IDEA研究院:2023低空經濟發展白皮書(2.0)-全數字化方案(71頁).pdf

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1、 低空經濟發展白皮書(2.0)全數字化方案 Low Altitude Economy Development White Paper(2.0)All Digital Solutions 打造低空經濟的“IP 交換”Creating the IP-Switching of Low Altitude Economy 粵港澳大灣區數字經濟研究院 International Digital Economy Academy(IDEA)2023 年 11 月 22 日 版本:1.01 編號:No.00263 低空經濟發展白皮書(2.0)-全數字化方案 i 序 沈向洋 光陰如梭,轉眼我們已經到了 2023

2、年底。我們在探索低空經濟發展的路上,又砥礪前行了一年。一年來,我們目睹和經歷了低空經濟領域很多鼓舞人心的進展。宏觀上,低空經濟從我們去年白皮書提出的“將自然資源轉化為經濟資源”,升華為“新質生產力”的代表,是可以引領發展的具有巨大潛力的戰略性未來產業。法規上,期盼已久的無人駕駛航空器飛行管理暫行條例的頒布,為低空經濟相關產業持續健康發展提供了有力法治保障。技術上,億航 EH216-S 載人無人駕駛航空器系統型號合格證(簡稱 TC)的頒發,標志著世界上首個載人電動垂直起降無人機(eVTOL)型號已獲得TC 適航型號認證許可,安全有保障的載人無人機技術已日趨成熟。微觀上,各地政府紛紛啟動低空經濟發

3、展政策,推動低空經濟應用場景、產業生態和基礎設施建設。低空經濟相關論壇和展會漸入佳境,協會和聯盟層出不窮,低空經濟相關產業如雨后春筍,逐漸繁榮起來。這一切現象表明低空經濟發展的大潮滾滾而來、勢不可擋。發展低空經濟也是自然規律、科學規律和經濟規律發展到今天的必然結果。在改革的前沿陣地、先行先試的示范區深圳,我們正與眾多的政府部門、科研機構和科創企業一起探索低空經濟快速發展之路。我們希望深圳經驗能為全國乃至全球低空經濟的發展開辟一條創新發展之路。在我們的實踐中,我們也發現人們對發展低空經濟的理解參差不齊,甚至有些偏差。為此,我們計劃發布低空經濟發展的系列白皮書,幫助人們正確認識低空經濟發展的方方面

4、面,正本清源,協同各方一起凝力將低空經濟沿著正確的方向推進。序 ii 在去年發布的白皮書低空經濟發展白皮書深圳方案的基礎上,我們今年將聚焦分享低空經濟基礎設施的核心技術智能融合低空系統SILAS,發布低空經濟發展白皮書(2.0)全數字化方案。全數字化的 SILAS 系統代表著新一代空域和飛行管理框架和技術,是對傳統基于航路框架的顛覆。SILAS 系統是個平臺,是個操作系統,而不是簡單的服務一個部門或者場景的 APP。在白皮書 2.0 中,我們全面分析了全數字化系統的必要性和緊迫性,介紹了其中的主要組成部分,拓展了其對低空經濟發展賦能的范圍。同時指出了建設 SILAS 系統不能一蹴而就,而必須按

5、照客觀規律踏踏實實地逐步迭代和完善。全數字化方案不僅是一個技術架構的突破,而且更是一個思維范式的轉變。以數字化的思維去考慮低空經濟的問題,會豁然開朗,再難的問題也可分解成全數字化系統的一個個子問題去解決。希望白皮書 2.0 的發布能給低空經濟從業者、研究者、建設者、管理者、監管者和政府有關部門提供低空經濟發展的一些新思路、新認知和新路徑。低空經濟是個新生事物,是個具有巨大潛力的新業態,也是可以帶動未來經濟全面發展的新質生產力。低空經濟是開創性的,無前人的經驗可循,SILAS 的研發也無其他類似系統可以借鑒。低空經濟前進的道路上也充滿了不確定性。道路雖曲折,前途恰光明。我們堅信發展低空經濟將是一

6、個能改變人類歷史的偉大事業!我們希望社會各界能對低空經濟發展多一些鼓勵、多一些耐心、多一些包容、多一些支持。我們期望更多的有志之士能和我們一起投入到低空經濟建設的大潮中,精誠合作,鼎力支持,緊抓百年一遇低空新機遇,創建萬億規模經濟新形態!2023 年 11 月 22 日 于深圳 低空經濟發展白皮書(2.0)-全數字化方案 iii 摘要 低空經濟發展白皮書(2.0)全數字化方案在去年發布的低空經濟發展白皮書深圳方案(白皮書 1.0)的基礎上,聚焦闡述一個顛覆性的低空空域和飛行管理的全數字化框架,打造低空經濟領域的類似“IP 交換”新的系統設計和服務范式。白皮書 2.0 首先回顧了白皮書 1.0

7、的內容,總結了自白皮書 1.0 發布以來,低空經濟在價值認知、政策法規、產業應用、飛行器技術、基礎設施等方面的新進展,匯報了深圳的低空智能融合基礎設施的建設情況,強調了低空經濟正在成為可以起到帶動經濟發展的新質生產力。白皮書 2.0 分享了我們對低空經濟新的認知和理解,尤其是對 SILAS系統的認知提升。首先,SILAS 系統必須是一個賦能平臺,必須是一個操作系統。這是由低空經濟眾多的關聯主體、多樣的管理和業務形態所決定的。人們可以利用其提供的能力,搭建無窮無盡的應用,服務眾多的管理主體、運營企業、商業模式等。其次,SILAS 系統必須是一個全數字化系統,對低空飛行和低空空域進行精細化管理,保

8、證低空經濟的安全、高效和低成本,這是低空經濟能規?;l展的前提。白皮書總結了一個全數字化低空系統必須具有的全空域、全因素、全數字、全兼容、全流程、全開放等特性。SILAS 系統必須建立在一個開放的、可進化、全兼容的系統框架上,以保證 SILAS 系統能夠很容易地適應低空空域和法規的變化、適應關聯主體管理和業務需求的變化、適應科技發展和技術進步帶來的智能水平的提升。白皮書簡要介紹了數據驅動的 SILAS 系統框架,明確了系統的數據流向以及整個系統關鍵模塊的主要功能,闡述了 SILAS 系統與傳統基于航路的空域管理和飛行管理的本質區別,解釋了 SILAS 操作系統內核如何來管理和調度時空資源和時空

9、進程,在保證飛行安全的前提下,最大化提升可使用空域的運行效率。這些創新性的技術,代表了低空經濟未來的發展方向和目標。同時,SILAS 系統還依托最新的人工智能技術,建立了人與機器之間超越傳統人機界面的新交互方式,著重點放在對宏觀態勢的感知和摘要 iv 微觀操作的指派。最后,白皮書提出了切合實際的建設低空智能融合基礎設施的實施方案,既不盲目冒進,又不固步自封。以科學嚴謹的態度、按步驟照規劃地實施低空智能融合基礎設施的建設,穩中求進。對于關乎低空飛行安全的系統,必須付出比傳統信息和智能系統多倍的努力,保證系統萬無一失。低空經濟發展白皮書(2.0)-全數字化方案 v 目錄 序.i 摘要.iii 目錄

10、.v 1 低空經濟的進展.1 1.1 引言.1 1.2 白皮書 1.0 回顧.1 1.3 低空經濟的前景價值.3 1.4 低空經濟發展要素的進展.6 1.4.1 政策與法規制定.6 1.4.2 應用與產業發展.10 1.4.3 飛行器進步.12 1.4.4 基礎設施建設.14 1.5 小結.19 2 低空經濟認知的深化.21 2.1 低空智能融合基礎設施的認知深化.21 2.1.1 設施網.23 2.1.2 空聯網.24 2.1.3 航路網.24 2.1.4 服務網.25 2.1.5 精細化的 SILAS 系統.26 2.2 全數字化系統認知的深化.27 2.2.1 系統關鍵認知.28 2.2

11、.2 系統賦能的業務.31 2.2.3 系統的特性.34 2.3 小結.36 3 全數字化方案 SILAS 系統.37 3.1 SILAS 系統-低空“大腦”.37 目錄 vi 3.1.1 系統理念-“IP 交換”新框架.37 3.1.2 系統概述.39 3.2 技術與創新.41 3.2.1 基于時空資源與進程管理的 SILAS 操作系統與內核 42 3.2.2 智能仿真平臺.43 3.2.3 宏觀空域管理平臺.44 3.2.4 微觀飛行管理平臺.46 3.2.5 低空語義理解平臺.47 3.2.6 低空語言理解平臺.48 3.2.7 虛擬空域平臺.49 3.2.8 開放進化式架構.50 3.

12、2.9 運行規則描述語言.52 3.2.10 數字空域和飛行管理的系列標準規則.53 3.3 實施方案.54 3.4 小結.57 4 總結與展望.59 致謝.61 編寫組成員.62 參考文獻.63 低空經濟發展白皮書(2.0)-全數字化方案 1 1 低空經濟的進展 1.1 引言 自 2022 以來,低空經濟在全國乃至世界范圍內掀起了一波新熱潮。各地政府、企業和研究機構都加大了對低空經濟的政策支持、應用開發和技術研究,低空經濟處在一個蓄勢迸發并將進入快速發展的大好時期,誰搶占發展先機,誰就能在低空經濟發展中占據有利地勢,引領低空經濟這一個新的優質發展生產力、新的產業發展無人區、新的經濟發展增長極

13、和新的工作生活超范式。為了進一步推動低空經濟發展,粵港澳大灣區數字經濟研究院于2022年 11 月 22 日,將自身對低空經濟的理解和發展低空經濟的理念和方法整理出 低空經濟發展白皮書深圳方案,并向社會各界發布。一年以來,共向低空經濟相關領域的專家、領導和從業者發放紙質和電子白皮書超過一千多份,為各界對低空經濟發展提供了及時的參考資料,也受到了各界對我們無私奉獻的廣泛好評,對低空經濟發展產生了一定的影響力。在第一版白皮書成功的鼓舞下,我們精心撰寫了白皮書的第二版低空經濟發展白皮書 2.0全數字化方案。第二版除了總結一年多以來低空經濟的進展以外,將聚焦分析數字化在低空經濟中不可或缺的關鍵作用,分

14、享我們對低空經濟發展的全數字化方案的理解,和分解全數字化方案中的可能需要的關鍵模塊,旨在為低空經濟從業者了解低空經濟全數字化方案所涉及的方方面面,也為低空經濟中各方的協同合作建立一個完整的框架。1.2 白皮書 1.0 回顧 為了承上啟下,也為未有機會閱讀我們第一版白皮書的讀者簡單回顧一下第一版的主要內容。低空空域通常是指距正下方地平面垂直距離在 1000 米以內的空域,低空經濟的進展 2 根據不同地區特點和實際需要可延伸至 3000 米。低空經濟是指依托于低空空域,以各種有人駕駛和無人駕駛航空器的低空飛行活動為牽引,輻射帶動相關領域融合發展的綜合性經濟形態,廣泛體現于各類產業形態之中,在促進經

15、濟發展、加強社會保障、服務國防事業等方面發揮著日益重要的作用。低空經濟不僅是一種依托低空空域發展的經濟形態,還是未來十年的三維立體新交通、智慧城市新基建、數字經濟新引擎,更是面向長遠未來,以航空器為新一代智能終端,打造工作生活新范式,開拓萬億級藍海產業的新起點。低空空域是一個自古以來被忽視和未被充分利用的自然資源,低空空域蘊藏著可以和地面土地相比擬甚至可能遠超土地價值的經濟資源。發展低空經濟,就是將低空空域這一自然資源轉化成有價值的經濟資源,廣泛服務人類社會。由于低空空域沒有任何物理附著物,低空空域的開發必須依賴于數字化工具,將整個低空空域數字化成一個可計算空域,在數字空間里將低空空域變成一個

16、可定標、可量化、可計算、可管理、可利用、可估值和可分享的經濟資源,推動低空空域從“可通達”到“可計算”到“可運營”性質的轉變。自 2010 年以來,國家為推動低空經濟發展先后頒布了一系列政策法規,并且還在不斷的演進完善中。飛行器的發展也遠超人們的預期,低空飛行的主要飛行器形態是各種異構的載貨或者載客無人機。無人機的安全性能已經極為成熟,效率在逐步提高,自主智能水平也得到大力提升,對人類社會的不良影響也逐年減小。通過備份系統和自動駕駛等先進技術,無人機飛行可望達到民航客機的安全標準。低空經濟發展的根本推動力是各種各樣且不斷增長的低空經濟應用。這些低空應用在種類和規模上的不斷發展,將不斷提升低空經

17、濟的體量,不斷實現和增加低空空域的價值。而規?;牡涂战洕忠蕾囉谝惶兹珨底只牡涂展芾硐到y,保證空管部門有科學工具和技術手段,有理有據、低空經濟發展白皮書(2.0)-全數字化方案 3 風險可控地開放和管理空域,保證低空飛行安全有序,保證低空空域的高效利用,保證低空應用的運營成本的大幅降低。深圳發揮敢為人先的精神,在國家先行先試的政策鼓勵下,率先建設低空智能融合基礎設施,打造低空基礎設施的四張網:設施網、空聯網、航路網和服務網,研發全數字化的智能融合低空系統(SILAS),為低空空域管理和低空運營提供數字化和智能化的技術工具,為低空經濟各關聯方提供各種各樣的全數字化的智能管理手段和運營服務,為

18、低空經濟政策、法規和標準的制定提供強有力的數據依據,為政府和管理部門提供低空經濟發展的基于實際大數據的決策支持,保證低空經濟兼顧安全、效率和成本等各方面的高質量發展。經過一年的探索,我們對低空經濟的認知進一步加深,對低空經濟的重大意義進一步明確,對整個低空經濟系統的考慮進一步完善,對發展低空經濟的技術路線和系統方案進一步清晰。第二版低空經濟發展白皮書將分享我們的新發現、新理解和新思路,同時聚焦闡述全數字化方案涉及的方方面面。接下來,我們首先總結自去年第一版白皮書發布以來低空經濟領域的一些新進展,其中包括對低空經濟價值的進一步理解和發展低空經濟的四個關鍵要素:政策、應用、飛行器和基礎設施的最新動

19、向。1.3 低空經濟的前景價值“整合科技創新資源,引領發展戰略性新興產業和未來產業,加快形成新質生產力”是習近平總書記近期的重要論述,也指出了中國科技創新和產業發展的關鍵方向。低空經濟的天然全數字化、豐富場景、多領域技術融合、綠色環保的特點,以及其引領產業升級構筑新競爭優勢的潛力,低空經濟的進展 4 符合戰略性新興產業的定義,是典型的“新質生產力”的代表。低空經濟作為戰略性新興產業發展的一條新賽道,是全球主要經濟體競相角逐的新領域,被美國喻為“不能輸掉的一場比賽”。低空經濟上下游鏈條長、服務領域廣、帶動作用強,將撬動低空制造、低空飛行、低空保障和綜合服務領域高速增長。低空經濟具有廣泛的前景價值

20、:從產業角度看,低空經濟是一條具有高度延展性的全新產業從產業角度看,低空經濟是一條具有高度延展性的全新產業鏈鏈。具有全局性、戰略性、外溢性特征,有很強的產業帶動作用。低空經濟具有天生的數字經濟基因,可以充分享受信息化、網絡化、數字化、智能化技術發展帶來的紅利,將實體經濟與數字經濟完美融合在一起,進而觸及到社會生產、生活更廣更深的層面,全面帶動國民經濟發展,更好地滿足社會經濟活動的需要。搶抓低空發展機遇,將打造一個包括低空制造、低空飛行、低空保障和綜合服務的超萬億級全新產業鏈。從需求角度看,能夠以新的消費需求創設助推消費升級從需求角度看,能夠以新的消費需求創設助推消費升級。消費對拉動經濟增長具有

21、基礎性作用,恢復和擴大消費是做好當前和今后一個時期經濟工作的重要抓手。近年來,無人機催生了一系列新的消費場景,包括利用無人機解決“最后一公里”的配送難點,采用“支線級”無人機提升運輸效率,引入基于 eVTOL 的“空中的士”打造城市交通新方式,開發景區“空中游覽”帶來旅行新體驗,無人機與安防融合發展助力智慧城市建設等,低空消費活力、投資價值逐步得到進一步釋放。低空經濟所特有的點對點、地域限制小、經濟成本低、運行效率高等優勢,必將帶來更多新場景、新應用、新服務和新業態,通過創 低空經濟的天然全數字化、豐富場景、多領域低空經濟的天然全數字化、豐富場景、多領域技術融合、綠色環保的特點,以及其引領產業

22、升級技術融合、綠色環保的特點,以及其引領產業升級構筑新競爭優勢的潛力,符合戰略性新興產業的定構筑新競爭優勢的潛力,符合戰略性新興產業的定義,是典型的“新質生產力”的代表。義,是典型的“新質生產力”的代表。低空經濟發展白皮書(2.0)-全數字化方案 5 設新的消費需求,持續推動消費升級。據羅蘭貝格研究預測,到 2040年和 2050 年,全球城市空中交通市場規模將分別達到 7 萬億美元和9 萬億美元,中國市場需求強,將分別占據全球 30%、亞太 55%的市場份額。從投資角度看,低空基礎設施建設將帶動有效投資從投資角度看,低空基礎設施建設將帶動有效投資。當前,伴隨著投資拉動經濟增長的邊際效用遞減,

23、傳統基建投資面臨增長瓶頸,加快新型基礎設施建設正成為擴大有效投資的重要選項。低空經濟作為面向未來發展的全新領域,擁有廣闊的應用前景,蘊含著巨大的投資價值,投資項目的回報率較高。據專家預測,到“十四五”末,我國低空經濟對國民經濟的綜合貢獻值將達到 3-5 萬億元。從要素角度看,探索創設空域使用權能夠促進低空空域從自然資源向從要素角度看,探索創設空域使用權能夠促進低空空域從自然資源向經濟資源轉變。經濟資源轉變。這是發展低空經濟最核心、最有價值的方向。低空空域作為一個遠沒被開發的自然資源,一片尚未被探索的無人區,蘊藏著甚至超過土地資源的巨大的經濟價值。如果以數字化的手段創建可計算的空域,推動低空空域

24、轉化為可量化、可定標、可分層、可利用、可權益化、可資本化的經濟資源,創設一個類似“土地使用權“的“空域使用權”的新型生產要素,對低空空域進行深度確權、開發、流轉和利用,將產生巨大的經濟價值和社會價值,源源不斷為新經濟的發展注入強勁動力。從管理角度看,建設精細化智能低空基礎設施從管理角度看,建設精細化智能低空基礎設施有助于低空空域的有效有助于低空空域的有效管控管控。從我國目前低空空域的飛行現狀來看,小型直升飛機、通用航空、私人航空以及多種飛行器都在該空域內完成飛行活動,警用、救援、急救、農業、工業、旅游觀光等行業應用也在同一空域活動,低空空域飛行活動的復雜性與日俱增,低空空域的航空管制壓力隨之增

25、大,傳統空管規則和設施難以保障飛行活動的安全性。如何對低空空域進行有效管控,防止其對人們生產生活及社會公共安全帶來危害,成為當前必須妥善解決的一個重要課題。建設低空經濟智能融合基礎設施,為空管部門提供一整套可精細化管控空域的科技工具,為運營企業提供安全、可靠、高效的可支撐規?;涂栈顒拥闹悄芊?,實現監管方、產業方、運營方和管理方的多方協同,有利于在安全可控低空經濟的進展 6 的前提下,實現低空經濟規?;?、可持續、高質量的快速發展。從標準的角度看,有利于我國率先在低空經濟領域創設新的領先的國從標準的角度看,有利于我國率先在低空經濟領域創設新的領先的國際標準和規則。際標準和規則。當今世界,標準作

26、為國際規則的重要組成部分,作為競爭的重要手段,日益成為各國博弈的焦點。至今為止,國際上對發展低空經濟的方法還大多停留著對商業航空和通用航空標準和規則的擴展,而我們從低空智能融合基礎設施的建設出發,用全數字化的方法解決低空經濟中面臨的種種新問題,同時兼容傳統的規則,已經在國際上處在技術領先地位。發達國家對基礎設施建設投入不足,恰恰是我國領先的優勢之一,也是我國在低空經濟領域有希望能改變百年依賴國外規則和標準的局面的一個重大機遇。用過去電信行業的交換機作為一個比喻可以形象地說明此事,當其他人剛剛要從“電路交換”轉到“程控交換”的時候,我們直接跳到了“IP 交換”。面對國際上低空領域“競標爭先”的態

27、勢,大力發展低空智能融合基礎設施,借助全數字化和數據優勢,加速制定與低空經濟相關的產品、人員、運行、責任、權利、登記、環境、安保、保險等方面的規則及標準,將有利于掌握行業發展主動權,為我國在全球的科技角力中贏得先機。1.4 低空經濟發展要素的進展 低空經濟發展中,有四個關鍵要素:政策、應用、飛行器和基礎設施。政策為低空經濟發展提供方向、指導和規范,缺乏政策的支持和法規的保駕護航,將使低空經濟難以騰飛。應用是低空經濟的核心,是其規?;l展的關鍵,與人們的工作和生活新范式密切相關。飛行器是低空經濟中的運營主角,是低空經濟各種業務的載體?;A設施則是支撐低空飛行的基石,也是確保低空經濟安全、高效率和

28、高效益發展的技術基礎。以下我們對自去年第一版白皮書發布以來,低空經濟發展要素的進展做一簡單的總結。1.4.11.4.1 政策與法規制定政策與法規制定 近年來,歐美發達國家加快了低空領域的規則和標準的出臺。美國先低空經濟發展白皮書(2.0)-全數字化方案 7 后發布了先進空中交通(AAM)協調及領導法案 先進空中交通基礎設施現代化(AAIM)法案等十幾項法案政策,歐盟發布了2022 年管理計劃:機動性與運輸戰略無人機戰略 2.0等十幾項戰略指南。歐美 20 多個城市積極布局 AAM(先進空中交通),推動低空創新和區域合作,針對各類低空無人機和飛行器的適航認證、生產標準、飛行管理等,推出系列政策指

29、南,以更好地適應各類新形態的飛行器的運行和使用。在國家層面,過去一年最顯著的政策和法規發布可能是 2023 年 5 月31 日由國務院、中央軍委公布的無人駕駛航空器飛行管理暫行條例(自 2024 年 1 月 1 日起施行)。無人駕駛航空器飛行管理暫行條例的正式發布可以說,標志著無人機進入元年,是低空經濟發展的重要里程碑。條例規范了無人駕駛航空器飛行以及有關活動,在促進無人駕駛航空器產業健康有序發展,維護航空安全、公共安全、國家安全等做出了規定。條例明確指出,國家鼓勵無人駕駛航空器科研創新及其成果的推廣應用,促進無人駕駛航空器與大數據、人工智能等新技術融合創新,并要求地方提供支持。條例貫徹總體國

30、家安全觀,統籌發展和安全,堅持底線思維和系統觀念,以維護航空安全、公共安全、國家安全為核心,以完善無人駕駛航空器監管規則為重點,對無人駕駛航空器從設計生產到運行使用進行全鏈條管理,著力構建科學、規范、高效的無人駕駛航空器飛行及相關活動管理制度體系,為防范化解無人駕駛航空器安全風險、助推相關產業持續健康發展提供有力法治保障。條例共六章六十三條。主要按照分類管理思路,加強對無人駕駛航空器設計、生產、維修、組裝等的適航管理和質量管控,建立產品識別 20232023 年年 5 5 月月 3131 日日無人駕駛航空器飛行管理無人駕駛航空器飛行管理暫行條例的正式發布可以說,標志著無人機進入暫行條例的正式發

31、布可以說,標志著無人機進入元年,是低空經濟發展的重要里程碑。元年,是低空經濟發展的重要里程碑。低空經濟的進展 8 碼和所有者實名登記制度,明確使用單位和操控人員資質要求;嚴格飛行活動管理,劃設無人駕駛航空器飛行管制空域和適飛空域,建立飛行活動申請制度,明確飛行活動規范;強化監督管理和應急處置,健全一體化綜合監管服務平臺,落實應急處置責任,完善應急處置措施。2023 年 11 月初,國家空中交通管理委員會辦公室通過中國民用航空局,先后發布了中華人民共和國空域管理條例(征求意見稿)和關于明確無人駕駛航空器飛行管理暫行條例空中交通管理有關事項的通知(征求意見稿)等兩個重要文件。前者是為了加強和規范空

32、域資源管理,維護國家安全、公共安全和航空安全,促進經濟社會發展和國防軍隊建設而起草的空域管理法。后者為進一步規范無人駕駛航空器空中交通管理有關事項,依據無人駕駛航空器飛行管理暫行條例而起草的關于無人機空中交通管理的具體細則。這些法律法規的出臺和起草,標志著科學、規范、高效的無人駕駛航空器飛行及相關活動管理制度體系初步構建成型,將為防范化解無人駕駛航空器安全風險、助推相關產業持續健康發展提供有力法治保障,對發展低空經濟是特別利好的消息。在低空經濟領域領跑全國的深圳,更是按照系統謀劃、整體推進原則,構建“1+1+1+N”工作體系,(1)組建了組建了深圳市深圳市低空經濟發展工作領導小組。低空經濟發展

33、工作領導小組。由常務副市長任組長,高位統籌推動全市低空經濟工作;(2)健全了軍地民常態化溝通機制。健全了軍地民常態化溝通機制。貫徹軍民融合發展戰略,加強與國家空域管理、民航管理、發展改革部門溝通,爭取政策、空域資源等支持。中央空管辦積極支持深圳低空經濟中心建設工作,希望發揮深圳力量和示范區的先發優勢;中國民航局空管辦將進一步加大力度支持深圳建設民用無人駕駛航空試驗區,支持將深圳打造成為國內乃至全球領先的城市智慧空中交通(SAM)示范城市;(3)印發印發了了低空經濟產業創新實施方案。低空經濟產業創新實施方案。提出構建協同推進機制、開展核心技術攻關、夯實低空智能融合基礎設施、培育特色應低空經濟發展

34、白皮書(2.0)-全數字化方案 9 用場景、集聚資源強鏈補鏈、健全規則制度體系、提高安全管理能力等重點任務,明確到 2025 年逐年工作任務目標及責任單位;(4)率先啟動率先啟動了了低空領域的立法工作。低空領域的立法工作。深圳經濟特區低空經濟產業促進條例(草案)正在征求意見過程中。該條例基于審慎包容、服務發展原則,從基礎設施、服務機構、產業應用、產業支持、技術創新、運營安全等方面制定穩妥推進深圳低空經濟發展的地方法律規范。深圳立法部門正在會同行業主管部門、經濟職能部門細化條例內容,預計 2024 年正式頒布實施;(5)建設建設統一的統一的低空運行規則與標準低空運行規則與標準。深圳以大量低空應用

35、為牽引,面向真實場景,基于 SILAS 系統產生的大量真實數據,正在建設一系列統一的低空運行規則與標準。通過與行業標準組織、行業協會和研究機構共同合作快速形成地方性標準,并推動相應行業標準和國家標準體系的建立,統一行業規范,降低市場進入門檻,促進低空經濟的創新高效發展;(6)構建構建了了多個推進低空經濟發展的服務平臺。多個推進低空經濟發展的服務平臺。組建低空經濟專家委員會,為深圳制定低空經濟發展相關規劃、政策、法規和標準出謀劃策。成立低空經濟產業協會,聚集一批科研機構和頭部企業,助力行業規范化發展。研究制定深圳市關于支持低空經濟中心建設的若干措施等鼓勵措施;(7)支持低空智能融合基礎設施的建設

36、。支持低空智能融合基礎設施的建設。啟動低空智能融合基礎設施建設一期項目的建設,其中一期的核心是低空經濟發展的大腦-SILAS 系統。另外,一系列的低空空域經濟相關政策的制定也在推進之中:建議支持開展軍地民協同運行試點試驗工作,推動研究制定深圳市低空空域協同運行辦法,支撐構建軍地民協同的低空空域管理機制。協調推動軍地民主管部門提供低空適飛空域資源合規化使用數據,編制 深圳市低空空域劃設方案,盤活深圳低空空域資源。低空經濟的進展 10 支持軍方和民航主管部門先行試點將成熟應用場景和低風險空域無人機運行授權深圳市政府管理。在確保安全可控的基礎上,探索高效的數字化飛行活動申請和審批系統,以及“備案制”

37、管理模式,提高低空運行效率,充分激活低空產業發展活力。加強深港澳三地低空飛行管理協同,完善低空飛行服務保障體系。2023 年 11 月 16 日,國家發展改革委等七部門聯合發布關于再次推廣借鑒深圳綜合改革試點創新舉措和典型經驗的通知,其中通知對深圳“創新低空經濟發展新機制”方面給與充分肯定。創新做法包括:(1)出臺深圳市低空經濟產業創新發展實施方案(2022-2025 年)。(2)推進低空智能基礎融合設施建設,推動構建支撐低空經濟的設施網、空聯網、航路網、服務網“四張網”。(3)支持企業開展無人機末端智能配送、旅游景區航線、生物制劑運輸服務等試點,同步建設無人機空管服務系統。在確保安全前提下,

38、低空空域的開放和使用、空域供給和使用機制的創新,是加快發展低空經濟的關鍵。而 SILAS 系統的建設,又為空域開放、發展低空經濟、制定法律法規、制訂標準規則等提供了真實數據依據和技術手段。1.4.21.4.2 應用與產業發展應用與產業發展 在過去一年,低空經濟產業的發展也取得了可喜的成就,除了消費級無人機活動持續增長外,頭部企業在即時配送、物流和載客空中飛行等應用場景取得了顯著進展。美團利用無人機開展社區即時配送業務。2023 年年初,美團無人機獲得了特定類無人機試運行批準函和通用航空企業經營許可證。截至 2023 年 8 月底,美團無人機已在深圳、上海等城市落地 7 個商圈、17條航線,可為

39、 14 個社區寫字樓、4 個 5A 級景區常態化提供無人機配送服務,并已累計完成用戶訂單超 18.4 萬單,可配送商品種類超 2 萬種,涵蓋餐飲、美妝、快消、商超、電子產品等多種類型。低空經濟發展白皮書(2.0)-全數字化方案 11 豐翼科技已經在常態化運營 85 條航線城市(間)無人機物流配送網絡,獲批 400 平方公里空域,累計飛行 13.65 萬架次,運輸貨物 284.66噸;東部通航拓展市內民航聯程接駁、市內通勤、區城際飛行、深圳與香港跨境飛行等航線,推出“空中 120”救援、“空中見證奇跡”游覽等服務。2023 年 5 月起,大疆運載無人機開始在黃山風景區進行運輸常態化試點工作。據介

40、紹,無人機的運輸物資數量,每日最大可超過 2000 斤。目前大疆在農業植保、遙感測繪、電力巡檢等領域無人機產量占全國 80%以上。作為低空經濟的關鍵載體,無人機產業逐漸成為主導產業。在多重政策支持下,中國低空經濟產業迅速發展,低空航空器及企業數量持續增長。據統計,截至 2022 年底,全國的無人機運營企業達到 1.5 萬家,年產值已達 1170 億元。注冊的無人機數量為 95 萬架,實時飛行次數約為 3.86億次,累計飛行時長約為 1668.9 萬小時。圖 1.1 深圳低空經濟相關企業代表(來源:深圳市委財經處)2023 年 10 月 13 日,eVTOL 制造產業發生了一個歷史性的里程碑事件

41、。中國民用航空局向億航智能設備(廣州)有限公司(億航智能)頒發低空經濟的進展 12 EH216-S 型載人無人駕駛航空器系統型號合格證(簡稱 TC),這標志著EH216-S 的型號設計符合中國民用航空局適航要求,具備了載人運營的安全能力,這也是全球首個獲得該類合格證的航空器。這個適航證的頒發,不僅僅代表中國 eVTOL 技術的成熟度,也代表了 eVTOL 的適航審定程序也已建立起來。根據深圳市無人機行業協會統計,深圳市已集聚 1500 余家低空經濟產業鏈企業(圖 1.1),2022 年低空經濟總產值超過 750 億元,到 2024年,無人機在國內的市場規模將達 1600 億元,其中快遞物流方面

42、的無人機市場規模約 300 億元。從增長前景看,物流無人機增速在各個細分領域中位于前列。根據中商產業研究院提供的數據,物流類無人機增長率為238%,發展前景廣闊。根據預測,到 2040 年,無人機配送可能會占到當日包裹遞送量的 30%。1.4.31.4.3 飛行器進步飛行器進步 近年來隨著技術和研發的進步,低空飛行器技術也越來越成熟,支持的業務種類和場景越來越豐富,安全性能也越來越有更多保證。不同類型的無人機的載重能力、航行時間都在不斷突破自我的天花板。載物和載人的行業應用無人機成為無人機發展的新趨勢,特別是 eVTOL 的發展遠超人們的預期。一年以來,飛行器領域主要的技術進展總結如下。202

43、3 年 4 月、5 月,豐翼科技陸續發布了豐舟 90 和方舟 150 兩款無人機新產品。豐舟 90 無人機是豐翼科技調配的專門用于跨海運輸的無人機,具有高速度、短距離和可視化監控等特點,其時速高達 108km/h。方舟 ARK150 無人機配備了先進的飛行控制系統,具備出色的懸停能力和穩定性。其最大飛行速度可達 100公里/小時,最大續航時間達到 30 分鐘,其載荷容量達到 15 公斤,能夠滿足農業植保噴灑、物流快遞、航拍攝影等多個領域的需求。2023 年 5 月,零重力公司發布 ZG-ONE 的 eVTOL 產品,主要用于旅游場景。低空經濟發展白皮書(2.0)-全數字化方案 13 2023

44、年 6 月,上海時的科技有限公司,發布 E20 eVTOL 原型機。該飛行器采用傾轉旋翼構型,設計最大航程達 200 公里、巡航速度達每小時 260 公里,最快時速 320 公里。采用電機和電氣化架構設計,采用大直徑低轉速 5 葉螺旋槳,大幅降低飛行噪音,簡化動力傳輸方式。2023 年 6 月,峰飛航空科技攜 2 噸級 eVTOL 載人航空器盛世龍,日前亮相第 54 屆巴黎國際航空展覽會。該飛行器采用了垂直起降固定翼構型,頂部搭載了 8 個旋翼提供垂直起飛及降落階段的升力,當飛行高度達到150米、空速達到每小時160-180公里后,機翼可產生足夠的升力,頂部旋翼停止旋轉并鎖定,飛機進入固定翼巡

45、航模式,由尾部螺旋槳持續推進飛機前行。最大起飛重量1500 公斤,可搭載 4 人,巡航速度 200 公里每小時,純電最大航程 250 公里。2023 年 7 月,美團發布最新款第四代多旋翼無人機。該機型具有高效配送、高性能飛行、冗余備份設計、精準定位和導航以及三級安全保障體系等特點。配備有六旋翼折疊三葉靜音槳,雙目立體視覺相機、4D 毫米波雷達等感知組件,最大載重能力為2.5 公斤,滿載情況下的最大配送距離達到 10 公里。第四代無人機具備較強的抗風能力,在雨雪天氣下仍可安全運行。為提高飛行安全,新機型在關鍵子系統(通信、電池、飛行控制系統)上設有冗余備份,同時還設置了多層控制防御機制,首次搭

46、建了“冗余備份運行安全迫降開傘”的三級安全保障體系。2023 年 8 月,大疆發布了首款運載無人機 DJI FlyCart 30。該機型在雙電模式下最大載重 30 公斤、滿載最大航程 16 公里。最大抗風速度可達 12 米/秒。從起飛到降落都提供安全保障,包括備降點設置與緊急備降等功能。2023 年 10 月,中國民航局向億航頒發 EH216-S 型無人駕駛航空器系統型號合格證(TC),標志著 EH216-S 的型號設計符合民航局適航要求,這是最關鍵也是最復雜、最困難的一步認證。再經過生產許可證(PC)和單機合格證(AC)后,就具備載人運營安全低空經濟的進展 14 能力的同時,也具備了無人駕駛

47、航空器載人商業運營的資格。這也是全球首張無人駕駛的載人電動垂直起降航空器型號合格認證。EH216-S 型載人級無人駕駛航空器是一款能夠實現無人駕駛的航空器。它可以搭載兩名乘客,以 130km/h 的速度在 200-3000米高度飛行,滿載最大航程 30 公里,最大航時 25 分鐘。飛行器技術的成熟為低空經濟的載體提供了堅實的保障,很大程度上解決了無人機本體飛行的安全問題,為低空經濟的發展奠定了基礎。飛行器技術還在不斷持續迭代,飛行器形態和續航能力也在不斷優化 1.4.41.4.4 基礎設施建設基礎設施建設 在第一版白皮書中,我們重點介紹了深圳計劃建設的低空智能融合基礎設施。1.4.4.11.4

48、.4.1 物理基礎設施建設進展物理基礎設施建設進展 在過去一年里,深圳在低空智能融合物理基礎設施方面取得了以下具體的進展。1.融合飛行保障基地融合飛行保障基地:建設了馬巒山城市低空融合飛行保障基地,并布局了一批地面配套設施,網格化布局了 30 個以上低空飛行器起降平臺。(圖 1.2)2.融合飛行示范基地融合飛行示范基地:建設了直升機和 eVTOL 融合融合飛行示范基地,以推動低空經濟的發展。20232023 年年1010 月,中國民航局向億航頒發月,中國民航局向億航頒發 EH216EH216-S S 型無人駕駛航空器系統型號合格證型無人駕駛航空器系統型號合格證(TCTC),也是也是全球首張無人

49、駕駛的載人電動垂直起降航空器全球首張無人駕駛的載人電動垂直起降航空器(eVTOLeVTOL)型號合格認證。型號合格認證。低空經濟發展白皮書(2.0)-全數字化方案 15 3.空中急救體系空中急救體系:推進依托重點醫院醫院建設的停機坪,搭建了空中醫療救護通道和空中應急救援體系,逐步構建全方位多領域的低空服務圈。4.共享起降共享起降設施:與頭部企業合作,布局可以共享的起降設施,促進低空物流的業務發展。5.低空經濟測試場:低空經濟測試場:深圳劃設了位于龍崗區坪地的無人機測試場作為深圳市低空經濟基礎設施建設的測試場。圖 1.2 鹽田馬巒山低空融合飛行試驗區(來源:IDEA 研究院)龍崗無人機測試場位于

50、龍崗區坪地街道,占地面積 6.1 萬平方米(計劃擴展到 10 萬平米),空域約為 12.56 平方公里。(圖 1.3)建設部署方案如下:0-150 米 5G 全覆蓋;增加 3 個高頻 5G 基站;開放給有 CNS 能力的供應商集中測試;監視及定位導航設施及氣象等支撐設施;物理基礎設施按軟件測試必要化部署。主要測試科目:低空經濟的進展 16 SILAS 系統運行測試;先進 CNS+X 技術驗證與可靠性測試;高密度融合飛行驗證;起降設施測試和驗證;應急迫降演練、方案測試;先進探測、反制設備與方案測試。圖 1.3 龍崗坪地低空經濟測試場(來源:IDEA 研究院)1.4.4.21.4.4.2 SILA

51、SSILAS 系統建設進展系統建設進展 圍繞著 SILAS 系統,深圳啟動了低空智能融合基礎設施一期的建設,在兩年內落地 SILAS 系統的基本全數字化框架,賦能低空經濟的發展,豐富低空經濟的業務,提升低空經濟的效率,保證低空經濟的安全,降低低空經濟的成本。目前,作為低空智能融合基礎設施建設項目的先導工作,深圳在SILAS系統的建設上取得了一些初步的進展,已完成了 SILAS 系統的頂層設計和具體功能模塊設計,并對一些具體的任務進行了前期的研發工作。低空經濟發展白皮書(2.0)-全數字化方案 17 圖 1.4 數字化空域劃設和管理的基礎工具(來源:IDEA 研究院與騰訊的合作)1.1.數字化空

52、域劃設和管理的基礎工具數字化空域劃設和管理的基礎工具 低空空域管理需要用于構建數字化空域的基礎工具。在 SILAS 系統研發自動構建數字化空域的智能能力的過程中,空域構建工具將使專家可以更高效快速地搭建的各類新型數字化的低空空域,也使空域的動態設計和數字化管理變為可能。這樣,我們能夠更快地為低空空域的融合飛行提供基礎數字化保障,并更好地提高低空空域資源的利用效率。同時,人工構建的空域也將成為 SILAS 系統智能空域構建的訓練數據,加快自動空域構建能力的建成。目前,數字化空域劃設和管理的基礎工具已基本完成,并已經過實際城市低空空域驗證。(圖 1.4)2.2.飛行活動申報系統飛行活動申報系統 飛

53、行活動申報系統實現對無人機消費者和運營機構、無人駕駛航空器等飛行主體和設備的注冊和管理;實現適飛空域的查詢、空域申請和提交、飛行計劃申請等各類申請和申報功能,統一了低空領域飛行活動申報渠道,提升空域安全可控水平和審批效率。系統根據 2023 年 5 月制定深圳市低空飛行申報審批服務平臺建設低空經濟的進展 18 (過渡期方案),目前已完成系統研發工作,并根據民航深圳監管局、民航深圳空管站、市公安局治安管理支隊及相關企業的意見反饋修改完善。下一步將在南部戰區的指導支持下打通線上化審批工作,在運營主體建立完善后上線。3.3.統一數據共享平臺統一數據共享平臺 為了更好地服務低空經濟各管理主體,為運營企

54、業、政府監管部門解決低空飛行器“看不見”的痛點,深圳建設了數據共享平臺,聚集了各方提供的飛行器信息、空域使用情況、飛行動態、異常事件告警和飛行計劃輔助信息等數據到數據共享平臺,讓各關聯方根據授權共享相關的低空信息數據,并根據獲得的數據規劃和調整其各自的業務流程和飛行任務。圖 1.5 低空活動展示平臺(來源:IDEA 研究院與深成交的合作)低空經濟發展白皮書(2.0)-全數字化方案 19 目前平臺已接入如下數據,(1)空域數據:深圳市的管制空域和適飛空域數據,并通過飛行計劃申報維護;(2)城市底圖數據:衛星地形影像、行政區劃、建筑數據、交通路網、三維模型、車流和氣象情況數據;(3)飛行動態數據:

55、已獲取 34 家行業無人機,UTMISS 的消費無人機飛行動態,集群飛行等等。4.4.低空空域展示平臺:低空視界低空空域展示平臺:低空視界 低空空域展示平臺(低空視界)為深圳低空經濟活動提供一站式展示方案。它為低空管理服務中心管理人員和操作員提供全域的低空態勢情況、展示低空航線和軌跡動態、顯示飛行器或者空域異常時間并告警。低空活動展示平臺將作為未來 SILAS 系統的管理服務中心的一部分,除了提供展示功能外,還將疊加控制和指揮功能。(圖 1.5)1.5 小結 本節回顧了第一版白皮書的內容,介紹了我們對低空經濟價值的深化理解。同時,對低空經濟發展的四個要素:政策、應用、飛行器和基礎設施等在過去一

56、年的進展做了一個總結,包括 SILAS 系統的一些前期工作。本節也重點闡述了國家層面和深圳市的最新進展。過去過去一年一年,深圳在低空智能融合基礎設施建深圳在低空智能融合基礎設施建設方面已經取得了初步進展,在地面物理基礎設設方面已經取得了初步進展,在地面物理基礎設施、智能融合低空系統施、智能融合低空系統 SILASSILAS 建設中進行了很多建設中進行了很多有效的先行探索和驗證。有效的先行探索和驗證。低空經濟的進展 20 低空經濟發展白皮書(2.0)-全數字化方案 21 2 低空經濟認知的深化 一年以來,粵港澳大灣區數字經濟研究院一直在不懈地探索低空經濟發展之路。我們對低空經濟發展有了更多新的理

57、解和認識,很多思路也逐漸沉淀到我們正在研發的 SILAS 系統中,成為低空智能融合基礎設施的一個重要部分。圖 2.1 未來的低空飛行示意圖(來源:IDEA 研究院)2.1 低空智能融合基礎設施的認知深化 深圳低空經濟發展勢頭迅猛,低空運營企業已經開始加速布局其在深圳的低空業務。這些低空企業已經開始在深圳建設各自所需要的物理基礎設施(起降點)和信息基礎設施(通信、導航和監測)。為了避免重復建設,避免有限的地面資源、空域資源、頻譜資源等被各不相兼容的企業私有系統占用而不能共享給所有低空經濟企業,亟需政府主導統一建設標準化的、互相聯通和可共享的物理基礎設施和信息基礎設施,促進低空經濟整體有序安全發展

58、,減輕低空企業“既造車(飛行器),又修路(低空航路及飛行服務)”的負擔,降低新興低空應用和創新企業的進入門檻和成本,提供監管部門更精細更準確更智能的空域和飛行管理工具。低空經濟認知的深化 22 建立統一標準化的低空智能基礎設施是降低低空經濟運營成本的關鍵。首先,由政府主導建設可共享的基礎設施能大幅降低企業建造和使用基礎設施的成本,而標準化也會允許通過競爭將基礎設施中的設施設備的制造成本和服務成本降到最低;其次,將公共能力放在基礎設施承載,則可以降低企業的運營成本;最后,將飛行器原來要承載的航路規劃以及飛行沖突解除等功能轉移到基礎設施上統一處理將會降低飛行器成本。同時,精細化的基礎設施以及規劃允

59、許大規模的低空飛行,規?;臉I務也會降低低空業務的邊際成本。全數字化的基礎設施允許系統在規劃和分配航路時,可以按照時間最短、成本最低或者時間最少等多個維度進行優化,用來降低不同業務類型的成本或增加其收益。建設低空智能融合基礎設施是高質量發展低空經濟的核心和基礎,可以有效地解決低空經濟發展中的關鍵問題:1.解決有限的地面、空域和頻譜資源共享共用的問題,避免重復建設,減輕企業負擔,用標準規范降低產業門檻,促進產業發展。2.解決軍民航對低空飛行器“看不見、呼不到、管不住”的基本安全問題,用先進技術促進低空空域的進一步開放。3.解決低空經濟中大規模高密度飛行的安全、效率和成本問題,用精細的數字化手段推

60、動低空經濟高質量發展。4.解決低空經濟“管理、資源、業務、運營”等多主體、多業務、全方位協同問題,為低空飛行的運營管理提供技術手段,為低空經濟中關鍵法律法規、標準規則、產業政策等的決策提供數據依據?;谶@個認知,深圳市已經開始建設低空智能融合基礎設施的“四張網”,包括“設施網”、“空聯網”、“航路網”和“服務網”(圖 2.2)。其中,設施網指支撐低空飛行業務的各種物理基礎設施,如起降站,能源站等;空聯網指通信、導航和感知等信息基礎設施,是將低空數字化成可計算空域的關鍵;航路網指提供空域和飛行數字化管理和服務能力的核心平臺(操作系統);服務網指組合數字化管理和服務能力而構建的賦能各低空經濟管理和

61、業務主體(如政府方、空管方、管理方、運營方、業務方等)的應用。低空經濟發展白皮書(2.0)-全數字化方案 23 這四張網在保證開放性的同時,明確地踐行了統一標準、互聯互通和共享共用的特性。其中,“空聯網”、“航路網”和“服務網”的建設落實在搭建一個統一的全數字化的智能融合低空系統(Smart Integrated Lower Airspace System,簡稱 SILAS)上。SILAS 系統作為深圳市低空經濟發展中的核心低空“大腦”,統一協調全域的低空空域使用,管理和服務低空飛行活動,保障低空飛行的安全和效率,降低低空經濟發展的成本,為政府的低空經濟戰略提供數據依據和方向預測。圖 2.2

62、低空智能融合基礎設施的“四張網”(來源:IDEA 研究院與深圳市委財經處的合作)2.1.12.1.1 設施網設施網 解決第一個問題的方法是建設“設施網”。飛行器執行飛行任務,離不開基礎的物理設施(“設施網”),包括起降點、能源站等,出現異常狀況時所需的備降點、迫降點等,以及日常運維的維修站、業務場景需要的接駁站、裝卸站等。為了充分提高低空經濟的業務效率和設施使用效率,這些物理基礎設施的服務能力必須是數字化的,并且需要實時更新其狀態,以便 SILAS 系統通過數字系統對其進行調度并優化使用效率。其中,設施網的建設已經落實在聯合各低空業務運營公司,制訂低空物理基礎設施標準,并有序試點可共享的物理基

63、礎設施(起降點、起降站等)。低空經濟認知的深化 24 2.1.22.1.2 空聯網空聯網 解決第二個問題的方法是建設“空聯網”,即建設覆蓋全域的多方位多模態的通信、導航和監測等信息基礎設施,將低空空域和飛行器信息數字化,搭配 SILAS 系統的智能處理能力,對低空所有飛行器的精細化監測、識別、定位和報送。在此基礎上,所有合作和非合作飛行器、合法和非法的飛行器、合規和不合規的飛行器均能被系統監測到并準確識別。對于合作飛行器,SILAS系統可以通過通信基礎設施與其進行有效交流,并根據監管方指示對其發送監管指令。目前,低空空域最終所需要的通信、導航和監測技術和產品還不完善,還需要較多技術突破。由于低

64、空空域高度可達地面以上 1000m,而現有無線通信網絡(4G/5G 網絡)的有效覆蓋高度大致為 150m 左右,所以通信基礎設施需要進一步突破和完善,最終解決方案可能是目前融合當前 4G/5G網絡與專用通信鏈路/網絡、通感一體化網絡或者未來的低軌衛星網絡。而導航系統的精度需要通過輔助設施進一步提高。監測設施的建設需要大量創新技術,對低高度、小尺寸、緩慢飛行的飛行器進行有效精細化監測和識別。鑒于同時在空飛行器數量、低空業務的發展需要一個過程,信息基礎設施建設的重點可以先放在敏感區域和有豐富低空業務的區域。雖然前期監測和定位的精細度、通信網絡覆蓋達不到最終要求,但可以用“先疏后密”的建設理念,同時

65、限制低空飛行不超過通信覆蓋范圍等措施,來更好地保障安全和提高效率,盡快對目前的低空業務產生積極影響。2.1.32.1.3 航路網航路網 解決第三個問題的方法是建設“航路網”,根據信息基礎設施提供的數據和其他環境信息數據,規劃適航空域的高效使用,設計安全合理的航路航線,協調地面物理基礎設施的有效利用,協調整個低空空域飛行器的飛行計劃和時間表,監測合作和非合作飛行器狀態,監測空域變化和環境低空經濟發展白皮書(2.0)-全數字化方案 25 變化,主動解決飛行沖突,按照預設規則提前或者即時進行相關飛行計劃或航路調整,解除局部飛行風險,減少對整體空域飛行秩序的影響?!昂铰肪W”是 SILAS 的核心,也是

66、數字化系統的主要部分。在保證安全的前提下,SILAS 系統主要解決如何允許“異構、高密度、高頻次和高復雜度”的低空飛行,提升空域容量、提高空域使用效率。2.1.42.1.4 服務網服務網 解決第四個問題的方法是建設“服務網”。SILAS 系統是一個極為復雜的大系統,除了需要應對復雜的空域環境外,它還涉及到與眾多低空管理和運營主體發生強關聯與協同。與低空經濟關聯的管理和協同部門包括:管理:管理:軍用航空管理部門、民用航空管理部門;地方管理部門(交通局)、地方執法部門(公安);邊境部門(海關、邊防);資源:資源:城市信息提供者(CIM、城市三維地圖等);氣象信息提供者(航空氣象、城市低空精細化氣象

67、);通信能力提供者(通信設施、能力和服務);導航能力提供者(定位導航設施、能力和服務);監測能力提供者(監測識別各種低空飛行器/物);空中信息提供者(空中環境信息的監測和感知);地面信息提供者(地面交通、人群、活動、人文信息感知設施和服務提供者);物理設施和信息提供者(地面物理設施和信息);業務:業務:飛行器信息提供者(飛行器信息、載荷、狀態、位置、計劃和意圖等,接受系統指令和情報并做出相應處置);低空業務運營商(提供業務飛行計劃、飛行器信息,飛行控制,接受系統或業務指令和情報并做出相應處置),包括通用業務運營商、專用業務運營商和個人消費者。SILAS 系統的設計與建設必須首先明確與這些關聯主

68、體的協同關系。SILAS 系統的定位是:1)為監管部門、管理部門、政府運營實體提供技術手段對低空飛行實施有效管控和安全保障,除了反饋實際運行數據外,不會越權自主地對低空系統或者飛行器發出管控指令或修訂運行規則(特殊經授權的業務除外);低空經濟認知的深化 26 2)為低空業務運營企業(例如空中的士)或個人提供保障其飛行安全和效率的飛行服務和飛行情報,而不會干預運營者的飛控系統以及其內部業務運行系統(為政府監管部門和管理部門轉發的監管信息和指令除外)。低空經濟關聯主體的多樣性和復雜性,導致了 SILAS 系統服務的繁雜多變的各個對象、各個業務絕不可能通過一個簡單的信息化應用就可以滿足其各種監管、各

69、種管理、各種業務的需求。SILAS 系統必須成為一個全數字化的基礎平臺,并允許各關聯主體在平臺上搭建相應的應用或服務,才能滿足各方需求。此外,SILAS系統還需要支撐低空經濟發展中的關鍵宏觀戰略的制定,包括但不限于政策法規、標準規則、投資方向、生態布局、產業發展、監管管理、空域劃分、質量衡量、統計預測等多方面,為相關部門的決策提供數據依據。2.1.52.1.5 精細化的精細化的 SILASSILAS 系統系統 低空經濟的核心思路是把低空空域從自然資源通過數字化和先進技術手段變成可計算、可運營的經濟資源。通過建設更加精細化的“空聯網”、“航路網”和“服務網”,我們將打造一個精細化的 SILAS

70、系統,利用數字化手段保證飛行安全,提高飛行密度,增加空域容量,提升空域使用效率。低空空域飛行任務多數為短距離飛行。隨著在空低空飛行器數量的增加,為保障低空空域飛行的安全,低空信息基礎設施技術需不斷完善,精細度需不斷提升以獲得更細空間粒度的信息,比如細粒度的氣象信息、電磁信息、更精準的定位信息等,以及動態的實時或者準實時的信息,比如地面活動和交通信息、地面人文信息、限制空域信息、空中交通信息、地面物理基礎設施信息(如起降站等)。為了充分發掘低空空域的經濟效益并提高低空空域使用效率,需要支持異構的業務場景和需求,包括軍用的、民用的,有人的、無人的,載客的、載物的,短、中、中長距離的等等,以及不同的

71、飛行模式,如計劃飛低空經濟發展白皮書(2.0)-全數字化方案 27 行、即時飛行、自由飛行、緊急飛行等。SILAS 系統需要支持這些異構的飛行器和業務在低空空域高密度運行。同時,為了獲得更高的空域使用效率,SILAS 系統還需在保證安全的前提下支持這些異構飛行器和業務在同一低空空域融合飛行。隨著飛行規模和密度的提升,只有通過全數字化的工具、智能化的設計來完成對傳統的空域劃分、航道設計方法的革新,才能在保障安全的前提下提升低空空域的系統容量,提高空域使用效率。SILAS 必須是一個全數字化、智能化的系統,以合理的成本支持當前與將來能產生經濟效益的各種類型的飛行器和各自融合飛行模式,支持人工無法承

72、擔的高密度、高頻次和高復雜度低空飛行的管理和服務工作,支持超過 10 萬架次同時在空飛行的超大規模場景。SILAS 必須能為政府部門提供有效的低空管理服務手段,保證低空飛行安全,提高低空空域使用效率,促進低空經濟的安全健康地發展,為國家發展低空經濟提供堅實可靠的示范系統。2.2 全數字化系統認知的深化 發展低空經濟是一個復雜的大系統工程,系統的頂層設計需要準確無誤、計劃周密,既要著眼當前的低空經濟發展落地需要,也要規劃未來可能的低空經濟拓展需要。在經過一年多的廣泛調研和深度思考后,我們對發展低空經濟所需的系統又取得了進一步的認識,這些認知是在第一版白皮書基礎上的增強和進一步完善。鑒于低空經濟的

73、發展依賴于大規模、高密度的低空飛行,其管理和服務的復雜度已經遠超傳統人工管理和服務的能力范圍。低空飛行的管理和服務必須依托一個全數字化、智能化直至自主化和自進化的系統來輔助人類甚至在某些成熟的業務上可以替代人類進行管理和服務。在我們的低空經濟的系統設計里,全數字化低空智能融合系統(SILAS)是核心,是低空經濟發展的“大腦”,是低空經濟的數字底座,它為發展低空經濟提供全方位的技術支撐、安全保障、管理工具、業務服務和數據依據。以技術手段為監管方、產業方、運營方和管理方的職能和低空經濟認知的深化 28 業務賦能。2.2.12.2.1 系統關鍵認知系統關鍵認知 我們對 SILAS 系統的認知深化體現

74、在以下幾個方面:目標目標 SILAS 系統旨在為我國乃至世界提供低空經濟高質量發展的示范方案,在第一版的基礎上,根據我們對低空智能融合基礎設施的新的認知,為體現 SILAS 系統對多主體、多業務、全方位協同和低空經濟宏觀決策的影響和作用,SILAS 系統的目標調整為:1)解決低空空域中對各種低空飛行器的“看不見、呼不到、管不住”的基本安全問題;2)解決規?;涂诊w行中“異構、高密度、高頻次和高復雜度”的安全、效率和成本問題;3)解決低空經濟“管理、資源、業務、運營”等多主體、多業務、全方位協同問題。突破突破 SILAS 系統采取與傳統航空空域管理和飛行管理完全不同的基于 SILASSILAS

75、系統系統的目標的目標:1 1)解決解決低空空域中對各種低空飛行器的低空空域中對各種低空飛行器的“看不看不見、呼不到、管不住見、呼不到、管不住”的基本安全問題的基本安全問題;2 2)解決解決規?;涂诊w行中規?;涂诊w行中“異構、高密度、高頻異構、高密度、高頻次和高復雜度次和高復雜度”的安全、效率和成本問題;的安全、效率和成本問題;3 3)解決解決低空經濟低空經濟“管理、資源、業務、運營管理、資源、業務、運營”等等多多主體、多主體、多業務業務、全方位、全方位協同問題。協同問題。低空經濟發展白皮書(2.0)-全數字化方案 29 數字底座的全數字化技術路線,是航空領域中對應電信領域之“IP 交換”變

76、革,也是對傳統基于航路/航線管理方式的突破。它將空域管理和飛行管理上升到一個系統高度,將全空域作為一個系統來規劃和使用,將單次飛行任務的執行,也上升到系統層面來提高飛行服務和安全保障。它充分遵守和實現所有空域管理和飛行管理的規則和法規。它將在低空空域探索更精細化的管理模式,為未來低空經濟形成的新規則和法規提供數據依據并進行充分驗證,并對傳統航空的數字化管理提供高質量的參考。主體主體 SILAS 利用數據作橋梁,打通了以前各自為政的各關聯主體之間的隔閡,使用一套系統就能滿足所有主體的各種各樣的需求。數字化技術使各主體之間的邊界可能發生融合或分化,有些管理主體的職責可能需要合并,有些可能需要分離。

77、也有可能會催生新的管理主體去綜合管理低空經濟中出現的新的問題,比如,對低空經濟宏觀發展的管理和決策部門等。這些都是 SILAS 系統需要服務和賦能的主體。主體的多樣性需要依托一個聚合各種能力的平臺來靈活、高效以及低成本地構建各自對應的服務和業務。平臺平臺 鑒于 SILAS 系統承擔著服務所有的低空經濟關聯主體、服務所有的低空業務場景和管理任務、服務從飛行到經營到決策各個階段不同的需求,它絕不是一個簡單的 IT 系統或者完成單一低空任務的應用,而是一個提供低空經濟所有能力和所有數據支撐的平臺,是一個操作系統。在 SILAS 的基礎上,各低空經濟關聯方可以任意搭建適合各自管理和業務需求的服務和應用

78、。同時,它是一個數據驅動的不斷生長和進化的開放的智能體,隨著實際運營數據的不斷積累,它會變得越來越智能,越來越安全、高效,成本也越來越低;同時允許第三方一起參與升級與改進,而不需要對整個架構進行重構。任何把 SILAS 系統當成一個簡單 IT 系統的觀點或者覺得可以把低空經濟認知的深化 30 其中一部分獨立做成一個簡單 IT 系統的想法,都是沒有真正理解低空經濟這個龐大復雜系統的本質,而只會把一個統一的系統做成一個個孤立的煙囪。邊界邊界 SILAS 系統有著明確的邊界。它只提供一整套數字化工具和技術手段協助各關聯主體更好地去執行各自的管理任務和業務任務。它不會突破這個邊界去干擾或者干涉或者越權

79、行使各管理主體的職責,無論是監管方、產業方、運營方還是管理方。但各關聯主體可以根據SILAS 系統提供的更豐富的信息、更智能的參考建議、更精細化的事件和態勢感知、更人性化的交互等去進一步優化各自的管理和業務流程,提升安全、提高效率或者降低成本。規則規則 SILAS 系統是建立在可計算空域基礎上的全數字化系統。雖然理論上,我們可以對任何飛行任務可以即時計算出一個安全的航路,甚至可以利用動態預測和調整的數字能力,允許低空飛行器可以隨時任意飛行或者融合飛行。但允許任意飛行的代價是系統巨大的算力資源,在飛行密度高到一定程度,甚至變成了一個 NP-Hard 不可解的問題。而傳統基于規則的飛行則可以大大減

80、少系統調度的計算需求,并且能滿足常規的飛行需求。所以,規則和算力是一對我們需要平衡的因素。根據已有的規則和積累的飛行數據,SILAS 系統可以固化一些成熟的規則沿用到系統中去,而對確實有自由飛行需求的飛行任務,則可以利用算力即時規劃并提供飛行保障。其中的算力資源和管理負擔可以通過提供不同成本的服務予以平衡。同時,規則可以根據需求不斷演進和完善,以更好地滿足實際應用的需求。另外,即使 SILAS 系統在保證系統安全的前提下,能提供低空飛行器自由飛的可能性,實時動態規劃所有飛行器的自由飛行所需的計算資源將十分昂貴。因此,在通常情況下,最有效的運行方式仍然是將成熟的飛行方案固化成通用的規則,SILA

81、S 則在規則的約束下調用更少算力資源進行有限或者局部動態優化,從而將主要的計算資源用到更高優先級的任務上。低空經濟發展白皮書(2.0)-全數字化方案 31 仿真仿真 SILAS 系統作為一個全數字化系統,它還具有一個獨特的優勢。不同于傳統空域和飛行管理系統,要么是基于傳統經驗預先設計規則進行管理,要么是根據具體飛行任務狀態實時進行,SILAS 系統可以事先進行仿真或者事中進行預測。這樣,在一個飛行任務沒有開始時,就可以對航路上的情況和風險進行仿真,提前獲得相關數據做參考。在飛行任務進行中,通過實時觀測和預測,可以預見未來一段時間內空域或者航路態勢的變化、低空飛行器的狀態和軌跡的變化等,防患于未

82、然,進一步增強低空飛行的安全性。在飛行任務進行后,通過復盤仿真,可以為未來飛行找到更佳的航路。SILAS 仿真的能力,還可以允許對任意地方的空域和城市環境進行仿真模擬,允許實際飛行器或者虛擬飛行器,在虛擬環境里進行仿真飛行,以便對仿真空域和城市環境進行無風險模擬飛行,以獲得對航路、飛行器、CNS 設施設備、飛行規則等接近真實世界的測試數據,極大地加速系統的迭代、快速提升系統的智能化水平。2.2.22.2.2 系統賦能的業務系統賦能的業務 SILAS 系統提供各種各樣的數據和能力給低空經濟的各關聯方,也為他們的業務工具和范圍帶來了很多變革,其中包括但不限于以下幾個重要方面。管理管理/服務服務數字

83、化數字化 SILAS 系統的核心功能是提供宏觀空域管理和微觀飛行管理的數字化工具。其中宏觀空域管理是對空域全局性的管理工具,包括但不限于空域劃分、空域規則、空域管控、空域分配、空域察覺、航道劃設、航道規則、航道管控、航道分配、全域飛行活動態勢監控、非合作飛行器入侵監測與告警、飛行沖突預警、空域環境變化預警、空域用途改變預警等各方面。而微觀飛行管理則是對具體飛行任務全過程的管理工具,包括飛行計劃申報/審批流程、起降過程管理、起降場調度、飛行情報、飛行途中監測、預測和預警、異常情況處置建議和航低空經濟認知的深化 32 路調整、飛行沖突解除、飛行規則落實與監督、空管指令轉達、故障處置、優先避讓等各方

84、面。除了上述具體業務管理或服務的數字化外,全數字化系統還涵蓋對人類管理者或者操作者進行監管,對各種人類操作、決策、管理全流程進行監管,對異常情況進行預警甚至智能干預,消除人類疏忽或者惡意帶來的系統安全風險;此外,它也需要對多方協同的各方進行監管,厘清責任主體和事件根源,對協同行為和流程進行監測、預測、預警、建議和提示。管理和服務數字化還涉及對低空經濟各種相關設備/設施進行數字化和智能化的管理,監測各種設施設備的狀態、容量和能力等,并根據需求合理分配,以便這些設施設備被高效、合理地共享和使用。安全數字化安全數字化 SILAS 系統作為全數字化方案還涉及到對安全的管理和管控的數字化。安全分為數據安

85、全、飛行安全、管理安全等各個方面。數據安全是低空飛行的第一道防線,對有關飛行管理和控制的數據必須保證絕對的安全,需要對數據生產、傳輸、存儲、處理和使用的全流程進行安全管理,需要引入最先進的數據保護技術、安全計算技術、區塊鏈技術、可算不可見(SPU)技術保證即使萬一數據鏈環節出現安全隱患,系統能及時修復和止損,不會影響到更高層次的飛行安全。同時,為了后續的跟蹤、分析和追責,飛行數據、運營數據和管理數據必須具有不可篡改、不可偽造、不可刪除、可追溯、可復現的能力,這也包括飛行器和飛行操作員/飛行員的身份識別和確認。確保全流程中的每一個環節問題分明、主體分明和責任分明。飛行安全是低空經濟中安全的一個核

86、心。低空經濟的所有經濟效益必須建立在安全飛行的基礎上。飛行安全是前提、是底線、是紅線。全數字化的 SILAS 系統設計了多個層次的安全防護措施,例如飛行前風險評估,飛行中風險監測、預測和處置,飛行后數據追溯和分析等,以數字化和智能化技術確保守住安全底線。質量數字化質量數字化 低空經濟發展白皮書(2.0)-全數字化方案 33 低空經濟必須高質量發展,才能達到發展低空經濟所承諾的經濟效益和社會效益。而一個全數字化系統能給高質量發展帶來很多可以量化的指數或者指標。例如,效率的量化,可以用實際的數據對各種效率進行衡量,比如空域利用率、飛行器利用率和使用效率、信息設備設施利用率、起降設施利用率、能源設施

87、利用率、投入與產出效率等;通過建立數字化評估框架,能夠對飛行的各個方面進行量化評估,比如安全、能耗、對環境的影響等;通過建立一些客觀的標準和測試條件,可以對系統迭代的效果和不同供應商的技術/方案進行客觀量化評估;通過設立統一的服務標準,能夠對系統對各關聯主體的服務質量做出客觀可量化評價;通過對系統管控的各種低空業務的數據統計,可以對低空經濟的整體健康度(比如各種應用的質量和歡迎度)進行客觀量化評估。這些都是通過數字化系統獲得的對低空經濟發展質量第一手真實的數據,對低空經濟發展起著至關重要的指導作用。當然,在宏觀獲得質量數據和評估的同時,必須保護各關聯主體的數據主權,保護他們的數據隱私和機密。這

88、也是 SILAS 必須堅持的底線。經濟體系數字化經濟體系數字化 如前所述,SILAS 系統除了首要支撐規?;涂诊w行,并為其保障安全、優化效率和節約成本外,還需對低空經濟發展戰略決策提供數據依據。不但會對低空經濟發展的商業規模、市場、應用提供數據支撐,還會促進政府在低空經濟發展中戰略決策數字化,對政策法規、標準規則、投資方向、生態布局、產業發展等方面不但提供歷史數據,也能預測未來可能的發展方向。讓所有決策有數可依,有據可查。研發平臺數字化研發平臺數字化 任何智能化系統都需要根據積累的數據不斷迭代和優化,它是一個“活”著的動態進化的系統。SILAS 系統也不例外。它是所有低空經濟數據的統一和共享

89、平臺。它是一個開放的平臺,容許第三方研究機構或者智能能力提供者輕松地將最新研究成果集成到系統中去,通過實際的數據和環境對其進行驗證,對其使用效果進行度量。同時,低空經濟認知的深化 34 SILAS 系統還可以允許應用開發者,在其平臺開發創新應用,甚至允許他們在其平臺上對新應用進行仿真驗證,只有驗證成功后再進行實質的投入和商業運作。2.2.32.2.3 系統的特性系統的特性 為了更好地滿足各方低空經濟發展的需要,保證頂層設計的準確性、兼容性、可拓展性、可持續性及可迭代性,充分賦能低空經濟各關聯主體,作為一個智能化的全數字化方案,全數字化的 SILAS 系統應該具有以下特性:1)1)全空域全空域

90、(All Air Space)SILAS 系統的管控和服務范圍覆蓋整個低空空域。而傳統航空通過航空雷達對空域進行監測,雖然可以對整個空域進行覆蓋,但對低空空域的監測能力不足;同時,傳統航空只關注對設定航路的飛行服務,對航路之外的空域很少能夠提供服務。而規?;牡涂战洕枰浞掷盟羞m航低空空域,既需要支撐設定航路飛行,也需要支撐點對點的自由融合飛行,故需對整個低空空域進行感知、監測、管控和服務。2)全因素全因素(All Factors)SILAS系統需要將所有影響低空飛行安全和效率的因素考慮進空域規劃、航路設計、飛行監測、飛行預警和飛行服務中去。這些因素包括但不限于三維地圖、位置信息、障礙物

91、信息、建筑物信息、氣象信息、電磁信息、地面活動和交通信息、地面人文信息、限制空域信息、空中交通信息、空中非合作飛行器信息、地面物理基礎設施信息(如起降站)等。同時隨著技術和低空經濟的發展,SILAS系統也很容易擴展去包括新的影響因素。3)全數字全數字 (All Digitized)SILAS 是一個全數字化系統,它將低空空域環境信息和空域中飛行器的信息通過各種數字感知基礎設施或第三方信息提供商,完全數字化成一個可計算空域。低空通信、導航和監測信息基礎設施可以提供對空域飛行器的數字化信息,而其他環境信息如氣象信息、電磁信息、地表信息、障低空經濟發展白皮書(2.0)-全數字化方案 35 礙物信息,

92、則需要專門的地面或空中傳感設施來提供。另外三維地圖信息、建筑物信息、地面活動和交通信息、起降站信息等,則需要政府數據部門或者第三方信息提供商提供。所有這些信息都會映射到低空空域的時空網格上形成動態的數據場,成為數字孿生系統的不同數據層。在這樣的全數字化框架下,所有低空的空域信息、航路信息、飛行器信息、環境信息、飛行計劃、飛行服務以及未來新業務等都可以按照管控和管理部門批準的運行規則,通過智能計算進行精細動態規劃、仿真、預測和實施。4)全兼容全兼容 (All Compatible)SILAS 系統提供了一個極其靈活的全數字化框架,可以通過實時計算和調度來保障低空飛行器在適航空域內時空不沖突和安全

93、飛行,不論是即時飛行還是計劃飛行;也可以保障異構的飛行器在同一空域的以各種運行模式進行融合飛行。然而,空域和航空管理中仍然有很多從傳統航空繼承下來的運行規則和法律法規,需要在低空飛行中繼續遵循和維護。由于在低空經濟發展的不同階段,運行規則也會逐漸演變,全數字化的 SILAS 系統需要既能對現在已有的運行規則提供全部支持,同時在未來新的飛行規則出行時,亦能提供全面的支持,而不需要對整個系統進行重構。對所有飛行規則的全兼容是 SILAS 全數字化系統的一個重要特點。5)5)全流程全流程 (All Procedures)SILAS 系統不是簡單地對某個關聯主體提供某個環節的特定服務,而是能夠支持全體

94、關聯主體以及整個低空經濟的運行全流程。它從空域劃設、飛行計劃、實際運行到監控和服務,甚至可以對低空經濟的宏觀管理產業發展、激勵鼓勵和法律法規提供真實數據依據。另外,它也需要對人類的操作進行監管、預警或干預,防止由于人類的疏忽或者惡意對低空飛行帶來安全隱患。它為低空經濟安全、高效和低成本運行提供技術支撐,為低空經濟各關聯主體的業務和管理任務賦能。全全數字化數字化 SILASSILAS 系統系統具有六個特性:全空域、具有六個特性:全空域、全因素、全數字、全兼容、全流程和全開放。全因素、全數字、全兼容、全流程和全開放。低空經濟認知的深化 36 6)6)全開放全開放 (All Open)SILAS 系

95、統設計為一個可進化的開放框架,除了提供接口和標準使第三方信息提供商和開發者輕松進行集成,還支撐處在不同智能水平(信息化、智能化、自動化、自主化和自進化等)的功能模塊混搭在系統中無縫協作。不但促進了新技術的引入和合作伙伴的參與,而且允許快速搭建系統且不斷進化,推動低空經濟穩步有序地發展。2.3 小結 本節總結了我們過去一年對低空經濟基礎設施和 SILAS 系統認知的深化。我們對系統的認知深化概括成一個全數字化 SILAS 系統應該具有的特性:全空域、全因素、全數字、全兼容、全流程和全開放。同時也將全數字化系統賦能的業務拓展到超出低空飛行本身。最后,所有的認知和分析都指向了建設一個全數字化低空系統

96、的必要性和緊迫性。低空經濟發展白皮書(2.0)-全數字化方案 37 3 全數字化方案 SILAS 系統 如第一版白皮書中所提到,深圳市在低空經濟發展方面首先發力。在市領導的推動下,深圳已經出臺了一系列重要戰略規劃、實施舉措、促進條例等政策法規為低空經濟發展提供支持,保駕護航。深圳市委托粵港澳大灣區數字經濟研究院牽頭搭建低空智能融合基礎設施的“四張網”,項目一期的主要目標是建設內容為低空基礎設施的核心系統SILAS。雖然 SILAS 系統包括“空聯網”、“航路網”和“服務網”等三張“網”,由于篇幅限制,我們在本白皮書將聚焦在 SILAS 數字化和智能化方面的討論,重點放在“航路網”。同時也指出了

97、與“空聯網”硬件部分的接口,以及對“服務網”應用構建方面的支持。3.1 SILAS 系統-低空“大腦”SILAS 系統作為低空經濟的“大腦”,是低空智能融合基礎設施的數字化核心,也是建設低空經濟精細化管理體系的基礎。下面簡要介紹SILAS系統創新的全數字化框架。3.1.13.1.1 系統理念系統理念 -“IPIP 交換”新框架交換”新框架 傳統的空域和飛行管理方法大都依托于航道/航路的概念。由于傳統航空的飛行器數量和飛行次數(一般單個空管站同時管控的在空飛行器在“百”架次或者以下的量級)相對來講,比未來大規模低空飛行(一般一個城市同時在空的飛行器在“萬”架次或者更多的量級)要低至少兩個量級,所

98、以傳統航空依托規劃好的常規固定航道/航路進行空域和飛行管理效率會更高。而對于低空經濟中的大規模飛行,飛行器所使用航路的覆蓋空域的范圍更大,如果基于傳統理念,即所有飛行器完全按照預先設定的航道/航路飛行,航道/航路密度會極高,間距空隙也會很小,影響飛行安全與效率。在這種情況下,SILAS 將低空空域作為一個整體考慮,將其轉變為可計算的數字化空域,突破傳統空域與飛行管理的航路概念,適應低全數字化方案 SILAS 系統 38 空經濟發展需要,創新地對時空資源(而非僅對空間資源)進行聯合管理和調度,提供更多維度的優化,提高空域使用效率。我們可以從電信領域的電話交換機發展歷史為例,比較形象地解釋這個概念

99、。電話交換機早期是“線路交換”,即接線員根據用戶的指令或撥號指令,通過線路插拔轉接或繼電器轉換,接通用戶的目標電話機。后來,隨著電話數量的大幅增長,人工接線員的操作已經不能適應快速轉接的需求,于是就出現了“程控交換”。程控交換機接受用戶的指令,根據預設的程序,指揮交換機的邏輯控制電路,將線路自動切換到目標電話機。再后來,隨著電話用戶的大幅度增長,程控交換機也變得越來越復雜,甚至變得不可實現。隨著 IP 數據網絡的發展,以語音數據包形式出現的“IP交換”技術極大地提升了電話交換機的靈活性、效率和系統容量,同時也允許不同物理線路、不同傳輸介質(有線或無線)、不同標準的電話終端都可以通過 IP 網絡

100、隨時連接通話。表 3.1 空域和飛行管理范式進化表 支持容量/效率 小/低 大/高 超大/極高 空域/飛行管理范式 傳統:基于航線的人工管理(百架次)AAM:基于航線的自動管理(千架次)SILAS:基于數字化空域的智能管理(萬架次+)類比領域:電話交換機 線路交換:手工/撥號 程控交換:程序控制 IP 交換:網絡管理 當前,雖然世界各國都在研究發展低空經濟,且取得了一定成果,比如美國的 UAM、AAM 等,但是大部分空域管理和飛行管理技術還是在基于 S SILASILAS 將低空空域作為一個整體考慮,將其轉變將低空空域作為一個整體考慮,將其轉變為可計算的數字化空域,突破傳統空域與飛行管理為可計

101、算的數字化空域,突破傳統空域與飛行管理的航路概念,適應低空經濟發展需要,創新地對的航路概念,適應低空經濟發展需要,創新地對時空時空資源資源(而非僅對空間資源)進行聯合管理和調度,提(而非僅對空間資源)進行聯合管理和調度,提供更多維度的優化,提高空域使用供更多維度的優化,提高空域使用效率。效率。低空經濟發展白皮書(2.0)-全數字化方案 39 傳統航路的框架下的信息化擴展,可以形象地比喻為還處在“程控交換”時代(表 3.1)。打造低空經濟的“IP 交換”新框架,建設一個未來發展有保證的 SILAS系統,是歷史賦予我們的使命,也是我們的職責。圖 3.1 全數字化 SILAS 系統框架(來源:IDE

102、A 研究院)3.1.23.1.2 系統概述系統概述 SILAS 系統采用數據驅動的技術路線,從數據底座向上延展到空域管理和飛行管理能力,進而構建各低空關聯主體所需要的應用,賦能各自的管理職責或業務程序(圖 3.1)。全數字化方案 SILAS 系統 40 數據底座基于各自空域信息感知設施、各個正在運行的合作飛行器和其他信息提供方提供的關于空域的所有空域規劃信息、空域環境信息、空中交通信息、對應的地面環境和人文信息等,構建低空動態數據場。稱其為數據場的核心原因是所有提供給系統的信息,都具有 4 維時空坐標,映射到 3 維空間1 維時間上就是一個物理上“場”的概念。用“場”來描述數據,隱含了動態性,

103、更強調其時空特性。除了源源不斷地實時傳送到當前數據場的外部信息數據外,數據底座還通過智能仿真來預測未來一段時間內的數據場的數據變化,從而形成一個混合動態數據場,并隨著時間推移不斷迭代和更新。動態數據場是后面的空域和飛行管理能力的基礎和數據來源。通過動態數據場,我們掌握了過去、當前和未來空域和飛行活動的所有狀態。我們可以根據低空知識庫和規則庫的指引,獲得可利用的低空空域的時空資源,通過操作系統內核的調度和管理能力,構建宏觀(全局)空域管理能力、微觀(具體)飛行管理能力。其中,操作系統內核提供核心的時空資源和時空進程的管理和調度功能,是數字化空域與飛行管理的創新方法的核心和基礎。宏觀空域管理能力面

104、向的是整個空域的狀態、態勢和飛行活動全局的管理能力,是空域動態時空資源的管理者。宏觀空域管理能力還包括空域劃分和分配、航道規劃和分配等靜態或者緩變的任務。微觀飛行管理能力則是負責一個飛行任務從開始到結束的全過程。它包括飛行前的計劃申請審批、起降管理;飛行中的飛行情報、監測、預測和調整(包括異常處理);飛行后數據回溯、分析和時空資源(空域或航道)釋放等。我們可以直觀地把宏觀空域管理能力平臺對應一個導航系統的“全局后臺”,不管有沒有車或人在路上使用導航系統,它都會不斷更新和演進;而微觀飛行管理能力系統則是導航系統服務的一個“具體實例”,它負責一個行程從開始到結束的全過程,會根據這個實例的目的需求和

105、具體交通方式(飛行器),結合當前全域具體情況規劃路徑、對周邊環境提出警示、并在飛行過程中實時進行信息更新與必要協調修正。低空經濟發展白皮書(2.0)-全數字化方案 41 在建立了宏觀和微觀的管理能力之后,上層的平臺可以根據低空經濟各關聯主體的需求,構建相應的管理或服務應用,為其提供其管理或業務任務所需的數據、能力、服務或者流程。至此,以上的功能組合在一起構建了 SILAS 系統的核心 SILAS 操作系統(SILAS OS)。這里只是簡單地描述了 SILAS 系統基于數據驅動的工作流程。其中值得注意的是,由于低空飛行的安全性至關重要,我們對敏感數據的通信和計算會采用嚴格的安全通信和可信計算框架

106、。3.2 技術與創新 SILAS 系統是一個低空空域和飛行管理方法論上的突破,沒有其他已有的系統做參考。這也意味著很多技術需要探索和創新,系統也需要從零開始構建。幸運的是,近年來,人工智能技術的發展為我們提供了很多核心技術能力如生成式 AI、神經場技術等,允許我們在構建 SILAS 系統的時候,可以充分利用這些最新的基礎技術,研發出系統所需要的技術與創新,打造出一個最先進的 SILAS 系統。SILAS 系統的十個核心創新點總結如下。1)基于時空資源與進程管理的 SILAS 操作系統與內核(SILAS OS&Kernel based on Time-Space Resources and Pr

107、ocesses Management)2)智能仿真平臺(AI-based Simulation Platform)3)宏觀空域管理平臺(Macro-scale Air Space Management Platform)4)微觀飛行管理平臺(Micro-scale Flight Management Platform)5)低空語義理解平臺(Semantics Understanding Platform for Low-Altitude Domain)6)低空語言理解平臺(Language Understanding Platform for Low-Altitude Domain)7)虛擬空

108、域平臺(Virtual Air Space Platform)8)運行規則描述語言(Operating Rules Description Language,ORDL)全數字化方案 SILAS 系統 42 9)開放進化式架構(Open Evolutionary Architecture)10)數字空域和飛行管理的系列標準規則(Digital Airspace and Flight Management Standards&Rules Family)下面我們對這些核心技術和平臺進行簡短的介紹。3.2.13.2.1 基于時空資源與進程管理的基于時空資源與進程管理的 SILASSILAS 操作系統與

109、內核操作系統與內核 圖 3.2 SILAS 操作系統內核(來源:IDEA 研究院)SILAS 系統的核心是 SILAS 操作系統。SILAS 操作系統是低空空域安全高效運營的關鍵,是低空運行的核心管理者。它上連業務應用,下連算力(端邊云)、CNS+X(通導感+其他)硬件設施和其他物理基礎設施。業務應用依賴于 SILAS 操作系統提供的時空資源、服務和數據。算力、通導感(通信、導航和感知)網絡、物理基礎設施依賴于 SILAS 操作系統的管理,包括算力的管理和調度,數據交換、通信、傳輸和初步處理,以及物理基礎設施的管理和調度。SILAS 操作系統提供開放的平臺和統一的標準。它為不同廠家的低空信息和

110、物理基礎設施,為不同的 SILAS 系統用戶和關聯方,為不同低空飛行器提供一個開放平臺。它統一了與底層硬件基礎設施的接口規范、與各飛行器、與各關聯方的服務接口規范,以及系統能力平臺與應用構建平臺低空經濟發展白皮書(2.0)-全數字化方案 43 的接口規范,使得技術提供方可以在統一的平臺上驗證和接入其技術方案,應用構建方可以更便捷高效的構建相關低空應用。SILAS 操作系統的內核(Kernel)是 SILAS 操作系統對低空空域和飛行管理的創新方法的核心(圖 3.2)。內核將低空空域和飛行管理抽象轉化為數字化的低空時空資源與時空進程的管理和調度,支持高密度飛行場景下對時空資源與飛行進程的精細化管

111、理,同時支持不同類型的低空業務共享空域。它將低空空域當作一個動態整體,面向異構的低空業務與大規模飛行活動,智能化實時動態管理飛行活動;將低空空域變為通用共享資源,供各類低空應用共享使用;在保證安全的前提下,最大限度提高空域的利用率,使低空經濟的規?;\行成為可能。SILAS 操作系統內核可以兼容現在與未來飛行規則和飛行模式。由于它是基于數字化的時空資源和時空進程管理而設計的,通過簡單地調整相應的管理策略,SILAS 操作系統內核就可以很容易地支持已有空域和飛行規則及未來更加靈活的智能規則。向前,可以進化支持未來更加靈活的基于可用時空資源的規則(智能飛行)的先進飛行模式;向后,通過設定限制條件,

112、可以退化支持基于已有規則(目視飛行、儀表飛行和數字飛行等)的傳統飛行模式。SILAS 操作系統內核對時空資源的數字化、智能化表示與管理的獨特構建,高度依賴最先進的人工智能技術和高效的系統規劃和優化技術,將有效支撐規?;?、自動化、智能化的低空管理及應用。SILAS 操作系統的其它關鍵模塊,將在后面的段落簡單介紹。3.2.23.2.2 智能仿真平臺智能仿真平臺 SILAS 系統采用一個數據驅動的方案。除了外部信息數據源源不斷地實時傳送到當前數據場之外,數據底座還根據過去和現在的數據,通過模擬仿真來預測未來一段時間內數據場的數據變化,從而形成一個既有過去和現在實際數據,又有未來預測數據的混合動態數據

113、場,并隨著時間推移,不斷迭代和更新(圖 3.3)。動態數據場是隨后的空域和飛行管理能力的基礎和數據來源。從動態數據場中,我們能獲得可用空域信息、空域態勢、全數字化方案 SILAS 系統 44 飛行活動態勢等重要信息。圖 3.3 智能仿真平臺(來源:IDEA 研究院)值得注意的是數據的模擬、仿真和預測并不是一件容易的事情。針對每一類數據都需要建立與之對應精準的智能模型才能保證預測和仿真的準確度,可能需要與之對應的物理模型、數學模型、功能模型或者智能模型。圖 3.4 宏觀(全局)空域管理平臺(來源:IDEA 研究院)3.2.33.2.3 宏觀空域管理平臺宏觀空域管理平臺 基于 SILAS 操作系統

114、內核提供的時空資源和時空進程的管理和調度低空經濟發展白皮書(2.0)-全數字化方案 45 能力,SILAS 操作系統可以提供宏觀(全局)空域管理能力(圖 3.4)。宏觀空域管理能力面向的是整個空域的狀態、態勢和飛行活動的管理能力,是空域動態時空資源的管理者。宏觀空域管理平臺具有動態管理大規模實時飛行過程的能力。根據運行規則、飛行計劃、環境信息、空中交通信息等,它在執行不同任務、具有不同優先級的低空飛行器之間合理分配時空資源,在保證時空資源不發生沖突的前提下,提高空域的使用效率,增加同時在空飛行器的密度。宏觀空域管理平臺提供空域管理、航道管理、宏觀飛行活動管理等能力。對空域管理:它提供空域規劃、

115、空域管控、空域分配和釋放、空域覺察和空域規則實施監控等能力。對航道管理:它提供航道規劃、航道管控、航道分配和釋放、航線管理以及航道規則實施監控等能力。對飛行活動:它提供空域變化、飛行沖突、飛行態勢、非法入侵等監測能力,并及時通知可能受影響的飛行器,同時盡最大努力將空域和航線的調整和變化限制在局部,而不引起更大范圍的變動,保證整個空域和受影響的飛行器的安全。宏觀空域管理還包括空域劃分、航道規劃等靜態或者緩變的任務。如前所述,即使可以實時規劃一條自由飛航線,但如果同時飛行的飛行器數目增加,系統為了保障飛行安全和飛行質量所需要花費的算力將會是巨大的。另一方面,低空經濟的總體規模是緩慢提升且總體可控可

116、預測的,在基于當前階段的特定規模下,如果事先能對適航航道按照安全、高效和低成本的原則進行規劃并固化,且后續的飛行計劃大都沿循這樣固化的航道進行飛行或者局部優化,則系統算力的支出將會大大減少。另外,宏觀空域管理平臺負責整個空域所有相關聯數據的實時更新。即使沒有飛行活動,它也會執行對不同空域的邊界和性質變化感知、態勢感知、環境變化感知和預警等任務,確保整個低空空域的所有數據都是實時的、最新的、最真實的數據,這類似地面導航系統的后臺路面交通數據的更新。全數字化方案 SILAS 系統 46 3.2.43.2.4 微觀飛行管理平臺微觀飛行管理平臺 圖 3.5 微觀(具體)飛行管理平臺(來源:IDEA 研

117、究院)SILAS 操作系統提供微觀(具體)飛行管理能力(圖 3.5),對具體飛行任務全過程的安全運行提供保障能力,對飛行前、飛行中、飛行后以及起降的過程提供飛行情報服務;對飛行過程提供監測、預測、預警和突發情況處置能力。結合宏觀空域管理能力,能夠針對各種突發情況主動解除空中沖突,引導問題飛行器調整飛行計劃或者安全著陸,將產生的影響控制在局部解決,而不引起整個空域的重大變化。全數字化的微觀飛行管理平臺會為飛行計劃的實施執行過程中提供很多常規系統所不具有的能力。對計劃申請對計劃申請:平臺會根據用戶需求,檢查申請空域或者航路是否被占用。如果有沖突,平臺會建議一個備選方案。對航路規劃對航路規劃:平臺會

118、根據用戶要求,設計出一個最符合用戶需求的航路,比如時間最短、耗能最低或者風險最小的航路。進一步,平臺會將設定航路根據對飛行時各種情況的預測,事先進行仿真,預測出飛行時可能存在的風險因素,供用戶或者空管部門審批時參考。另外,在航路規劃時,還需要同時考慮可能的返航航路和緊急降落航路。對計劃審批對計劃審批:平臺不是簡單地將用戶需求轉發給空管部門審批,而是將更多的相關信息,如仿真信息、智能預判信息等,如實提供給空管部門,以便空管部門可以基于數據做出更合理的決策。對起飛管理對起飛管理:平臺會與起飛場地的數據系統打通,綜合考慮起降場空域的各種情況,與場地協調和調度多架次的起飛、降落任務,保證飛行器低空經濟

119、發展白皮書(2.0)-全數字化方案 47 的起飛安全。對飛行監控對飛行監控:平臺會利用飛行器實時報送信息、信息基礎設施感知信息等,以及宏觀空域管理平臺提供的空域環境信息和空中交通信息,對飛行器的各種狀態進行實時監控。更進一步,平臺會根據仿真和模擬數據,對飛行器未來路徑上可能出現的風險進行預測,預先對可能產生的風險進行避讓,防患于未然。對對異常處置:異常處置:如果飛行航路發現異?;蛘唢L險,平臺可以聯合宏觀空域管理平臺對飛行航路進行局部調整。如果飛行器本身出現故障,不能保證繼續正常飛行時,平臺還將指導飛行器返航或者緊急降落到安全地帶。通常情況下,飛行器的航路(包括返航和緊急備降航路)信息會在通信鏈

120、路良好的情況下,下載到飛行器本體緩存。對降落管理:對降落管理:與起飛管理一樣,平臺需要綜合考慮場地的空域情況,調度場地的多架次的起飛降落任務安全降落,并根據場地繁忙程度指揮飛行器的進場順序和節奏。對空域與航路釋放對空域與航路釋放:在完成飛行任務后,平臺需要及時釋放所占用的空域與航路,讓時空資源返回到空域的資源池里,以便后續的飛行任務復用寶貴的空域資源。至此,我們看到全數字化的系統會為飛行管理也帶來了更精細化、更安全的解決方案。值得注意的是未來的飛行模式必然是多種多樣的,包括計劃飛行、即時飛行、自由飛行、緊急飛行等。微觀飛行管理平臺必須能服務所有的飛行模式,且能夠給融合飛行模式提高同樣的安全保障

121、和服務。3.2.53.2.5 低空語義理解平臺低空語義理解平臺 規?;牡涂诊w行帶來了很多管理上的挑戰,依靠傳統的人工方式進行管理無法適應低空經濟發展的需要,人類操作員難以只靠眼睛就能從三維航圖等原始數據里發現空域和飛行可能出現的問題。數字化和智能化技術的發展和引入,為低空飛行的管理和服務帶來了新的利器。全數字化方案 SILAS 系統 48 圖 3.6 低空語義理解平臺(來源:IDEA 研究院)低空語義理解平臺(圖 3.6)利用最新的人工智能技術,從各種低空原始數據中理解其可能對空域和飛行產生影響的高層語義,比如飛行沖突、氣象變化、非法飛行器入侵、飛行風險等,生成人類能理解的自然語言描述報告給

122、人類操作員,同時也能從繁雜的各種信息中,根據可能對空域和飛行造成影響的嚴重程度,分優先級地提取其中重要的信息形成簡短的總結,以便人類操作員能對這些狀況進行快速處置。低空語義理解平臺提供了對空域數據理解、自然語言報告生成、以及信息提煉與總結的能力,雖然看起來為人類提供了一個自然交互的界面,但遠遠超過了傳統的自然交互的范疇。3.2.63.2.6 低空語言理解平臺低空語言理解平臺 從另一個角度來看,規?;牡涂诊w行和復雜的空域管理也對人類操作者的指揮帶來了諸多挑戰。低空空域管理也不能再依靠鼠標和鍵盤進行簡單的處理,而是需要更豐富、更直觀和更宏觀的命令或指令對整個低空空域和飛行進行有效管理。這就需要一

123、個低空語言理解平臺(圖 3.7),能理解人類用自然語言發出的指令,并將人類指令分解成機器指令,讓操作系統執行相應的程序以完成人類的指令。低空經濟發展白皮書(2.0)-全數字化方案 49 圖 3.7 低空語言理解平臺(來源:IDEA 研究院)例如,“暫停 X 飛行器所經航路上的所有其他飛行任務,保障其優先飛行權利?!笨梢詫⒄Z言命令和具體低空語境相結合,分解成若干個操作系統可以執行的子任務,按序逐步完成人類操作員的指令意圖,而不需要人類操作員來手工規劃所有的操作細節。低空語言理解平臺可以大大提高人類操作員的工作效率和管理指令的時效性。3.2.73.2.7 虛擬空域平臺虛擬空域平臺 圖 3.8 虛擬

124、空域平臺(來源:IDEA 研究院)全數字化系統帶來的另一個好處是可以在虛擬環境里對各種飛行任務、飛行規則、空域劃分、空域管理、空域規則、航道劃分、航道管理等進行模擬,驗證其正確性與可靠性后再進行真實環境測試。此外,也可以采用虛實結合的方法對飛行器性能、各種地面物理基礎設施和信息基礎設全數字化方案 SILAS 系統 50 施的性能進行測試。比如,我們可以在一個空曠的測試場利用數字化技術虛構一個城市場景,使物理飛行器和物理基礎設施在其中實際飛行和運行,從而無需在城市實地測試即可獲得較多測試結果。對于這樣的應用場景,我們需要一個可以空間移動(Space-shift)或時間移動(Time-Shift)

125、的虛擬空域平臺(圖 3.8)。它能夠模擬任意時間、任意實際或虛構的空域場景。該平臺除了需要模擬具體的物理參數(樓宇、地形、障礙物、地面信息等),還需要模擬真實的物理模型(氣象變化等),以形成與實際空域環境無限接近的虛擬空域,是我們對空域和飛行管理任務,以及各種預測、追溯、探索和測試任務強有力的支持。我們只需在操作系統中用這個虛擬空域替代真實空域,就可以在虛擬空間里對各種情況進行仿真驗證,更好地規劃真實空域和飛行任務。虛擬空域平臺是操作系統不可或缺的一部分,能夠在極大加速系統研發和部署進度的同時大幅降低成本。3.2.83.2.8 開放進化式架構開放進化式架構 低空管理和服務(包括低空空域、低空飛

126、行和低空運行管理和服務)是一個新生事物。在初期實現基礎功能后,隨著規模發展、技術進步、政策法規、飛行規則和運行模式的不斷更新,有很多需要持續探索和迭代的地方,涉及到技術、管理和服務等各個方面。這就需要 SILAS 采用進化式架構(Evolutionary Architecture)搭建系統。進化式架構是一種構建軟件的方法,旨在隨著業務優先級的變化、客戶需求的變化和新技術的出現通過逐步增量完善而不斷進化的軟件系統。它在構建時就充分考慮到未來的變化,可幫助系統更快地適應新需求,并以最低的成本和風險探索新技術。它不需從頭重新搭建整個系統,在原有的系統架構中就可以探索最新的技術創新,調整系統適應新的業

127、務優先級和客戶需求。同時,作為一個公共服務技術平臺,SILAS 系統需要能隨時采納最新的技術和算法,允許其他技術和算法提供者可以很方便地將最新成果集成到系統中去。因此 SILAS 系統的架構又必須是開放的。低空經濟發展白皮書(2.0)-全數字化方案 51 圖 3.9 數字化發展的幾個主要階段(來源:IDEA 研究院)低空功能模塊數字化(Digitalization)發展的主要幾個階段如下(圖 3.9):人工化人工化(Manual-operation)或數字化前或數字化前(Pre-digitalization)階段:管服系統主要還是依靠專家設計規則、操作者人工運行的階段。法律法規、飛行規則和運行

128、規則還停留在主要是傳統上專家制定、人工實施為主。在這一階段,功能模塊的設計還是以手工操作為主。信息化信息化(Informatization)階段:是數字化的初級階段。它將低空管服相關的因素轉變成可計算的數據形式由計算機來輔助處理或可視化,雖然功能模塊還是根據傳統的規則由人類來實施和決策,但使用效率得以提升。智能化智能化(Intelligentization)階段:在這一階段,在數據化的基礎上,利用產生和收集的數據,依托已有的傳統規則,利用人工智能算法,輔助人類優化空域規劃、航路設計和飛行計劃,提升功能模塊的效率和安全。自動化自動化(Automation)階段:在智能化的基礎上,自動化是指功能模

129、塊可以根據預先設計好的規則、流程和方案,大部分情況下可以不依靠人類介入就能自動有序安全地運行;但對突發變化缺少應變能力,還需要人類介入協同處理。自主化自主化(Autonomization)階段:在自動化的基礎上,自主化則是指在出現突發情況下,功能模塊能自主地進行合理安全的處理。自進化自進化(Self-evolution)階段:自進化階段是功能模塊的最高級階段。在自主化的基礎上,它能根據積累的數據,智能地生成并更新更優化的規則和流程,同時能自動實施這些規則和流程,并自主運行。全數字化方案 SILAS 系統 52 目前低空的管理和服務水平還停留在信息化階段,需要專家設計規則、操作者人工運行,數字化

130、技術水平還很初級,智能化、自動化、自主化和自進化等發展進程還剛開始或者尚未開始。不同的功能模塊發展參差不齊,可能停留在不同的數字化發展階段。很顯然,開放進化式架構可以支持不同發展階段的功能模塊(包括還處在人工手動操作階段的模塊)能同時在SILAS 系統里共存且互相無縫協作。這種架構設計保證了 SILAS 系統既能利用目前成熟的技術,也更容易集成未來更先進的技術進展,同時使得SILAS 可以通過“浸潤”的方式進行部署(即無需徹底推翻現有的系統,而是一個漸進式的系統切換過程),逐步提升整個低空系統的效率和安全,發揮其優勢。3.2.93.2.9 運行規則描述語言運行規則描述語言 低空經濟正處在發展初

131、期,很多運行規則還在探索。為了保證 SILAS系統對過去和未來運行規則的兼容性,SILAS 系統提出了一種運行規則描述語言(Operating Rules Description Language,ORDL),用來統一規范各種規則的準確性和完整性,包括空域使用規則、航路劃分規則、優先級規則、飛行規則、沖突解除規則、起降規則等,用以快速適應新的規則變化而不需要重新構建 SILAS 系統。ORDL 作為一個中間媒介也便于實現從傳統人工規則到數字化規則、自動化規則、自主化規則和自進化規則的無縫演變。低空規則體系構建起來極為復雜,且不斷演進,未來需要支持不同飛行器、不同業務、不同飛行模式在同一空域的融

132、合飛行,需要宏觀空域規則(空域劃設和使用)、宏觀飛行規則(航路航線劃設)、微觀飛行規則(航路內的交通規則)、起降規則、飛行器規則以及突發情況和沖突情況下的處置規則等緊密配合才能保障整個低空空域的有序性和安全性。而這個演進過程還涉及到 SILAS 系統對飛行活動的支持和服務程度,尤其是需要考慮計算資源和固化規則之間、低空系統規則和飛行器自主能力的平衡和優化。這就進一步要求規則的制定和實施需要具有高度的智能化和自進化,保證低空飛行的靈活性、適應性、安全性和高效性。低空經濟發展白皮書(2.0)-全數字化方案 53 3.2.103.2.10 數字空域和飛行管理的系列標準規則數字空域和飛行管理的系列標準

133、規則 我們以大量低空應用為牽引,面向真實場景,將建設一系列統一的低空運行的規則與標準,通過統一行業規范,降低市場進入門檻,促進低空經濟的創新高效發展。SILAS 系統為不同廠家的低空信息和物理基礎設施、為不同的 SILAS系統用戶和關聯方、為不同低空飛行器建立了開放平臺。SILAS 統一了與底層硬件基礎設施的接口規范、與飛行器的接口規范、與各關聯方的服務接口規范、以及系統能力模塊與應用模塊的接口規范,使得技術提供方可以在統一的平臺上驗證和接入其技術方案,應用使用方可以更便捷高效的使用相關低空應用。統一的標準是降低各種基礎設施的建設成本、各種飛行器的制造成本、各種低空管理和服務業務的運營成本的關

134、鍵;也是空中資源、地面資源、基礎設施資源公平共享的關鍵。同時,雖然全數字化的 SILAS 系統可以根據需求隨時調整空域、航道和航路的使用,調整具體的飛行計劃適應空域和環境的變化,指令飛行器隨時按照特定地的飛行模式飛行,但這些太過自由的操作是以花耗大量的系統資源和飛行資源為代價。實際的空域管理和飛行管理還必須依靠大量的標準規則運行。這不但可以節省大量的計算資源,讓系統有效地穩定地運營,同時也可以保證在 SILAS 系統在極小概率出現狀況時,仍然能按照預設的規則標準有序運行,而不會造成系統級失敗。低空相關規則和標準的建設將基于行業應用和 SILAS 系統產生的大量真實數據,通過與行業標準組織、行業

135、協會和研究機構共同合作快速形成地方性的標準,并推動相應行業標準和國家標準體系的建立,惠及全國。鑒于發達國家基礎設施建設的決策困難、速度緩慢,這樣一些有大量真實數據支撐的標準體系也將領先世界。具體的標準體系包括服務標準、用戶標準及運行標準等三大類。1.服務標準。用以規范低空服務的供應商和運營商,明確低空服務應達到的能力指標,確保整個低空經濟領域的運行更加安全、高效和可靠。服務標準體系包括:物理基礎設施標準、信息基礎設全數字化方案 SILAS 系統 54 施標準、空中基礎設施標準、低空飛行環境服務標準、空中交通服務標準、安全評估標準等覆蓋多種服務類別與設施的標準等。2.用戶標準。用以規范低空業務運

136、營用戶,是低空用戶的準入標準,對低空運營者提出能力上的各種基本要求,以確保整個低空生態系統的穩定和安全。包括:飛行器標準、運營能力標準、駕駛員標準等。3.運行標準。制定一套全面而細致的行為規范,適用于各管理部門、管服系統和業務運行用戶。這些標準將作為低空業務運行的基礎,確保所有參與方能在一個統一和安全的框架下進行操作,包括:業務監管信息交互標準、空域構型和航路劃設計標準、低空飛行規則等(空中沖突解除規則、空域優先使用規則、間隔規則與標準、空中避讓規則、航線使用規則、自主飛行規則等)。這些標準將作為低空業務運行的基礎,確保所有參與方能在一個統一和安全的框架下進行操作。3.3 實施方案 全數字化的

137、 SILAS 系統是一個復雜的大系統。其全部功能的實現和完善不可能一蹴而就,需要分階段、分步驟進行,同時其智能化需在不斷運行中不斷打磨和迭代。由于系統采用了開放的進化式框架,整個系統不需要所有的功能模塊全部達到最高的智能化水平就能運行,即使有些功能模塊還需要人工操作,SILAS 系統也能在實際低空飛行中發揮作用。SILAS 系統的建設和實施主要按照以下理念和計劃進行。(一)(一)飛行規模從疏到密飛行規模從疏到密 由于建設前期同時在空的低空飛行器數目不多,飛行密度還不大,允許較大的飛行間隔,同時信息基礎設施還不完善,感知能力精細度還不夠,前期建設的思路基于現有的技術水平,支持已有的飛行規則/系統

138、和業務,打造一個粗放但能發揮其作用的系統,并通過實際運營低空經濟發展白皮書(2.0)-全數字化方案 55 不斷驗證和迭代;隨著技術和系統的發展,信息基礎設施的建設逐步完善,感知能力逐漸精細化,可以進一步優化、精細化 SILAS 系統,并允許飛行密度逐步遞增,在安全可控的前提下快速推進低空經濟的規?;?。(二)(二)管服對象從一到眾管服對象從一到眾 建設前期,空中低空飛行器數量較少,SILAS 系統將主要聚焦在對單個飛行器以及飛行任務的管理和服務,可以精準地對每一架飛行器甚至自由飛行的飛行器進行個性化和精細化的管理和服務;未來,隨著在空飛行器數量激增,自由飛行的比例將會被減少,而更多的飛行任務將是

139、通過制定空中交通規則在預設的航道里進行計劃飛行。面對越來越多的飛行器數目,越來越多的飛行器將共享航路,SILAS 系統將從對單個飛行器管理和服務拓展到對飛行器群體的去中心化宏觀管理和服務,以取得空域使用效率和管理服務效率的提高,同時也支持個體和群體的混合飛行模式。在這個狀態下,處在同一個飛行器群體中的飛行器自身需要具有和其他飛行器的協調和避讓能力,微觀上不再需要 SILAS 系統提供具體的協調支持。SILAS 對單個飛行器的管理和服務現在可以很容易地轉變成對一個飛行器群體的服務。(三)(三)系統區域從分到合系統區域從分到合 SILAS 系統從一開始就設計為一個分布式的系統,基礎設施和算力都可以

140、圍繞著一個具體的相對較小的區域建設成一個單區子系統。同時,單區的分布式子系統可以自由增刪,或者互相連接成更大的系統-從區間性系統協同演變為區域性整體分布聯動系統。SILAS 系統建設采用實驗點到試驗區到城市全域的路徑,邊建設、邊測試、邊完善、邊拓展。此外,SILAS 系統不會盲目建設,而是堅持只優先支持有具體低空業務的區域。業務先行的原則,保證系統建成即可被利用產生價值,而不會造成投資的浪費。在深圳,我們按照“試驗點一試驗區一全域”有序推進場景落地。鑒于低空經濟發展是一項復雜的系統性工程,深圳將采取由點到面的推進方式,依據安全運行保障技術的逐步成熟、低空飛行需求的縱深全數字化方案 SILAS

141、系統 56 發展以及基礎設施的逐步落實落地,先進行局部試點探索,待取得經驗和達成共識后,再按照試點的做法有序推進場景應用落地。1.試驗點定位:專注于解決核心技術與場景問題。在 2024 年底前建立試驗點,聚焦一系列低空經濟發展中已經識別的關鍵問題,包括飛行規則融合、低空監控體系、特定場景、載人飛行試驗、飛行器安全性及運營管理等。2.實驗區布局:圍繞低空需求集中區域部署。計劃在 2025 年前,建立 3-4 個主要實驗區,覆蓋約 110 平方公里范圍,實際驗證異構、大容量的融合低空飛行在城市中安全運行的可行性。同時,在運行中產生的數據、經驗將進一步支撐國家空域管理機構和民航部門設定相關運行標準和

142、規章制度。3.全域覆蓋推廣:全面推動產業的快速擴張。2025 年以后,將推廣異構、大容量的運行模式到深圳全域,考驗運行規則的正確性、合理性和完整性,監管的自動化水平,以及與當前社會交通體系和城市管理體系的融合方案。全域覆蓋推廣的過程也將拉動產業鏈上下游加速發展,促進更多低空創新企業進入市場,刺激更加豐富的產品和服務。(四)(四)整體系統從隔到融整體系統從隔到融 SILAS 系統在設計初期,就考慮到未來空域是一個共享的經濟資源,并提出了低空的幾大核心問題:如何最大效率地利用空域資源,融合各種飛行器、飛行業務、飛行模式于同一個空域;如何將低空系統融合于整個空域(高、低空)系統;如何最終融合為海陸空

143、一體化系統。SILAS 系統的全數字化方案支持各種飛行模式以及融合飛行,可以對以上核心問題的求出一個局部最優解。值得注意的是,這個最優解是隨著低空經濟的規模發展而變化的,這也是 SILAS 全數字化系統的一大優勢。在建設初期,飛行器數目較少的情況下,采用傳統的隔離飛行模式,可以在保證飛行安全的同時,對 SILAS 系統進行有效驗證。而隨著飛行器數目越來越多,SILAS 系統可以規劃出特定的空域實驗融合低空經濟發展白皮書(2.0)-全數字化方案 57 飛行模式。等系統將融合飛行的各種規則、機理和管理方式驗證成功后,就可以推廣融合飛行模式,在保證安全的前提下,最大化提高空域的利用率。(五)(五)成

144、立成立 SILASSILAS 系統的國有運營平臺系統的國有運營平臺,加快加快 SILASSILAS 系統的建設和系統的建設和迭代迭代 深圳計劃在 SILAS 系統建設的同時,組建負責運營 SILAS 系統的國有運營平臺。未來連接 SILAS 系統的,既有軍隊、民航等行業主管部門,交通、公安等地方職能部門以及國有運營平臺,還有各類無人駕駛航空器的用戶主體。我們需要在政策和法規的支持下,厘清各方參與主體的職責,形成各司其職的良好生態。一方面,國有運營平臺根據行業主管部門授權,依托 SILAS 系統受理低空飛行的市場主體申請,協助行業主管部門做好綜合運行管理及監督,包括飛行審批與放行、預警與干預、航

145、空信息和規則信息下發、執法取證等功能,實現深圳范圍內對低空活動與數據的“一網統管”。另一方面,國有運營平臺開展 SILAS 系統搭建和運營,推進低空樞紐起降場、通信、導航等配套基礎設施建設,為各類市場主體提供全面的數字化、智能化服務,真正發揮低空智能融合基礎設施核心樞紐作用,推動形成市場化、法治化、規范化、智能化的低空運維生態體系。國有運營平臺在運營 SILAS 系統的同時,不斷積累實際數據和經驗,反過來會進一步加快 SILAS 系統的建設和迭代,更快地實現全數字化的 SILAS 系統所承諾的種種功能和優勢。3.4 小結 與任何以往的空域與飛行管理系統不同,SILAS 系統從開始就設計成一個數

146、據驅動的全數字化系統,打破了傳統以航路為出發點的管理方法和模式,代表著低空領域的“IP 交換”。由于這是一個新興領域的前所未有的系統,沒有任何其他系統經驗可以借鑒參考,我們界定并研發了一系列全數字化方案 SILAS 系統 58 關鍵技術用以支撐 SILAS 系統。這些技術和系統都是建立在最新的人工智能和數字化技術進展的基礎上,從理念到實現都具有其獨特性、先進性和創新性。配合一個切實可行的實施步驟和方案,SILAS 系統從開始建設的初期就能發揮其作用。隨著實際運行數據的不斷積累,系統會不斷迭代直至最高的智能水平。低空經濟發展白皮書(2.0)-全數字化方案 59 4 總結與展望 第二版白皮書低空經

147、濟發展白皮書 2.0全數字化方案是在 2022年發布的第一版低空經濟發展白皮書深圳方案的基礎上撰寫的。如果說第一版白皮書更多的是分享我們對低空經濟發展的一下理念和想法,第二版白皮書則是聚焦在一個更具體的全數字化解決方案。隨著數字技術的不斷發展,低空經濟正迎來前所未有的機遇,從數字航路規劃到智能管理和監控系統,數字化正在塑造低空經濟的未來。只有全數字化系統才能實現低空經濟安全、高效率和低成本的可持續發展。此版白皮書不但總結了我們一年多來對低空經濟上的認知深化,更是提出了對低空空域和低空飛行全數字化管理的一個顛覆性的新路徑。不同于以往任何不同于以往任何的的空域和飛行管理系統,空域和飛行管理系統,S

148、ILASSILAS 系統擺脫了以航路為系統擺脫了以航路為基礎的空域和飛行管理思路。依托最先進的數字化和智能化技術,基礎的空域和飛行管理思路。依托最先進的數字化和智能化技術,SILASSILAS用一個嶄新的數據驅動的新方法,面向大規模低空飛行活動,對低空空域用一個嶄新的數據驅動的新方法,面向大規模低空飛行活動,對低空空域和飛行活動進行精細化管理。類比于在電信領域帶來巨大變革的“和飛行活動進行精細化管理。類比于在電信領域帶來巨大變革的“IPIP 交交換”,換”,SILASSILAS 系統旨在打造低空領域的“系統旨在打造低空領域的“IPIP 交換”,從理念上是一種面向交換”,從理念上是一種面向未來的

149、突破。未來的突破。白皮書介紹了組成 SILAS 系統的重要創新技術和平臺,它們有機地結合成一個統一的系統,實現數據驅動的空域管理和飛行管理,從而適應未來異構、高密度和高頻次的規?;涂诊w行的需要。白皮書歸納了一個全數字化系統所具有的特性,強調了系統的開放性、可進化性和可擴展性,為 SILAS 系統的創建、演進和優化提供了切實可行的路徑。白皮書概況性地總結了一年來低空經濟領域的政策、應用、飛行器和基礎設施等四大要素的進展,向人們充分展示了低空經濟發展大潮正撲面而來。低空經濟是一個充滿機遇的偉大探索,也是一個充滿挑戰的的前沿領總結與展望 60 域。發展低空經濟不是一項簡單的任務,它為我們打開了通向

150、更安全、更高效、更有經濟效益的低空飛行活動的大門。在這個全新數字化的世界中,我們可以充分釋放低空空域的潛力,實現更智能、更高效、更便捷的未來。全數字化方案不僅是一個技術架構的突破,而且更是一個思維范式的轉變。在這種思維的指導下,再難的低空經濟問題也可分解成可由全數字化系統解決的子問題。我們正在深圳踐行著白皮書提到的理念和方法,建造著智能融合低空系統 SILAS。通過第二版白皮書的發布,希望更多的人能了解我們正在從事的事業,找到一起在低空經濟領域合作的機會。SILAS 是一個龐大復雜的系統,我們歡迎更多單位、更多專家、更多工程師加入我們的合作攻關團隊。它的開放特性,允許任何人將好的算法和實現便捷

151、的接入/集成到 SILAS 系統中去測試、驗證和迭代。真誠希望 2024 年的今天,我們會有更多的理念和經驗可以和大家分享,也希望那個時候有更多的合作伙伴已經在一起建設 SILAS 系統。我們堅信一個全數字化的低空方案,代表著未來,代表著前沿,也代表著落地。未來已來!不同于以往任何的空域和飛行管理系統,不同于以往任何的空域和飛行管理系統,SILASSILAS 系統擺脫了以航路為基礎的空域和飛行管系統擺脫了以航路為基礎的空域和飛行管理思路。依托最先進的數字化和智能化技術,理思路。依托最先進的數字化和智能化技術,SILASSILAS 用一個嶄新的數據驅動的新方法,面向大規用一個嶄新的數據驅動的新方

152、法,面向大規模低空飛行活動,對低空空域和飛行活動進行精模低空飛行活動,對低空空域和飛行活動進行精細化管理。類比于在電信領域帶來巨大變革的細化管理。類比于在電信領域帶來巨大變革的“IP“IP交換交換”,SILASSILAS系統旨在打造低空領域的系統旨在打造低空領域的“IP“IP交換交換”,從理念上是一種面向未來的突破,從理念上是一種面向未來的突破。61 致謝 在 IDEA 研究院成立三周年之際,又是我們低空經濟發展白皮書深圳方案發布一周年之際,我們發布了低空經濟發展白皮書 2.0全數字化方案。在此衷心感謝幫助我們走進低空、認識低空、探索低空的各界專家。感謝你們為此次撰寫工作提供了很多寶貴的意見和

153、建議。白皮書中所表達的理念、愿景、思路和方法都離不開你們在交流中無私分享的經驗和洞見。感謝政府相關部門的指導和鼓勵,特別感謝深圳市委財經辦、市交通局、市發改委等部門對我們的大力支持。在深圳這片創新創業的熱土,來自具有企業家精神的有為政府的政策推動和支持,是激勵我們勇闖無人區,探索低空經濟全新發展,持續創新的動力。感謝來自低空經濟領域核心企業的參與和支持。特別感謝美團、豐翼科技、東部通航等多家企業。您們的產業實踐和行業需求既為白皮書的內容提供了重要數據和內容,也讓我們更加堅信低空經濟發展的巨大潛力和未來愿景。感謝我們現在或潛在的合作企業對我們提供強有力的技術、服務和生態支持,特別感謝深城交、騰訊

154、、阿里、華為、中興、移動、聯通等多家頭部創新企業,感謝您們提供的寶貴的資源和支持,讓我們站在巨人的肩膀上成就低空經濟的未來。最后也特別感謝 IDEA 研究院的很多同事,你們大量的幕后辛勤工作讓白皮書 2.0 的撰寫和發布成為可能。About IDEA Beyond ideas,期待與各位同仁繼續碰撞思想,一起開拓出低空經濟更加美好的明天!您如果有任何關于白皮書相關的意見和建議,以及對未來低空經濟發展的好設想,請聯系我們()。白皮書編寫組 2023 年 11 月 22 日 62 編寫組成員 沈向洋 李世鵬 李 萌 湯宇清 陳烽文 孫嘉陽 許崇春 63 參考文獻 1 低空經濟發展白皮書深圳方案(I

155、DEA 研究院)2 深圳市低空經濟產業創新發展實施方案(2022-2025 年)(深圳)3 先進空中交通(AAM)協調及領導法案(美國)4 先進空中交通基礎設施現代化(AAIM)法案(美國)5 2022 年管理計劃:機動性與運輸戰略(歐盟)6 無人機戰略 2.0(歐盟)7 無人駕駛航空器飛行管理暫行條例(國務院、中央軍委)8 中華人民共和國空域管理條例(征求意見稿)(國家空管委)9 關于明確無人駕駛航空器飛行管理暫行條例空中交通管理有關事項的通知(征求意見稿)(國家空管委)10 深圳經濟特區低空經濟產業促進條例(草案)(征求意見稿)(深圳)11 關于再次推廣借鑒深圳綜合改革試點創新舉措和典型經

156、驗的通知(國家發改委)關于關于 IDEA 研究院研究院 粵港澳大灣區數字經濟研究院(International Digital Economy Academy,簡稱“IDEA 研究院”)致力于人工智能和數字經濟領域的前沿研究與產業落地,是一家國際化創新型研究機構。我們堅持科技擎天、產業立地,相信最好的研究從需求中來,到需求中去,最終惠及廣大企業和受眾。IDEA 低空經濟低空經濟分院分院 IDEA 低空經濟分院(Lower Airspace Economy Research Institute,LASER Institute)致力于低空經濟以及相關技術研究,通過低空智能融合基礎設施的建設,將低空空域數字化成可計算空域,充分發掘低空空域的價值,創建生活工作新范式,開拓經濟發展新空間。聯系我們聯系我們 地址:地址:中國深圳市福田區市花路 5 號長富金茂大廈 1 號樓 3901&57 層 電話:電話:86-755-61610106(3901)86-755-83219017(57 樓)郵箱:郵箱: 網站:網站:https:/

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本文(IDEA研究院:2023低空經濟發展白皮書(2.0)-全數字化方案(71頁).pdf)為本站 (顏如玉) 主動上傳,三個皮匠報告文庫僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內容的表現方式做保護處理,對上載內容本身不做任何修改或編輯。 若此文所含內容侵犯了您的版權或隱私,請立即通知三個皮匠報告文庫(點擊聯系客服),我們立即給予刪除!

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