低空智联网系统包括哪些功能

  低空智联网系统是支撑低空经济安全、高效、规模化发展的核心数字基础设施。它并非单一网络,而是一个融合了多种技术、具备多层次功能的智能化、网络化、数字化体系。其功能可以从核心功能模块、具体应用功能、以及协同工作机制等多个维度进行系统阐述。

  一、 核心功能模块:“五网”协作与“七大能力”体系

  低空智联网的功能首先体现在其基础架构上,普遍认为其由“五张网”构成,协同服务于“通、监、导、气、算”五大需求 。同时,更细致的划分还提出了“七大能力体系” 。

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  通信功能(通)‍ :这是系统的基础。负责为低空飞行器与地面控制站、管理平台、其他飞行器之间提供稳定、可靠、低时延的信息传输通道。具体包括飞行控制指令的下发、飞行状态信息的上报、以及任务数据(如高清视频、传感器数据)的传输 。该功能主要依赖于低空通信网,通常以地面5G/5G-A网络为主,并融合卫星网络作为补充和备份 。

  感知与监视功能(感/监)‍ :这是保障空域安全的核心。通过低空感知网,综合利用雷达、无线电、视觉、5G-A通感一体等技术,实现对合作与非合作低空飞行目标的探测、识别、定位和持续跟踪 。其具体能力包括测距、测角、测速、定位与追踪 ,构建起对低空飞行物的全局、精细化监视能力,是防碰撞、反制“黑飞”的基础 。

  导航与导引功能(导)‍ :为飞行器提供精准的时空基准。低空导航网基于北斗等高精度卫星导航系统,结合地基增强技术,为飞行器提供三维厘米级到亚米级的高精度定位服务,支撑其准确沿预定航线飞行 。在复杂场景下,还需提供路线追踪、偏航警告等增强导引能力 。

  气象服务功能(气)‍ :针对对气象变化极为敏感的低空飞行环境,低空气象网通过分布式观测站和多源信息融合,构建低空大气环境的精细化、实时感知与预报体系,及时提供风、温、压、湿、能见度等关键信息,以保障飞行安全 。

  智能计算与决策功能(智/算)‍ :这是系统智能化的体现。低空算力网通过云、边、端协同的计算架构,为海量感知数据的处理、飞行路径的实时规划、多机协同调度、异常行为分析(如故障诊断、入侵识别)以及AI模型推理提供算力支撑 。它使得系统从“连接”和“感知”进化到“理解”和“决策”。

  飞行管控功能(控)‍ :这是面向运行管理的顶层功能。基于以上功能提供的多源数据,实现对空域资源、飞行计划、飞行器运行状态的统一数字化管理。核心包括飞行计划审批、空域动态分配、战略与战术冲突解脱、航迹监控与指令下发等 。

  安全防护功能(安)‍ :贯穿于整个系统的内生安全能力。包括对无人机及操控员的身份认证与可信接入、通信链路加密、数据安全存储与防篡改,以及网络安全防护等,确保整个智联网体系的可信、可控、可靠 。

  二、 在关键应用场景中的具体功能体现

  上述核心功能模块在不同应用场景中组合、延伸,形成具体的业务功能。

  在无人机交通管理(UTM)中,系统功能具体化为:

  准入与身份管理:无人机身份认证、驾驶员登记注册 。

  空域与计划管理:空域动态划设与发布、飞行计划(含应急计划)的提交、审批、协商与共享 。

  实时运行监控:对已放行飞行器的航迹进行实时监视,与飞行计划进行比对,对偏航、闯入禁区等异常行为进行告警 。

  数据服务:提供地理信息、通信/导航覆盖图、人口密度、实时气象、电磁环境等飞行支持数据 。

  在应急救援场景中,功能需求具有特殊性和高要求:

  大上行通信与可靠控制:需要网络具备强大的上行带宽(如25Mbps用于高清视频回传)和极高可靠的低时延控制链路(端到端时延低于100ms),以实时传输灾情画面并确保飞行器稳定受控 。

  动态路径规划与高精度导航:灾区环境多变,航线不固定,系统需基于实时回传的图像视频,利用算力网快速进行三维区域建模和障碍物识别,并生成或调整亚米级精度的飞行路径 。

  协同搜索与物资投送:支持多架无人机协同,进行大面积区域搜索、目标识别,并安全精准地投送应急物资 。

  三、 系统的协同工作机制

  低空智联网的功能实现,依赖于其内部及与外部的深度协同。

  多网异构融合与智能切换:系统本质是一个异构融合网络(HetNet),并非由单一网络构成 。飞行器可同时接入地面蜂窝网(5G-A)、低轨卫星网、行业专网,甚至与其他飞行器形成自组网。系统具备智能多链路管理能力,可根据网络质量、业务需求进行无缝切换或并发传输,极大提升通信冗余度和可靠性 。

  通感/通导一体化:这是5G-A/6G赋能的关键技术。通感一体化使得通信基站同时具备感知能力,在传输数据的同时即可完成对周边飞行器的探测定位,降低成本并提升效率 。通导一体化则通过通信链路增强导航信号的精度和可靠性 。

  ‍“端—管—云”协同

  端侧:飞行器作为移动节点,执行感知、定位、避障并上报数据。

  管侧:由通信、感知、导航、气象等网络构成的信息管道,负责数据的可靠传输与基础服务提供。

  云侧:监管服务平台和算力中心,进行数据汇聚、融合分析、智能决策和全局调度 。

  三者深度融合,形成一个从数据采集、传输、处理到反馈控制的智能闭环 。

  总结

  综上所述,低空智联网是一个功能复杂而集成的系统。它从基础的“通信、感知、导航、气象、算力”五网出发 ,构建起“泛在连接、全域感知、智能计算”的核心能力 ,并最终在应用层实现飞行管控、安全防护等高级功能 。其功能设计始终围绕保障安全、提升效率、赋能应用三大目标展开,通过多网融合、技术一体化和架构协同,为低空经济的各类场景提供坚实的数字化底座 。

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