滅火球投放器,進行滅火作業;三是防火宣傳,通過掛載喊話器進行防火宣傳和火情播報;四是物資投放,通過無人機向受困地區和群眾投放應急物資。低空巡檢場景的測試驗證內容主要包括以下幾個方面:飛行性能測試:驗證無人機在不同環境條件下的飛行性能,包括最大飛行高度、速度、續航時間以及載重能力等,測試無人機的飛行性能、作業效率和任務能力。通信鏈路測試:測試無人機與地面控制站之間的通信鏈路穩定性,包括圖像傳輸、控制信號傳輸等,全面檢驗無人機在斷路、斷網、斷電等極端條件下的通信能力。成像與傳感器測試:驗證無人機搭載的成像設備和傳感器的
76、性能,如高清攝像頭、紅外攝像頭、多光譜傳感器等,確保能夠清晰、準確地捕捉到火場的特征。智能識別精度與效率測試:驗證無人機搭載的智能識別系統是否能夠達到預定的精度和效率要求。滅火彈吊艙設計測試:測試吊艙的模塊化設計、穩定固定、觸發機制以及導航定位的準確性。滅火彈類型與參數測試:測試不同類型的滅火彈,包括干粉、水基、超細干粉等,以及它們的重量、尺寸、滅火介質、效能和安全距離。實際場景滅火測試:在模擬的高層建筑火災、森林火災、化工園區火災等場景中測試無人機的滅火性能。安全性能測試:驗證無人機的安全性能,包括避障能力、應急響應、抗干擾能力等。數字低空工作組數字低空工作組26環境適應性測試:測試無人機在
77、不同氣候和環境條件下的適應性,如雨雪天氣、高溫或低溫環境等。續航與能量效率測試:驗證無人機的電池續航能力和能量效率,確保在規定的消防任務中能夠持續運行。系統集成測試:測試無人機與現有消防系統的集成能力,如與現有的監控系統、數據管理系統的兼容性。數字低空工作組數字低空工作組27四、數字低空測試與驗證指標由前述章節內容,我們已經針對數字低空體系及場景應用組成進行了闡述和總結,針對數字低空的組成部分,涵蓋了低空物理基礎設施、低空信息基礎設施、低空數字空間以及低空場景應用,接下來,針對每一層具體的測試與驗證指標,我們將在本白皮書做較為詳細的說明。4.1 低空物理設施測試與驗證指標4.1.1 無人飛行器
78、(1)適航性型號合格證(Type Certificate,TC):中型、大型無人駕駛航空器在上市銷售前需要獲得此證。該證書由民航主管部門頒發,證明航空器設計符合適航標準和環境保護要求。生產合格證(Product Certificate,PC):確保無人駕駛航空器生產過程持續符合經批準的型號設計,并處于安全可用狀態。該證書是對生產組織的質量保證體系的認可。單機適航證(Airworthiness Certificate,AC):每臺飛行器需單獨認證,證明該特定航空器符合經批準的型號設計,并處于安全運行狀態。適航證是航空器投入運行的必要法律文件。(2)動力系統性能電池性能:包括電池容量、充放電效率、
79、循環壽命等。例如,某款電動垂直起降飛行器的電池容量可能達到 50kWh,充放電效率超過 90%,循環壽命可達 1000次以上。電機效率:評估電機在不同工況下的效率表現。例如,某款低空飛行器的電機效率可能高達85%以上,能夠在不同飛行階段提供穩定的推力。能量管理系統:確保能量分配合理,延長續航時間。例如,通過先進的 BMS(電池管理系統),可以實現對電池狀態的實時監控和智能管理,從而延長續航里程至數百公里。(3)飛行性能飛行高度:通常在 1000米以下。但具體數值可能因飛行器類型和用途而異。速度:根據不同類型飛行器的需求設定。例如,無人機的速度可能在每小時幾十到幾百公里不等;而電動垂直起降飛行器
80、的速度可能更高,以適應城市間快速穿梭的需求。數字低空工作組數字低空工作組28作業半徑:評估飛行器的有效作業范圍。例如,某款無人機的作業半徑可能達到數十公里,而 eVTOL的作業半徑可能更廣,以滿足城市間的交通需求。定位導航精度:確保飛行器能夠準確到達目標位置?,F代低空飛行器通常配備高精度的定位系統和導航設備,如 GPS、北斗等,定位精度可達到厘米級或亞米級。(4)環境適應性高低溫:測試飛行器在極端溫度條件下的性能。例如,某些飛行器可能需要在-40至+60的溫度范圍內正常工作。濕熱:評估飛行器在潮濕環境下的穩定性。例如,通過模擬高溫高濕的環境條件,測試飛行器的防水防潮能力。沖擊、振動:模擬飛行器
81、在實際使用中可能遇到的各種物理應力。例如,通過振動臺和沖擊試驗裝置,測試飛行器的結構強度和耐久性。淋雨、抗風:測試飛行器在惡劣天氣條件下的飛行能力。例如,某些飛行器可能需要經受住每小時數十毫米的降雨量和特定等級的風速考驗。(5)電磁兼容性電磁兼容試驗:確保飛行器不會對其他電子設備產生干擾,同時也能抵抗外部電磁干擾。例如,通過電磁兼容性測試設備,測試飛行器的電磁輻射水平和抗干擾能力。(6)安全性結構強度:評估飛行器結構的承載能力和抗破壞能力。例如,通過靜力試驗和疲勞試驗,測試飛行器的關鍵部件在受力情況下的表現。應急處理機制:測試飛行器在遇到緊急情況時的應對措施,如降落傘釋放等。例如,某些飛行器配
82、備了自動降落傘系統,在緊急情況下能夠迅速展開并安全著陸。(7)可靠性故障率:統計飛行器在一定時間內出現故障的概率。例如,某款低空飛行器的平均無故障時間(Mean Time Between Failures,MTBF)可能達到數千小時以上。平均無故障時間(MTBF):衡量飛行器在正常使用條件下的平均工作時間。例如,通過長期運行測試和數據分析,得出飛行器的 MTBF值。數字低空工作組數字低空工作組294.1.2 其他物理設備設施(1)起降平臺尺寸:根據飛行器的大小和類型確定,例如小型無人機起降平臺可能僅需幾平方米,而大型eVTOL起降平臺可能需要幾百平方米。承重能力:確保平臺能夠承受飛行器及其載荷
83、的重量。表面平整度:影響飛行器起降的穩定性和安全性,通常要求誤差不超過幾毫米。(2)能源站充電效率:例如,某款電動垂直起降飛行器的電池在 30分鐘內可充至 80%電量。輸出功率:根據飛行器的充電需求確定,如某能源站能提供高達 50kW的充電功率。兼容性:支持不同類型和電壓的飛行器充電接口。(3)末端配送設施配送效率:單位時間內完成配送任務的數量或距離。準確性:配送成功率,即成功送達目標地點的比例。環境適應性:能在各種天氣和地形條件下穩定運行。(4)備降點可達性:從飛行器當前位置到備降點的距離和所需時間。設施完備性:包括通信、導航、監控等設備的配置情況。應急響應能力:備降點的救援和支持服務能力。
84、(5)維修站維修周期:完成一次常規維護所需的時間。故障檢測率:能夠準確診斷出飛行器故障的比例。(6)機載通信設備通信距離:在特定環境下(如城市、山區)的有效通信范圍。數字低空工作組數字低空工作組30數據傳輸速率:每秒傳輸的數據量,影響實時性和響應速度??垢蓴_能力:在復雜電磁環境中保持通信穩定性的能力。(7)多源頭導航設備定位精度:通常要求達到厘米級或亞米級。信號覆蓋范圍:在不同高度和距離下的導航信號強度和穩定性。多系統兼容性:支持 GPS、北斗等多種導航系統的融合使用。(8)機載感知與識別設備感知距離:能夠檢測到障礙物或其他飛行器的最大距離。識別準確率:正確識別周圍物體或飛行器身份的概率。反應
85、時間:從感知到障礙物到做出避讓決策的時間間隔。(9)智能航行設備自主飛行能力:飛行器在無人工干預的情況下完成任務的能力。避障策略多樣性:針對不同場景和障礙物類型采取的避障措施數量和有效性。緊急處理機制:在遇到突發情況時,如電池耗盡、控制系統失效,設備的應對措施和效果。4.2 低空信息設施測試與驗證指標(1)通信性能指標通信速率:衡量數據傳輸的快慢,通常以 Mbps(兆比特每秒)或 Gbps(吉比特每秒)為單位。例如,5G-A 基站可實現高帶寬通信,支持高速數據傳輸。(下行峰值速率 10Gbps(毫米波頻段),上行速率 1Gbps)4142。時延:指數據從發送端到接收端所需的時間,對于低空飛行器
86、的實時監控和控制至關重要。5G-A 技術支持端到端4ms 的超低時延(URLLC 場景),確保數據傳輸的及時性43。連接規模:指網絡能夠同時支持的連接數量,對于大量低空飛行器的接入和管理具有重要意義(單基站支持1,000,000連接數/km)44。數字低空工作組數字低空工作組31信號覆蓋范圍:指網絡信號能夠覆蓋的區域大小,對于實現全域無縫覆蓋至關重要。例如,利用大約 2%的城市基站數量,就能實現垂直覆蓋300米、水平覆蓋半徑5km45??垢蓴_能力:評估系統在復雜電磁環境中保持通信穩定性的能力。由于低空環境復雜多變,存在多種干擾源,因此抗干擾能力是重要指標之一(信噪比6dB 時誤碼率110)46
87、。兼容性:指系統與其他通信系統(如衛星導航系統、地面移動通信系統等)的兼容能力。低空通信基礎設施需要與多種通信系統協同工作,以實現更廣泛的應用場景(支持 GPS/北斗雙模定位誤差1.5m)47。通感效率:刻畫單位感知精度下的可達通信容量(通信速率1Gbps且感知精度0.1)48。通感效用:最優通信和感知性能的可實現程度(感知資源占用率10%時通信速率下降5%)49。(2)感知性能指標感知精度:衡量系統對低空飛行目標的檢測和識別能力,通常包括距離、速度、角度等參數的精度。例如,5G-A 技術已實現對小至手掌大小無人機的感知,物理空間偏差達到水平定位誤差10m(95%置信度),速度誤差0.5m/s
88、5051。感知范圍:包括感知高度與感知距離。感知高度表征在低空通感網絡中,無人機在空中運行高度與覆蓋區域平均海拔的差值(0-1000 米);感知距離表征能滿足感知需求的最遠覆蓋距離(RCS1目標探測距離10km)52。感知位置精度:表征感知位置結果與目標真實位置的差距,可分為水平與垂直精度(垂直精度3m)53。感知分辨率:表征網絡對多目標的最小分辨能力,可分為徑向距離分辨率(1m)、速度分辨率(0.1m/s)、角度分辨率(1)54。感知速度范圍:表征網絡對目標運動速度的探測能力,代表系統可感知運動速度的上下限范圍(0-200km/h)55。刷新率:表征通感網絡呈現感知結果的時間間隔,是對系統感
89、知結果穩定輸出能力的重要評估標準(10Hz)56。虛警率:定義為在一定時間內場景出現虛假感知結果的概率,虛警率越低,系統在無目標場景下錯誤上報感知結果的概率越低(110/小時)57。數字低空工作組數字低空工作組32檢測率(漏檢率):定義為在一定時間內實際需求目標被成功檢測(未能成功)的概率,檢測率越高,系統在有目標場景下對目標感知成功率越高(檢測率99.9%,漏檢率0.1%)58。RCS(雷達散射截面積):表征產生相同反射能量強度的球體截面積,可以反映感知目標在電磁波照射下所產生的回波強度(Ku波段下可探測最小 RCS=0.001)59。置信度:表征通感網絡所有測試樣本中能夠達成目標精度需求的
90、樣本比例,可準確評估通感網絡結果的可信程度(95%)60。(3)計算與存儲性能指標計算能力:衡量算力設備的處理速度和效率,通常以每秒浮點運算次數(Floating PointOperations Per Second,FLOPS)或整數運算次數(Integer Operations Per Second,IOPS)來衡量(邊緣節點算力100 TOPS)61。數據吞吐量:衡量存儲設備單位時間內能夠處理的數據量,通常以每秒讀寫的數據量(MB/s或 GB/s)來計算(持續讀寫速率5GB/s)62。響應時間:從發送請求到獲得響應的時間間隔,低延遲的存儲設備能夠更快地響應讀取和寫入請求(存儲延遲50us
91、)63。帶寬:衡量存儲設備傳輸速度的重要指標,較高的帶寬意味著存儲設備能夠更快地處理和傳輸數據(存儲網絡帶寬100Gbps)64。(4)安全與可靠性指標可靠性:評估系統在長時間運行過程中保持穩定性和準確性的能力。對于低空飛行器的安全運營至關重要(系統可用性99.999%)65。安全性:指系統在數據傳輸和處理過程中保障信息安全的能力。包括數據加密、訪問控制等安全措施的實施情況(支持 AES-256/SM4加密協議)66。部署和維護成本:評估系統部署和維護的經濟性。低空通信基礎設施的建設需要考慮成本效益比,以確保其可持續發展,例如采用通感一體化基站可降低硬件成本30%67。運行穩定性:評估設備在長
92、時間運行和高負載條件下的穩定性和可靠性,通過長時間運行一系列的性能測試用例來檢測設備的散熱、電源、穩定性等方面的表現,通過測試驗證極端溫度(-40+55)下性能波動5%68。數字低空工作組數字低空工作組33故障率:統計設備在一定時間內出現故障的概率,對于低空飛行器的安全運營至關重要(MTBF100,000 h)69。4.3 低空數字空間測試與驗證指標(1)數據接入網數據接入網的主要測試驗證指標包括傳輸性能、誤碼率以及同步特性。以下是對這些指標的詳細解釋:傳輸性能吞吐量:衡量網絡在單位時間內成功傳輸的數據量,通常以 Mbps或 Gbps為單位。延遲:指數據從發送端到接收端所需的時間間隔,對于實時
93、應用來說尤為重要。抖動:描述數據包到達時間的不一致程度,影響語音和視頻等實時服務的通話質量。誤碼率誤碼秒比(Errored Second Ratio,ESR):在一定時間內發生誤碼的秒數與總秒數的比例。嚴重誤碼秒比(Severely Errored Second Ratio,SESR):在一定時間內發生嚴重誤碼的秒數與總秒數的比例。背景誤碼塊比(Background Block Error Ratio,BBER):在一定時間內發生誤碼的塊數與總塊數的比例。同步特性漂移特性:描述數字信號傳輸過程中頻率的變化情況,影響通信的穩定性。抖動特性:描述數字信號傳輸過程中相位的變化情況,同樣影響通信的穩定
94、性。(2)數據交換網數據交換網的主要測試與驗證指標包括吞吐量、背板帶寬以及包轉發率。以下是對這些指標的詳細解釋:數字低空工作組數字低空工作組34吞吐量:吞吐量是衡量交換機數據處理能力的一個關鍵指標,表示在無丟包的情況下,交換機單位時間內(通常是每秒)能夠轉發的數據量。高吞吐量意味著交換機能夠快速處理大量數據,減少網絡延遲和數據包丟失。背板帶寬:背板帶寬是交換機內部所有端口同時傳輸數據時的最大帶寬總和。它決定了交換機處理并發數據流的能力,是衡量交換機整體性能的重要參數。背板帶寬足夠大,可以確保即使在網絡負載高峰期,數據也能無阻塞地在交換機內部傳輸。包轉發率:包轉發率指交換機每秒能夠處理的數據包數
95、量,通常用“包/秒”(Packets PerSecond,pps)來表示。這是評估交換機處理數據包能力的重要指標。高包轉發率意味著交換機能夠快速識別并轉發數據包,提高網絡的整體響應速度。4.4 低空應用系統測試與驗證指標(1)飛行計劃管理飛行計劃審批效率:衡量從提交飛行計劃到獲得批準所需的時間,以及審批流程的簡化程度。飛行計劃準確性:確保飛行計劃中的信息(如起飛和降落地點、航線、高度等)準確無誤。飛行計劃變更響應時間:評估系統對飛行計劃變更請求的處理速度和效率。(2)飛行跟蹤與監視實時監控能力:系統能夠實時跟蹤低空飛行器的位置,并提供實時的飛行狀態信息。數據同步性:確保飛行數據在不同系統和平臺
96、之間的同步更新,避免信息滯后。異常檢測與報警:系統能夠及時發現并報告飛行中的異常情況,如偏離預定航線或遇到緊急情況。(3)運行控制與信息發布運行控制效率:評估系統在處理飛行任務分配、調度和沖突解決方面的能力。信息發布及時性:確保重要信息(如天氣變化、空域限制等)能夠及時傳達給相關方。用戶界面友好性:操作界面應直觀易用,方便運營人員快速獲取所需信息并進行操作。(4)系統穩定性與可靠性運行穩定性:評估系統在長時間運行過程中的穩定性和可靠性,以及出現故障的頻率。數字低空工作組數字低空工作組35設備兼容性:系統需要能夠與現有設備和軟件無縫集成,支持多種數據格式和通信協議。系統擴展性:評估系統是否易于升
97、級和擴展,以適應未來技術的發展和應用需求的變化。(5)用戶體驗響應時間:用戶與平臺互動后,從發送請求到接收到響應的時間,直接影響用戶體驗??捎眯裕悍赵谝欢〞r間內能夠正常運行的比例,高可用性的服務能保證用戶隨時使用。數字低空工作組數字低空工作組36五、總結隨著低空經濟的蓬勃發展,數字低空技術作為其核心支撐,正逐步從概念走向實踐。然而,高密度、高頻次、異構化的低空運行環境,對數字低空系統的安全性、可靠性和適應性提出了前所未有的挑戰。在這一背景下,建立一套科學、系統、可落地的測試與驗證體系,成為推動數字低空技術規?;瘧玫年P鍵。本白皮書從數字低空測試與驗證的實際需求出發,深入分析了當前國內外在這一
98、領域的發展現狀與核心問題。針對測試與驗證架構缺失、工具不足、標準化滯后等痛點,我們提出了“四橫三縱”的體系架構,將物理設施、信息基礎設施、數字化空間和應用系統有機結合,并通過模擬仿真、封閉區域和開放區域測試,全面覆蓋數字低空系統的測試需求。這一架構不僅為測試與驗證工作提供了系統性指導,也為低空經濟的標準化建設奠定了理論基礎。在方法與技術層面,白皮書詳細闡述了基于用例、場景和公共開放空域的測試方法,以及虛擬仿真、硬件在環和封閉空域測試技術。這些方法和技術不僅能夠滿足不同測試階段的需求,還能有效降低測試成本與風險,為數字低空系統的快速迭代和優化提供了有力支持。此外,白皮書還聚焦低空物流、文旅、載人
99、、巡檢和消防等典型應用場景,深入分析了各場景的測試驗證內容與關鍵指標,為實際應用提供了科學依據。通過對通信、感知、計算、安全等核心指標的明確,白皮書為數字低空系統的性能評估和優化指明了方向。展望未來,數字低空測試與驗證體系的完善,將成為低空經濟高質量發展的重要推動力。然而,這一領域仍面臨諸多挑戰,如技術創新的持續突破、標準體系的進一步完善,以及場景適應性的不斷提升。只有通過多方協作,才能構建起更加開放、共享、高效的測試與驗證生態,為低空經濟的規?;瘧帽q{護航??偟膩碚f,本白皮書旨在為數字低空測試與驗證提供一套科學、系統的解決方案,助力低空經濟從“試驗田”走向“大市場”。我們相信,隨著技術的不
100、斷進步和體系的逐步完善,數字低空技術必將為低空經濟注入新的活力,開啟更加廣闊的發展空間。數字低空工作組數字低空工作組37參考文件1Small unmanned aircraft systems(UAS)regulations(part 107)|federal aviation administrationEB/OL.2024-12-17.https:/www.faa.gov/newsroom/small-unmanned-aircraft-systems-uas-regulations-part-107.2UrbanAirMobility(UAM)ConceptofOperations2.0
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107、 濟 將 破 萬 億,城 市 競 速 迎“風”而 上 EB/OL.(2024-12-17)2024-12-17.https:/ 中 國 移 動 發 布 低 空 智 聯 網“1115”技 術 創 新 成 果 EB/OL.2024-12-17.https:/ 低空經濟研究中心-IDEA 研究院EB/OL.2024-12-17.https:/ 中國聯通郝立謙:構筑天地融合智能網聯 加速培育低空經濟新質生產力EB/OL.2024-12-17.https:/ Flight performance of civil small and light fixed-wing unmanned aircraft
108、systems(UAS)Test methods:ISO 5286:2023S.Geneva:ISO copyright office,2023.28 Civil small and light unmanned aircraft systems(UAS)under low-pressure conditions Test methods:ISO 5286:2023S.Geneva:ISO copyright office,2023.29 3GPP.Uncrewed Aerial System(UAS)support in 3GPP:TS 22.125S.2024.30 3GPP.Study
109、on Integrated Sensing and CommunicationS.2024.31 3GPP.Support of Uncrewed Aerial Systems(UAS)connectivity,identification and tracking;Stage 2S.2024.32 IEEE 1939.1-2021:IEEE Standard for a Framework for Structuring Low-Altitude Airspace forUnmanned Aerial Vehicle(UAV)OperationsS.New York:IEEE,2021.33
110、 IEEE 1937.8-2024:IEEE Recommended Practice for Functional and Interface Specifications forUnmanned Aerial Vehicle(UAV)Cellular Communication TerminalsS.New York:IEEE,2024.34 民用輕小型無人機系統環境試驗方法第 1 部分:總則:GB/T 38924.1-2020S.2020.35 民用輕小型無人機系統安全性通用要求:GB/T 38931-2020S.2020.36 民用無人駕駛航空器系統安全要求:GB 42590-2023
111、S.2023.37 民用機場無人駕駛航空器系統監測系統通用技術要求:T/CCAATB-0001-2019S.2019.38 電動垂直起降航空器(eVTOL)起降場技術要求:T/CCAATB 00622024S.2024.39中國民用航空局飛行標準司.低空聯網無人機安全飛行測試報告:IB-FS-2018-011R.2018.40 無人機系統測試與驗證技術規范:T/CCAATB-0065-2024S.2024.41 IMT-2030(6G)推進組.5G-A 技術白皮書EB/OL.北京:中國信息通信研究院,2023.42 3GPP.TS 38.913:Study on Scenarios and R
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118、d for a Framework for Structuring Low-Altitude Airspace forUnmanned Aerial Vehicle(UAV)OperationsS.New York:IEEE,2021.65 國家市場監督管理總局.民用輕小型無人機系統環境試驗方法第 1 部分:總則:GB/T 38924.1-2020S.2020.66 國家市場監督管理總局.民用輕小型無人機系統安全性通用要求:GB/T 38931-2020S.2020.67 國家市場監督管理總局.民用無人駕駛航空器系統安全要求:GB 42590-2023S.2023.68 國家市場監督管理總局.
119、民用機場無人駕駛航空器系統監測系統通用技術要求:T/CCAATB-0001-2019S.2019.69 電動垂直起降航空器(eVTOL)起降場技術要求:T/CCAATB 00622024S.2024.數字低空工作組數字低空工作組40致 謝核心貢獻單位:核心貢獻單位:紫金山實驗室:黃永明紫金山實驗室:侯華舟北京航空航天大學深圳新興產業技術研究院:劉榮科中國信通院:張睿中華人民共和國工業和信息化部電子第五研究所:黃璇北京航空航天大學深圳新興產業技術研究院:黃俊杰紫金山實驗室:鐘子果紫金山實驗室:尤建潔北京理工大學:何東軒智慧塵埃通信科技有限公司:吳建軍智慧塵埃通信科技有限公司:顧亮東南大學:岳志強等