城市是低空经济发展的先发区域,也是未来低空应用集中的主要场景。随着低空经济的发展,城市管理将在低空这一新维度上全面展开,需要多个行业共同攻关、突破核心技术,推动管理模式变革,构建天空管理能力。
作为战略性新兴产业,“低空经济”在今年频上热搜。2024年全国两会期间,“低空经济”首次写入政府工作报告,一个新的万亿级市场正在逐渐展开。国家层面密集出台了一系列鼓励和支持低空经济发展的政策措施,行业层面也在积极落实和完善各项法规,各级政府纷纷出台促进低空经济发展的支持政策,积极布局和推动低空经济产业发展。
领空是国家主权的基本要素,也是重要的战略资源。军航与民航是天空资源的主要使用方和管理方。民航主要是大型的民用客运货运飞行,全球按照芝加哥公约保持一致的运行规则,在预定的空域/航路/航线内飞行。年内兴起的低空经济,主要在一定的高度下(比如真高1000米),使用有人/无人驾驶航空器,开展低空飞行应用。其中,无人驾驶航空器的相关技术及应用场景在近几年得到高速发展,有望成为低空经济的主要增长点。
从飞行空间的角度看,本轮低空经济发展包含两大重要内涵:一是将低空空域的管理主体逐步转移至政府,包括中央和地方;二是使用主体将逐步交给更多的民营企业和社会公众。真高120米以下空域,经授权后由政府承担相应管理职责,对微轻小无人机灵活开放;120米以上、不影响军民航运行的空域将逐步开放,多方协同管理。
城市是低空经济发展的先发区域,也是未来低空应用集中的主要场景。未来的城市天空管理,需要同时借鉴地面城市管理和高空飞行管理的经验方法。城市管理的职责,包括公共安全管理、城市规划设计、市场监督管理、基础设施建设、城市交通管理、环境保护等。航空管理的职责包括机场管理、空域管理、航司管理、流量管理、空中交通管制等。上述职能都会在未来的城市天空管理中得到体现,形成一种全新的管理模式。
城市天空管理是一个新生事物,其管理体系尚处空白。在追求经济增长的过程中,要兼顾低空安全与有效发展,在推动行业成长的同时,建设完善的管理体系。这是一个复杂问题,应正本清源,明确思路,统一规划,这对低空经济的长期发展意义重大。
根据目前的空域管理条例,真高120米以下空域主要供微轻小无人机使用,并授权地方政府进行管理;在120到300米,甚至300米以上直到1000米、或3000米,比较适合中大型无人机和通航运行,目前是军民航统筹管理、部分授权地方政府进行行政管理。当前,中央空管委联合国家发改委,正在推进城市空中交通试点建设,在试点城市把300米的非管制空域上升到600米(拟),意味着试点城市将授权在600米以下空域发展低空经济,经授权、承担相关管理职责。其他高度的低空空域也可以按需申请使用,但是要通过军民地三方的协同管理。
我们认为,地方政府面对城市天空管理的新形势,会产生六大类的能力需求:国土防空、社会治安、行政管理、产业经济、绿色环保、交通管理。
在国土防空方面,要承担防空职责,要守护边海防及重点区域的低空安全,及时防范化解各类新型国安风险。需要建设低空空域感知监视网络和低空态势信息平台,对边境区域低空飞行活动实时监测,并构建军-地协同的应急响应系统,对可疑飞行器甄别、告警及反制。
在社会治安方面,要监督各类低空飞行活动合法合规开展,维护社会治安和公共安全。比如对空域临时管控(重大活动及一些特殊情况),识别违规飞行活动等,需要建设低空空域协同管理系统、低空联合执法系统。在上述领域,飞行器身份识别与远程定位追踪技术前景广泛。目前,除航模外的微轻小型无人驾驶航空器均需满足运行识别要求,即需要定时发送远程身份识别,统一使用蓝牙或宽带无线(2.4GHz和5.8GHz),以广播或网络方式运行识别。一种是主动发送,一种是网连式,每秒发送GPS或北斗的身份和位置信息,各种APP打开蓝牙和无线,都能感知到周边无人机的情况。
在行政管理方面,要对飞行器、人员、企业等低空产业要素进行准入及合规管理,包括飞行器的适航(型号)与年检、制造企业的生产准入管理、飞行执照管理、运营人资质管理、低空无线电频谱管理等。例如,针对民用无人机的系统安全要求,工信部与国家市场监管总局(标准委)发布了《民用无人驾驶航空器系统安全要求》强制性国家标准(GB 42590-2023),对电子围栏、远程识别、应急处置、动力能源系统、可控性等17项关键指标都做出了强制性安全要求。未来,低空行业会有越来越多的法规标准,如何执行有效监管,将各类法规标准落到实处,需要地方政府承担相应的职责。
在产业经济方面,要拓展低空经济典型应用场景,培育成熟商业模式,培育经济增长极,发展新质生产力。加大产业政策、财政金融支持力度,因地制宜推进典型应用场景落地,培育、引进各类企业,推动形成产业集聚。
在绿色环保方面,要坚持绿色、低碳、可持续的发展理念,构建天地一体的宜居城市环境,保持高质量、可持续发展。在航空器设计、新材料、三电系统、环保能源、噪音控制等技术上持续创新研发,低空制造使用绿色环保材料,低空运行使用环保清洁能源,低空起降场、飞行航线执行噪音管理、隐私管理。
在交通管理方面,要构建城市立体综合交通体系,发展安全高效、便捷普惠的城市空中交通,这也是目前社会上广泛讨论的话题。运用低空交通网络规划技术、5G-A等低空通信技术、北斗RTK等定位导航技术、低空微气象技术等,实现广泛灵活的起降,形成四通八达的低空航线,建设支撑不同飞行活动需求的保障设施。对于低空航路航线的划设,需要考虑各类限制性条件,包括地理信息冲突(建筑、山地)、航线空域条件(通信信号覆盖高度/速率/质量、导航、气象感知等,还要考虑各项可优化条件,以及地面人口密度、建筑物遮挡程度对安全等级的影响,计算风险系数(ELOS)等。
当前在理论层面,初步形成了特许运行风险评估(SORA)等定量计算方法,在实践中则基于河道或封闭路网映射,规划低空航线,与居民区保持间隔。此外,低空空域与航线的划设需要得到有关部门的审查,将航线申报与军民航飞行活动对比评估,排除飞行冲突后方可运行。当前,空域审批以飞行调配、隔离运行模式为主,未来逐步向协同运行模式发展。在划设低空空域和航线的基础上,还需加强低空运行管理服务,包括建设低空飞行服务管理系统:标准服务(计划审批、飞行情报、气象信息等)+增强服务(路径优化、流量管理、冲突告警等)。其中,在低空的起降管理、冲突管理方面,都有大量的技术问题亟待突破。
比如在低空飞行起降管理中,首先要对起降点进行地面选址,对低空空域进行规划与飞行程序设计。从起降点多个邻近起降位置起降、直至加入公共航路飞行,可借鉴军民航跑道运行方式,运用终端区空域设计理念,混合翼航空器在降落时需要一段盘旋空域以将速度降低到起降阈值;存在多种类型航空器混合起降时,还需要设计相应飞行程序,进行低空飞行进离场调度。其次,公共起降点及其终端区存在资源竞争时,为提升进离场效率,需要对航空器进离场进行时间和空间调度,在保障安全的前提下,提高起降点的进离场容量。最后,起降场要对地面保障资源进行高效分配,有序运行。
低空飞行冲突管理也是个重要问题。低空飞行具有飞行密度高、速度相对较低、可悬停保持的特性。因此,其飞行冲突管理的思路方法也与高空飞行有较大不同。在预战术阶段,可通过统筹飞行活动和流量管理,事先降低冲突风险。在飞行过程中,通过一致性监视,空地-空空协同解脱,避免冲突演化成真实碰撞。在实践中,不仅需要实现空地协同的冲突告警,地面实时分析全空域态势信息,识别潜在冲突风险,向相应飞行器提供冲突告警服务,协调飞行器避免碰撞;还需探索机间协同的冲突解脱,通过飞行器(有人/无人)搭载的感知与通信系统,实现飞行器间的相互感知和碰撞躲避(detect-and-avoid,DAA),比如,民航航空器要升级机载防撞系统ACAS,识别和末端规避无人机。
综上所述,城市天空管理不是某个部门/单位的单一职责,而是涉及多重内涵、大量工作的系统工程。随着低空经济的发展,城市管理将在低空这一新维度上全面展开,需要多个行业共同攻关、突破核心技术,推动管理模式变革,构建天空管理能力。
中国电科在城市天空管理方面进行了很多探索,积极开展技术攻关、产品研制与试点应用工作,目标是发挥低空数字化的效益,支持未来多种多样的飞行器形态,用智能化打造各地的天空之城,实现天地融合、有人与无人融合。
在顶层牵引与体系化研究方面,中国电科基于在国防安全、民航空管、网信体系等领域的深厚积淀,聚焦未来低空的安全智慧飞行,提出低空航行系统体系设计,对低空飞行的整体发展趋势与各类要素的演进路线进行深入分析,为各级政府开展未来低空经济信息基础设施建设、高效保障低空飞行活动提供支撑;在产品布局与研制方面,中国电科实现了从芯片模组、信息设备、飞机平台、飞行保障到应用服务全链条覆盖、全自主可控。并围绕低空制造、低空保障和低空安全,形成了完整的低空产业谱系;在落地实践方面,中国电科广泛参与各地低空经济建设实践,应用成效突出。例如,在北京市(延庆区)牵头论证低空管防服融合系统建设方案。针对北京“在确保低空绝对安全的前提下,逐步开展低空飞行活动”的特点,构建管防融合的建设方案,为全国低空经济建设发展提供新思路。在江苏省和南京市,围绕打造省-市两级管理体系的目标,规划建设涵盖空域、服务、应急等内容的5大子系统,旨在率先打造省域的军民地三方协同空域管理、飞行计划统一审批等核心能力。
中国电科志在构建最专业的天空管理能力,愿与更多行业力量深入交流、通力合作,帮助地方政府构建管理服务能力,助力低空经济产业发展腾飞,真正实现“城市管理有天空”。
来源:中国工业和信息化