低空安全天網(wǎng)工程的發(fā)展與探討

王 浩，馮登超，王亦楠，杜振坤

(1.流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100038;2.山東警察學(xué)院 警用無(wú)人機(jī)戰(zhàn)訓(xùn)研究中心，濟(jì)南 250200; 3.國(guó)務(wù)院發(fā)展研究中心，北京 100010;4.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院，北京 100000)

0 引言

無(wú)人機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，深刻改變著戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)，影響著世界政治經(jīng)濟(jì)局勢(shì)，改變著人類的生產(chǎn)生活。如何應(yīng)對(duì)無(wú)人機(jī)時(shí)代的來(lái)臨，與時(shí)俱進(jìn)開展低空安全研究，發(fā)展低空安全產(chǎn)業(yè)，不僅決定著國(guó)家安全，還影響著經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的全局，已是當(dāng)前激烈國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)下的戰(zhàn)略要地之一。

我國(guó)的“總體國(guó)家安全觀”包括11個(gè)方面，即政治安全、國(guó)土安全、軍事安全、經(jīng)濟(jì)安全、文化安全、社會(huì)安全、科技安全、信息安全、生態(tài)安全、資源安全和核安全。低空安全涉及國(guó)家安全的所有領(lǐng)域。無(wú)人機(jī)時(shí)代的來(lái)臨，給每個(gè)安全領(lǐng)域都創(chuàng)造了新的機(jī)遇，也提出了新的挑戰(zhàn)。

2020年，亞美尼亞和阿塞拜疆的軍事沖突中，阿塞拜疆投入多架無(wú)人機(jī)單向殺傷對(duì)方的地面裝甲目標(biāo)。2021年，土耳其出動(dòng)多架察打一體無(wú)人機(jī)對(duì)敘利亞空襲，摧毀了敘利亞多個(gè)地面目標(biāo)。2022年，俄烏軍事沖突中，無(wú)人機(jī)在戰(zhàn)術(shù)層面展示了強(qiáng)大的偵察監(jiān)視能力。在未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)中，如果作為防御一方擁有更多的先進(jìn)無(wú)人機(jī)，具備完整的低空防御系統(tǒng)，對(duì)方如果缺乏先進(jìn)的防空手段和電子戰(zhàn)能力，其陸軍和坦克集群就會(huì)受到降維打擊，戰(zhàn)爭(zhēng)的態(tài)勢(shì)和走向會(huì)完全不同。

我國(guó)奉行防御性國(guó)防政策，低空安全天網(wǎng)工程，作為一種國(guó)防防御戰(zhàn)略的全新思路，完全契合這一基本政策。

低空安全天網(wǎng)工程不但是一個(gè)軍事戰(zhàn)略防御工程，具有加強(qiáng)國(guó)防建設(shè)的重要作用，更是一項(xiàng)維護(hù)社會(huì)秩序、保證人民安全、發(fā)展低空經(jīng)濟(jì)的創(chuàng)新工程。

低空安全天網(wǎng)工程是一個(gè)以低空空域?yàn)榛?，由無(wú)人機(jī)和飛行器監(jiān)管、監(jiān)視、預(yù)警與識(shí)別系統(tǒng)、攔截系統(tǒng)以及指揮、控制和通訊系統(tǒng)組成的立體數(shù)字化系統(tǒng)工程。

世界各國(guó)都在進(jìn)行低空安全研究，中國(guó)在這一領(lǐng)域的研究處于領(lǐng)先地位[1]，低空安全天網(wǎng)工程的概念和理論由中國(guó)學(xué)者率先提出。通過(guò)低空安全天網(wǎng)工程的實(shí)施，將帶動(dòng)一批諸如無(wú)人機(jī)、低空監(jiān)管、雷達(dá)監(jiān)測(cè)、激光、微電子、計(jì)算機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)組成的高技術(shù)群的發(fā)展，并進(jìn)一步促進(jìn)在經(jīng)濟(jì)、軍事、科學(xué)技術(shù)等方面的自主創(chuàng)新研究。

低空空域作為一種天然的資源，如同土地、河流和海洋一樣，是一個(gè)國(guó)家自然資源的重要組成部分，具有稀缺性[2]。低空空域的特殊性是指其雖然可以重復(fù)利用，但仍屬于流量資源，對(duì)其利用必須是即時(shí)的，并且可以通過(guò)科學(xué)管理提高低空空域資源的利用率。隨著低空產(chǎn)業(yè)的迅速崛起，低空空域資源的稀缺性、重要性已經(jīng)被越來(lái)越多的人所認(rèn)可，將固定的、有限的、處于閑置狀態(tài)的低空空域資源轉(zhuǎn)化為能創(chuàng)造市場(chǎng)價(jià)值的經(jīng)濟(jì)資源已經(jīng)成為世界各國(guó)的共識(shí)。

2019年11月，美國(guó)紐約州宣布建成了全美首條無(wú)人駕駛飛機(jī)測(cè)試走廊。2019年，美國(guó)低空產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造了2 470億美元的經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)，提供了約120萬(wàn)個(gè)就業(yè)崗位。2022年，美國(guó)眾議院批準(zhǔn)2.25億美元無(wú)人機(jī)巡檢/無(wú)人機(jī)低空交通專項(xiàng)基金，用于無(wú)人機(jī)運(yùn)營(yíng)和空中交通配套設(shè)施建設(shè)，擬定從2024年開始無(wú)人機(jī)低空交通運(yùn)營(yíng)。美國(guó)企業(yè)航空聯(lián)盟表示，如果低空交通運(yùn)營(yíng)和后續(xù)技術(shù)航空服務(wù)供應(yīng)商得到支持，將有潛力創(chuàng)造近30萬(wàn)個(gè)就業(yè)崗位，到2035年，每年創(chuàng)造1 150億美元的企業(yè)產(chǎn)值。在無(wú)人機(jī)運(yùn)營(yíng)發(fā)展的同時(shí)，為了確保低空安全，2022年4月，美國(guó)白宮網(wǎng)站發(fā)布《國(guó)內(nèi)反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)國(guó)家行動(dòng)》，用于指導(dǎo)美國(guó)國(guó)內(nèi)機(jī)構(gòu)應(yīng)對(duì)本土日益嚴(yán)峻的低空安全威脅。2022年5月，德國(guó)政府劃撥8 600萬(wàn)歐元資助低空空中交通計(jì)劃項(xiàng)目，用于保障低空運(yùn)營(yíng)。為了應(yīng)對(duì)低空安全問(wèn)題，2018年至今，德國(guó)交通部和警察局等聯(lián)合開展了無(wú)人機(jī)防御系統(tǒng)研發(fā)。

在市場(chǎng)和政策的雙輪驅(qū)動(dòng)下，我國(guó)的低空產(chǎn)業(yè)得到快速發(fā)展，特別是民用無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，處于全球領(lǐng)先地位[3]。2020年，全球無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)規(guī)模94億美元，我國(guó)無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)規(guī)模約75.8億美元。截至2021年，我國(guó)有人駕駛航空器飛行118.2萬(wàn)小時(shí)；無(wú)人機(jī)運(yùn)營(yíng)企業(yè)1.27萬(wàn)家，實(shí)時(shí)飛行約3.86億架次，飛行時(shí)長(zhǎng)月1 668.9萬(wàn)小時(shí)；警用航空中，警用直升機(jī)發(fā)展到近百架，警用無(wú)人機(jī)超過(guò)1萬(wàn)架。為了保障低空產(chǎn)業(yè)的安全有序發(fā)展，我國(guó)學(xué)者和科研工作者先后低空安全領(lǐng)域開展了一系列的探索研究工作。2015年，我國(guó)首次提出了低空安全走廊框架[4]，先后開展了多項(xiàng)有關(guān)低空安全走廊的理論研究和探索工作[5]，召開了低空安全產(chǎn)業(yè)峰會(huì)等學(xué)術(shù)研討會(huì)，建立了低空安全走廊相關(guān)研究機(jī)構(gòu)，出版了《目標(biāo)防護(hù)與低空安全》?？?、《低空安全走廊理論與應(yīng)用》等科教書籍。2017年，中國(guó)科學(xué)院地理所與民航局及企業(yè)聯(lián)合開展了低空公共航路規(guī)劃研究[6]。2017年云南警官學(xué)院成立了無(wú)人駕駛航空器管理及應(yīng)用協(xié)同創(chuàng)新中心，開展低空安全實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用。2017年，中國(guó)人民公安大學(xué)成立中國(guó)低空安全研究中心，開展了低空安全的法律法規(guī)研究。2019年，南京航空航天大學(xué)人文社科學(xué)院開展了低空空域管理改革的法理研究。2020年，南京多基觀測(cè)技術(shù)研究院成立了低空安全走廊研究中心，開展低空安全走廊技術(shù)和應(yīng)用探索。2021年，中國(guó)電科集團(tuán)開始打造低空安全走廊，服務(wù)低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展。2022年，山東管理學(xué)院建立了人工智能與低空安全走廊產(chǎn)業(yè)研究所，開展低空安全產(chǎn)業(yè)研究。中國(guó)人民警察大學(xué)、鐵道警察學(xué)院、南京森林警察學(xué)院、山東警察學(xué)院等探索了警用無(wú)人機(jī)與低空安全管理相關(guān)的人才培養(yǎng)機(jī)制。航天神州飛行器有限公司、四川九洲空管公司、中急管科技公司等企業(yè)等企業(yè)開展了低空安全管理與反制系統(tǒng)研制工作。各軍兵種實(shí)現(xiàn)了低空安全防御和低空巡查、軍事打擊一體化的作戰(zhàn)用途。2022年，國(guó)務(wù)院印發(fā)《“十四五”現(xiàn)代綜合交通運(yùn)輸體系發(fā)展規(guī)劃》，提出了優(yōu)化航路航線網(wǎng)絡(luò)、加強(qiáng)軍民航空管理基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的建議，為低空安全天網(wǎng)工程建設(shè)提供了政策保障。2022年，國(guó)務(wù)院印發(fā)《“十四五”國(guó)家安全生產(chǎn)規(guī)劃》，提出加強(qiáng)無(wú)人機(jī)管控，防范化解重大安全風(fēng)險(xiǎn)，為低空安全天網(wǎng)工程建設(shè)注入了動(dòng)力。

在十四五國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，開展低空安全天網(wǎng)工程，建設(shè)覆蓋低空空域、具備過(guò)濾功能的低空天網(wǎng)，過(guò)濾各類非法入侵的飛行器等低空威脅，將保障我國(guó)低空空域的安全運(yùn)營(yíng)。同時(shí)，結(jié)合低空安全天網(wǎng)工程，建設(shè)一批軍民兩用的低空停機(jī)坪和通航機(jī)場(chǎng)、低空飛行機(jī)隊(duì)、機(jī)務(wù)維修與機(jī)務(wù)保障力量，可以有效填補(bǔ)軍用機(jī)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)的空白，有利于隔離敵對(duì)勢(shì)力的空中入侵，加強(qiáng)國(guó)防交通運(yùn)輸能力、增強(qiáng)低空后備人才儲(chǔ)備、輔助軍隊(duì)完成軍事任務(wù)，在國(guó)防和軍事領(lǐng)域發(fā)揮特殊作用。

以下將結(jié)合我國(guó)低空空域發(fā)展現(xiàn)狀和特點(diǎn)，探索低空安全天網(wǎng)工程的總體架構(gòu)。

1 總體架構(gòu)

基于我國(guó)低空產(chǎn)業(yè)發(fā)展與低空安全管理的現(xiàn)狀，探索了低空安全天網(wǎng)工程的構(gòu)建方法。

低空安全天網(wǎng)工程的總體架構(gòu)如圖1所示。由圖1可知，低空安全天網(wǎng)工程的總體架構(gòu)包括工程建設(shè)需求、核心技術(shù)體系、原型試驗(yàn)場(chǎng)建設(shè)、應(yīng)用場(chǎng)景示范、人才培養(yǎng)體系、驗(yàn)收與考核等內(nèi)容。

圖1 總體架構(gòu)

低空安全天網(wǎng)工程建設(shè)需求包括國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)、飛行器導(dǎo)航性能、低空通信網(wǎng)絡(luò)[7]、飛行器設(shè)計(jì)與管理、低空空域環(huán)境保護(hù)、低空法律法規(guī)需求[8]等內(nèi)容。核心技術(shù)體系包括低空飛行流量管理、低空安全走廊與航路網(wǎng)規(guī)劃[9-10]、北斗導(dǎo)航與地基增強(qiáng)系統(tǒng)、基于廣播自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視(ADS-B，automatic dependent surveillance broadcast)的低空監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)安全保障機(jī)制、航天遙感與航空遙感技術(shù)[11-12]、低空安全防范技術(shù)[13]以及飛行事故征候、事故調(diào)查與處置等。其中，低空安全防范部分，突破了傳統(tǒng)的無(wú)人機(jī)反制思路的局限性，結(jié)合低空安全運(yùn)營(yíng)的需求，探索低空安全防范策略，避免了無(wú)人機(jī)反制可能引起的低空次生災(zāi)害。

原型試驗(yàn)場(chǎng)建設(shè)，包括試驗(yàn)場(chǎng)分類、軟硬件平臺(tái)建設(shè)及系統(tǒng)部署方案。在應(yīng)用場(chǎng)景示范中，包括低空交通運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景以及低空安全管理場(chǎng)景。其中，在試驗(yàn)場(chǎng)的測(cè)試中，增加了數(shù)據(jù)傳輸安全與存儲(chǔ)安全測(cè)試環(huán)節(jié)，確保低空安全天網(wǎng)工程中的數(shù)據(jù)安全。

低空安全教育與人培養(yǎng)體系搭建，包括低空安全科普教育與人才培養(yǎng)。其中，低空安全科普教育包括科普基地的低空安全宣傳方式以及科普教材開發(fā)。低空安全人才培養(yǎng)機(jī)制包括院校人才培養(yǎng)與行業(yè)級(jí)人才培養(yǎng)機(jī)制的探索，重點(diǎn)討論了產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的人才培養(yǎng)策略。

低空安全天網(wǎng)工程的驗(yàn)收與考核，包括驗(yàn)收程序和考核指標(biāo)。其中，驗(yàn)收程序重點(diǎn)介紹了驗(yàn)收步驟，在考核指標(biāo)部分，探討了主要的考核指標(biāo)要求。

以下，將結(jié)合低空安全天網(wǎng)工程的總體架構(gòu)，分別介紹低空安全天網(wǎng)工程的主要特征與建設(shè)要素。

1.1 主要特征

低空安全天網(wǎng)工程，是以低空空域的日常運(yùn)營(yíng)、生產(chǎn)、生活及安全保障作為主要發(fā)展目標(biāo)，呈現(xiàn)立體性、區(qū)域性、融合性、廣泛性等特點(diǎn)。

1)立體性：低空空域是指垂直范圍真高3 000米(含)以下的活動(dòng)空間，它將人類的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)由地面向空中延伸、由平面經(jīng)濟(jì)向立體經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變，形成三維空間的立體經(jīng)濟(jì)形態(tài)。低空安全天網(wǎng)工程，是在三維空間的立體經(jīng)濟(jì)形態(tài)背景下開展的低空基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

2)區(qū)域性：低空安全天網(wǎng)工程建設(shè)，采用分布式路網(wǎng)建設(shè)，類似地面公路建設(shè)，具有小規(guī)模、小范圍、分散性等特點(diǎn)，呈現(xiàn)出明顯的地域性和區(qū)域性特征，對(duì)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生帶動(dòng)效應(yīng)的同時(shí)，也受當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件的影響和制約。

3)融合性：低空安全天網(wǎng)工程的主要作用除了軍事應(yīng)用、警務(wù)應(yīng)用、海關(guān)緝私和通用航空等低空交通運(yùn)輸及多樣化行業(yè)應(yīng)用服務(wù)，還包括低空安全管理服務(wù)。

4)廣泛性：低空安全天網(wǎng)中的運(yùn)行主體、飛行器種類以及應(yīng)用行業(yè)具有廣泛性。低空運(yùn)行主體包括企事業(yè)單位，政府機(jī)關(guān)、公民個(gè)人等；低空飛行器種類具有廣泛性，包括飛行汽車、飛行背包、固定翼無(wú)人機(jī)、多旋翼無(wú)人機(jī)、無(wú)人直升機(jī)、動(dòng)力傘、三角翼、熱氣球、飛艇等各類有人駕駛航空器和無(wú)人駕駛航空器；低空運(yùn)行行業(yè)包括軍用航空、警用航空、低空交通、低空公共服務(wù)和管理、低空旅游、低空物流、低空電力巡線、低空體育運(yùn)動(dòng)、低空安全防范、農(nóng)業(yè)植保、低空環(huán)境監(jiān)測(cè)等。

1.2 建設(shè)要素

低空安全天網(wǎng)工程的建設(shè)，需要遵循低空主權(quán)和數(shù)據(jù)主權(quán)原則，堅(jiān)持我國(guó)低空安全與信息化發(fā)展并重的建設(shè)思路。

從全球地沿格局分析，我國(guó)疆域廣闊，周邊分布國(guó)家數(shù)量較多。隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的陸地巡控方式已經(jīng)不再適應(yīng)新形勢(shì)的邊境安全防控需求，急需構(gòu)建具有邊境低空防護(hù)功能的低空安全天網(wǎng)。

從中華民族復(fù)興的歷史使命分析，我國(guó)是最早發(fā)明了飛行器(風(fēng)箏)的國(guó)家，萬(wàn)戶飛天等故事以及當(dāng)前我國(guó)航空事業(yè)工作者的工作積累為構(gòu)建低空安全天網(wǎng)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

從空間安全分析，無(wú)人機(jī)在突破低空防護(hù)，精準(zhǔn)打擊軍事目標(biāo)的作用越來(lái)越明顯，低空安全是現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)成敗的焦點(diǎn)，構(gòu)建低空安全天網(wǎng)具有重要的軍事意義。從低空安全體系分析，低空安全體系包括了低空法律法規(guī)建設(shè)、飛行器安全保障、低空道路建設(shè)、低空運(yùn)營(yíng)保障環(huán)境建設(shè)、低空安全防控管理等，構(gòu)建低空安全天網(wǎng)將是低空安全領(lǐng)域的重要組成部分。

從低空安全天網(wǎng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式分析，現(xiàn)有的低空基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)逐步完善，低空管理技術(shù)日趨成熟，無(wú)人機(jī)反制設(shè)備的研究與應(yīng)用也日趨完善[14]。開展低空安全天網(wǎng)工程建設(shè)，具備現(xiàn)實(shí)的可行性。

低空安全天網(wǎng)工程的建設(shè)要素如圖2所示。

圖2 建設(shè)要素

由圖2可知，低空安全天網(wǎng)工程的建設(shè)要素主要包括政策要素、安全要素、空域要素、技術(shù)要素和市場(chǎng)要素。以下將分別介紹上述建設(shè)要素。

1)政策要素：低空安全天網(wǎng)工程，除了中央政府的正常經(jīng)費(fèi)扶持，地方政府在加強(qiáng)低空安全產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)培育、政府購(gòu)買低空服務(wù)、優(yōu)化低空營(yíng)商環(huán)境等方面將更多發(fā)揮作用。

2)安全要素：低空安全天網(wǎng)工程，要以數(shù)據(jù)主權(quán)為原則，安全運(yùn)營(yíng)為底線。既要充分保障空防安全的基礎(chǔ)上保證飛行安全和公共安全，也要遵循安全發(fā)展客觀規(guī)律，結(jié)合國(guó)情合理確定安全指標(biāo)，合理制定相關(guān)政策，科學(xué)把握發(fā)展與安全的關(guān)系。在低空安全天網(wǎng)工程建設(shè)中，可以探索建立低空安全等級(jí)保護(hù)制度，低空運(yùn)營(yíng)產(chǎn)品和服務(wù)安全制度、關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行安全保護(hù)制度、低空安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估制度、威脅低空安全事件應(yīng)急預(yù)案制度、低空安全監(jiān)測(cè)和信息通報(bào)制度、用戶信息保護(hù)制度、關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施重要數(shù)據(jù)境內(nèi)保存制度。

3)空域要素：低空空域是低空安全天網(wǎng)工程建設(shè)的關(guān)鍵要素。低空安全天網(wǎng)的關(guān)鍵是低空空域的安全和高效使用。如何發(fā)揮飛行器運(yùn)營(yíng)部門和政府在低空空域管理中的角色和作用，減輕部隊(duì)空管壓力，提高空域使用效率，是低空安全天網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵。

4)技術(shù)要素：低空安全天網(wǎng)工程建設(shè)，需要多方技術(shù)做支撐。我國(guó)民用無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)，基于技術(shù)上的國(guó)產(chǎn)化優(yōu)勢(shì)，在全球占據(jù)領(lǐng)先地位。有人機(jī)依賴進(jìn)口的現(xiàn)象較為明顯，需要在技術(shù)上補(bǔ)短板，實(shí)現(xiàn)高效協(xié)調(diào)發(fā)展。除了硬件技術(shù)，人工智能和數(shù)字孿生技術(shù)等技術(shù)，是低空安全天網(wǎng)工程建設(shè)的重要技術(shù)保障。

5)市場(chǎng)要素：開展低空安全天網(wǎng)工程建設(shè)，是發(fā)展低空產(chǎn)業(yè)的根本保障。我國(guó)低空空域開發(fā)，呈現(xiàn)無(wú)人機(jī)市場(chǎng)蓬勃發(fā)展的局面。除了大力發(fā)展警用航空、政務(wù)服務(wù)、應(yīng)急救援[15]、低空旅游以外，需要要積極鼓勵(lì)消費(fèi)類低空發(fā)展[16]，激發(fā)市場(chǎng)潛力。低空安全天網(wǎng)工程建設(shè)，將為無(wú)人機(jī)市場(chǎng)發(fā)展提供有力的保障。

2 核心技術(shù)體系

2.1 飛行流量管理

低空飛行流量管理是低空安全天網(wǎng)工程中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，包括飛行流量管理運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)建設(shè)和低空交通秩序建設(shè)兩部分。

在低空交通秩序方面，需要科學(xué)規(guī)劃低空空域結(jié)構(gòu)，建立有序的空中交通秩序，在可接受的空中交通安全水平前提下，最大限度地增加低空飛行流量。低空飛行流量管理，是結(jié)合低空飛行器在飛行前、飛行中、飛行后三個(gè)階段進(jìn)行飛行流量管理，包括低空空域容量增加和低空交通流量調(diào)整。

在飛行流量管理機(jī)構(gòu)方面，需要建立低空飛行流量管理機(jī)構(gòu)和運(yùn)營(yíng)中心，包括全國(guó)低空飛行流量管理部門、地區(qū)飛行流量管理部門、低空運(yùn)營(yíng)企業(yè)運(yùn)控中心，如圖3所示。

由圖3可知，全國(guó)低空飛行流量管理中心，包括通信交互、態(tài)勢(shì)顯示、規(guī)劃審定等內(nèi)容。區(qū)域低空飛行流量管理部門的功能包括通信交互、監(jiān)視預(yù)測(cè)、協(xié)同建模、協(xié)同推理。低空運(yùn)營(yíng)企業(yè)運(yùn)控中心的功能包括通信交互、態(tài)勢(shì)顯示和協(xié)同轉(zhuǎn)換。

圖3 低空飛行流量管理機(jī)制

在低空飛行流量管理中，側(cè)重于在信息協(xié)同和共享模式下，對(duì)飛行流量管理復(fù)雜決策過(guò)程建模，探索低空飛行流量管理部門、飛行器運(yùn)營(yíng)企業(yè)的協(xié)同流量管理策略，改進(jìn)運(yùn)行模式，提高低空運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)的局部運(yùn)行效率。

此外，低空空域容量、飛行流量具有動(dòng)態(tài)性和隨機(jī)性[17]，現(xiàn)有飛行流量管理機(jī)制下，若航路擁堵發(fā)生時(shí)，所屬區(qū)域飛行流量管理部門需要承擔(dān)主要協(xié)調(diào)工作，制定并發(fā)布特定的流量管理措施，調(diào)整航路容量、流量匹配情況，保障飛行器的安全、有序通行。低空飛行流量管理的核心思想是控制擁堵航路的飛行流量，匹配當(dāng)前空域的低空航路流量。因此，可以應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)，構(gòu)建與實(shí)際空域環(huán)境接近的虛擬與顯示交互仿真平臺(tái)，進(jìn)行實(shí)時(shí)飛行流量監(jiān)測(cè)。

2.2 飛行器實(shí)時(shí)控制

飛行器低空實(shí)時(shí)控制，是指飛行器低空協(xié)同運(yùn)行，可以在保障飛行器低空安全運(yùn)行、減少管制員工作負(fù)荷的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)飛行器自適應(yīng)運(yùn)行調(diào)整，提高飛行器在低空安全走廊中的航路利用率，改進(jìn)航路流量管理方案的執(zhí)行效率[12]。

現(xiàn)有雷達(dá)管制條件下，通常由管制員利用雷達(dá)監(jiān)視飛行器的運(yùn)行，確定飛行器的位置，辨認(rèn)飛行器的類型和號(hào)碼，調(diào)整飛行器間隔。低空飛行器安裝了ADS-B、空地?cái)?shù)據(jù)鏈等載荷，將會(huì)定期對(duì)外發(fā)送自身的狀態(tài)參數(shù)，接收其它飛行器發(fā)送的廣播信息，通過(guò)動(dòng)態(tài)信息的交互實(shí)現(xiàn)對(duì)周圍空中交通態(tài)勢(shì)的詳細(xì)了解。此外，結(jié)合人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)，未來(lái)飛行器將具備自動(dòng)間隔調(diào)整的能力，自主避讓雷暴等惡劣天氣，降低尾流間隔標(biāo)準(zhǔn)，在保障空域系統(tǒng)安全運(yùn)行的同時(shí)，自動(dòng)調(diào)整飛行間隔，降低沖突發(fā)生概率、提高航路吞吐量，從運(yùn)行層面提升低空運(yùn)行效率。

2.3 低空安全走廊與航路規(guī)劃

隨著低空飛行器數(shù)量的增加，同一區(qū)域同一高度的低空飛行器發(fā)生碰撞的風(fēng)險(xiǎn)將會(huì)大大增加。借鑒地面道路修建和地面交通建設(shè)的思想，開展低空安全天網(wǎng)建設(shè)，結(jié)合低空安全走廊理論，修建低空高速公路，安裝虛擬紅綠燈，設(shè)定低空交通規(guī)則，是確保無(wú)人機(jī)在低空空域有序、高效和安全運(yùn)營(yíng)的重要內(nèi)容，也是我國(guó)低空空域資源精細(xì)化開發(fā)和利用的重要基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

低空環(huán)境復(fù)雜，限制低空飛行器安全飛行的自然要素或人文地理要素較多[18]。因此，在低空航路建設(shè)中，需要充分利用低空氣象數(shù)據(jù)、移動(dòng)基站分布數(shù)據(jù)、停機(jī)坪或機(jī)場(chǎng)位置等各類靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)[19]，融合已有的公路網(wǎng)、水運(yùn)網(wǎng)、移動(dòng)基站分布，利用地面基礎(chǔ)設(shè)施，逐級(jí)優(yōu)化航路及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建低空高速公路網(wǎng)絡(luò)。

為了保障低空飛行活動(dòng)的安全，需要結(jié)合實(shí)地調(diào)查，在低空高速公路中進(jìn)行飛行區(qū)域環(huán)境的真實(shí)性檢驗(yàn)和精度校正，沿航路測(cè)試信號(hào)覆蓋情況和飛行器的通信能力[20]，監(jiān)測(cè)通信鏈路參數(shù)[21]、局部氣候環(huán)境建模精度以及城市建筑、道路交通、市政基礎(chǔ)設(shè)施、地形、電網(wǎng)高塔等各種地理信息的準(zhǔn)確度等。

2.4 國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)視技術(shù)

低空安全天網(wǎng)工程的空域監(jiān)視中，采用國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星組網(wǎng)技術(shù)可以提供全球覆蓋的一體化、冗余備份的飛行應(yīng)用，增強(qiáng)低空空域中飛行器的通信、導(dǎo)航和監(jiān)視的精度，實(shí)現(xiàn)空中情報(bào)信息的主動(dòng)服務(wù)。

國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星組網(wǎng)監(jiān)視，包括通信衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航與地基增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)、遙感衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、星載ADS-B監(jiān)視組網(wǎng)等。它能夠?yàn)榈涂蘸偷孛嬗脩籼峁╆P(guān)于低空飛行器飛行位置、天氣、低空飛行流量等低空交通狀況的實(shí)時(shí)綜合性信息，使用戶能夠通過(guò)具備一體化運(yùn)營(yíng)功能的低空安全天網(wǎng)，發(fā)現(xiàn)和監(jiān)測(cè)異常情況的出現(xiàn)，及時(shí)調(diào)整低空安全走廊中的各級(jí)航路，在確保飛行安全的情況下增加低空空域容量和使用效率。

低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)由衛(wèi)星廣播分發(fā)子網(wǎng)、寬帶衛(wèi)星通信子網(wǎng)、綜合業(yè)務(wù)子網(wǎng)、控制分系統(tǒng)和加密分系統(tǒng)組成。運(yùn)用低軌通信衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，可以有效保障飛行器間及飛行器與地面端的通信。

北斗導(dǎo)航系統(tǒng)由空間子系統(tǒng)、地面監(jiān)控子系統(tǒng)和用戶子系統(tǒng)組成。北斗增強(qiáng)系統(tǒng)包括地基增強(qiáng)系統(tǒng)與星基增強(qiáng)系統(tǒng)。運(yùn)用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航與北斗增強(qiáng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，可以確定運(yùn)動(dòng)物體在海平面和地平面的位置，進(jìn)行二維定位，還可以對(duì)低空飛行器進(jìn)行導(dǎo)航，確定飛行器的三維位置。飛行器安裝北斗高精度接收機(jī)，通過(guò)地面基準(zhǔn)站網(wǎng)，利用衛(wèi)星、移動(dòng)通信、數(shù)字廣播等播發(fā)手段，在服務(wù)區(qū)域內(nèi)可提供分米級(jí)和厘米級(jí)實(shí)時(shí)高精度導(dǎo)航定位服務(wù)[22]。

遙感衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，是已發(fā)射的各類遙感系列衛(wèi)星提供的遙感數(shù)據(jù)服務(wù)。通過(guò)衛(wèi)星遙感技術(shù)[23]，可以獲得低空運(yùn)營(yíng)區(qū)域的大尺度地形地貌數(shù)據(jù)[24-25]，實(shí)現(xiàn)對(duì)地觀測(cè)，輔助飛行驗(yàn)證、功能驗(yàn)證、測(cè)圖精度驗(yàn)證等。

星載ADS-B監(jiān)視組網(wǎng)，是通過(guò)衛(wèi)星搭載高靈敏度 ADS- B 接收機(jī)，接收地面航空器信號(hào),并轉(zhuǎn)發(fā)到地面站進(jìn)行分析、處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)覆蓋區(qū)域內(nèi)的低空目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控的目的。星載 ADS-B 系統(tǒng)包括機(jī)載 ADS-B 信號(hào)發(fā)射機(jī)、低軌衛(wèi)星和地面站三部分構(gòu)成。星載ADS-B系統(tǒng)是低空空管數(shù)據(jù)鏈的重要內(nèi)容。通過(guò)星載ADS-B，低空數(shù)據(jù)鏈可以不受地域限制，接收飛行器的機(jī)載ADS-B數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行全過(guò)程的監(jiān)視與服務(wù)，保障飛行安全，減少飛行費(fèi)用，提高飛行效率和服務(wù)水平。因此，星載ADS-B能夠用于低空軍事目標(biāo)的監(jiān)控與偵察、低空交通管理、應(yīng)急搜救、低空物流監(jiān)控等。

2.5 低空安全防范

為了確保低空空域的安全運(yùn)營(yíng)，需要制訂低空安全探測(cè)感知及反制設(shè)備聯(lián)網(wǎng)接入標(biāo)準(zhǔn)體系，建設(shè)省、市低空安全防范聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)已建和未來(lái)新建系統(tǒng)和設(shè)備的全面安全規(guī)范接入管理，實(shí)現(xiàn)感知數(shù)據(jù)的融合共享；在低空安全天網(wǎng)工程中開展空間安全大腦建設(shè)，用大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)轄區(qū)空間安全的融合感知及預(yù)警預(yù)測(cè)，與省、市城市大腦無(wú)縫對(duì)接，服務(wù)城市立體化安全防控和城市應(yīng)急管理體系，構(gòu)建城市多層次、全天候、立體化防控體系。提升城市管理、風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)、應(yīng)急處置等各領(lǐng)域精細(xì)化治理水平，促進(jìn)實(shí)現(xiàn)社會(huì)治理的現(xiàn)代化。

低空安全防范體系架構(gòu)包括基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、支撐層、應(yīng)用層、展示層、用戶層。基礎(chǔ)設(shè)施層，包括計(jì)算資源、數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)和操作系統(tǒng)，兼容目前主流服務(wù)器及硬件資源。數(shù)據(jù)層主要包括地理信息數(shù)據(jù)、無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)、民航數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、法律法規(guī)庫(kù)、預(yù)案庫(kù)、案例庫(kù)、風(fēng)險(xiǎn)目標(biāo)庫(kù)等。支撐層包括數(shù)據(jù)總線、空間安全信息承載平臺(tái)、資源交換共享服務(wù)平臺(tái)，用于接入融合底層數(shù)據(jù)、外部數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)等，同時(shí)提供一套完整的對(duì)上層應(yīng)用提供可視化[26]、流程、邏輯進(jìn)行支撐輔助的服務(wù)。應(yīng)用層包括無(wú)人機(jī)管理應(yīng)用系統(tǒng)、空間安全管控子系統(tǒng)、低空態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)[27]、運(yùn)維服務(wù)系統(tǒng)等。展示層包括Web端、大屏幕、手機(jī)App等。

2.6 飛行事故征候與處置

低空飛行事故征候，是指在低空安全數(shù)字化天網(wǎng)中的飛行器在飛行中發(fā)生的嚴(yán)重危及飛行安全，但尚未構(gòu)成飛行事故的事件。飛行問(wèn)題是指在低空飛行中發(fā)生的危及飛行安全，但尚未構(gòu)成低空飛行事故征候的事件。當(dāng)發(fā)生低空飛行事故征候或低空飛行問(wèn)題時(shí)，應(yīng)當(dāng)查明原因、落實(shí)責(zé)任后，才能繼續(xù)飛行。

在低空飛行事故調(diào)查時(shí)，要求堅(jiān)持實(shí)事求是的原則，深入調(diào)查，廣泛搜集飛行事故相關(guān)材料，客觀、公正、全面地做出結(jié)論，提出預(yù)防事故的措施建議。

低空飛行事故的調(diào)查內(nèi)容包括事故地點(diǎn)的經(jīng)緯度及標(biāo)高數(shù)據(jù)、飛行參數(shù)記錄、空地通話錄音(有人駕駛飛行器)、一次雷達(dá)數(shù)據(jù)記錄、空管雷達(dá)數(shù)據(jù)記錄、機(jī)載告警信息記錄、飛行實(shí)施傳輸監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)等。

在低空飛行事故處理中，需要客觀記錄事故調(diào)查工作中獲得的各類數(shù)據(jù)和資料，分析事故原因，支持事故暴露的問(wèn)題和教訓(xùn)，提出預(yù)防同類事故和改進(jìn)工作的措施意見。

2.7 低空安全教育與人才培養(yǎng)

在低空安全天網(wǎng)工程建設(shè)中，除了低空運(yùn)營(yíng)平臺(tái)及飛行器監(jiān)測(cè)與管控設(shè)施軟硬件建設(shè)，還需要加強(qiáng)低空安全的科普和教育工作。

在學(xué)校開展低空安全教育，是在校大學(xué)生獲取低空安全知識(shí)的最主要渠道，可以采取各類線上線下活動(dòng)開展低空安全宣傳教育，舉辦低空安全講座、培訓(xùn)、征文、知識(shí)競(jìng)賽等校園活動(dòng)，把對(duì)學(xué)生的自我教育、自我管理、自我服務(wù)延伸至低空安全教育中。

在低空安全教育的社會(huì)公益層面，可以借助官方微信、微博、網(wǎng)站、廣播、校報(bào)、宣傳欄、櫥窗等渠道，廣泛開展低空安全意識(shí)和防護(hù)技能方面的各類公益宣傳教育，鼓勵(lì)朋輩互育、個(gè)人自育，推動(dòng)朋輩互育、個(gè)人自育與學(xué)校教育的有機(jī)協(xié)同，形成整合效應(yīng)。同時(shí)，要強(qiáng)化網(wǎng)上互動(dòng)交流，為大眾開辟線上答疑渠道，提高低空安全宣傳教育內(nèi)容對(duì)大眾的吸引力，使得人們自覺養(yǎng)成遵守低空安全規(guī)則的習(xí)慣。

在低空專業(yè)人才培養(yǎng)方面，需要成立專門人才培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)，撰寫低空安全人才培養(yǎng)規(guī)劃及具體方案，進(jìn)一步完善各類規(guī)章標(biāo)準(zhǔn)，加快擬定標(biāo)準(zhǔn)制定計(jì)劃，形成制定程序和階段性目標(biāo)。同時(shí)，在人才培養(yǎng)中，要求加快低空安全專業(yè)人員培訓(xùn)，不斷提高專業(yè)人員的質(zhì)量和素質(zhì)。

國(guó)內(nèi)普通高校、職業(yè)學(xué)院及低空相關(guān)行業(yè)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，是培養(yǎng)低空安全專業(yè)人才的中堅(jiān)力量。為滿足低空產(chǎn)業(yè)發(fā)展的人才需求缺口，院校需要關(guān)注低空人才供需市場(chǎng)對(duì)人才質(zhì)量的新變化，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，完善學(xué)科結(jié)構(gòu)，堅(jiān)持理論與實(shí)踐并重[28]，以提高低空運(yùn)營(yíng)專業(yè)服務(wù)水平和創(chuàng)新能力為核心。

行業(yè)外院校是培養(yǎng)低空安全專業(yè)人才的有力補(bǔ)充力量。為了低空產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，必須建立一套適應(yīng)并能促進(jìn)中國(guó)低空發(fā)展的、區(qū)別于運(yùn)輸航空的人才培養(yǎng)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)低空安全人才的社會(huì)化培養(yǎng)。同時(shí)，還要進(jìn)一步加強(qiáng)校企聯(lián)合，通過(guò)加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作教育，積極鼓勵(lì)通用航空企業(yè)參與到專業(yè)院校的專業(yè)設(shè)置和課程建設(shè)以及標(biāo)準(zhǔn)確定，將高職院校作為企業(yè)后備技能人才的資源庫(kù)，從而打造全方位、多層次、專業(yè)化、國(guó)際化的高素質(zhì)低空產(chǎn)業(yè)人才隊(duì)伍。

3 原型試驗(yàn)場(chǎng)建設(shè)

低空安全天網(wǎng)工程的落地應(yīng)用，需要建設(shè)具有典型地形、地勢(shì)、地貌、地沿和氣候的原型試驗(yàn)場(chǎng)。

結(jié)合試驗(yàn)場(chǎng)對(duì)飛行器的環(huán)境適應(yīng)性要求，試驗(yàn)場(chǎng)可以按照所處海拔高度分為四類試驗(yàn)場(chǎng)：平原型試驗(yàn)場(chǎng)、高原型試驗(yàn)場(chǎng)、丘陵型試驗(yàn)場(chǎng)、盆地型試驗(yàn)場(chǎng)，如圖4所示。

圖4 試驗(yàn)場(chǎng)分類

平原型試驗(yàn)場(chǎng)：將海拔高度在0～200 m的地勢(shì)平坦、面積廣闊的陸地設(shè)定為低平原試驗(yàn)場(chǎng)，海拔高度在200～500 m的勢(shì)平坦、面積廣闊的陸地選定為高平原試驗(yàn)場(chǎng)。

高原型試驗(yàn)場(chǎng)：將海拔高度在500 m以上，面積廣大，地形開闊，周邊以明顯的陡坡為界，比較完整的大面積隆起地區(qū)，選定為高原型試驗(yàn)場(chǎng)。

丘陵型試驗(yàn)場(chǎng)：將海拔高度在500 m以下，相對(duì)高度在100 m以下，地勢(shì)起伏、坡度緩和的地區(qū)，選定為丘陵型試驗(yàn)場(chǎng)。

盆地型試驗(yàn)場(chǎng)：將低于周圍山地相對(duì)凹下的地表形態(tài)的陸地，選定為盆地型試驗(yàn)場(chǎng)。

3.1 軟件平臺(tái)構(gòu)建

試驗(yàn)場(chǎng)的軟件平臺(tái)功能包括低空安全管理系統(tǒng)、低空安全防控系統(tǒng)、低空安全態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)。

試驗(yàn)場(chǎng)的低空飛行器是采用無(wú)人機(jī)作為主要飛行器，無(wú)人機(jī)低空安全管理系統(tǒng)的功能如圖5所示。

圖5 無(wú)人機(jī)低空安全管理系統(tǒng)

由圖5可知，無(wú)人機(jī)低空安全運(yùn)行管理系統(tǒng)包括身份標(biāo)識(shí)管理、飛行計(jì)劃審批、飛行環(huán)境維護(hù)、態(tài)勢(shì)監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析管理及無(wú)人機(jī)操作員信息管理模塊。

無(wú)人機(jī)低空安全運(yùn)行管理系統(tǒng)，需要覆蓋從數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)展示的全過(guò)程，支持公有云部署和私有云部署，通過(guò)數(shù)據(jù)中心的海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和大型數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和管理。系統(tǒng)應(yīng)具備支持多種云平臺(tái)能力、不同子系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入能力、不同數(shù)據(jù)通信協(xié)議處理能力和多元異構(gòu)數(shù)據(jù)管理能力[29]。

低空安全防控系統(tǒng)如圖6所示。 低空安全防控系統(tǒng)包括管控目標(biāo)管理、低空安全監(jiān)測(cè)、智能預(yù)警、指揮調(diào)度、智能預(yù)案、智能綜合分析研判、知識(shí)庫(kù)等模塊。

圖6 低空安全防控系統(tǒng)

低空安全態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)如圖7所示。 低空安全態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)包括區(qū)域管控、監(jiān)測(cè)預(yù)警、案事件展示、指揮調(diào)度、綜合分析、專題報(bào)告。

圖7 低空安全態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)

3.2 系統(tǒng)部署方案

低空安全運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)依托空地測(cè)控網(wǎng)、地面公共網(wǎng)和專網(wǎng)專線，構(gòu)建空地一體化基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，集成部署數(shù)據(jù)中心、應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的快速采集和無(wú)縫傳輸。各系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)負(fù)載進(jìn)行分析預(yù)測(cè)，提供對(duì)應(yīng)的負(fù)載平衡和安全防御措施。部署主要從業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的獲取出發(fā)，通過(guò)一套完備的硬件設(shè)備部署，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全可靠傳輸，數(shù)據(jù)通過(guò)篩選過(guò)濾后送入專網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)展示，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的綜合管控。整個(gè)部署包含硬件組成、網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)內(nèi)容和應(yīng)急保障。綜合管理中心部署涵蓋從硬件到數(shù)據(jù)到展示的每一維度，展示內(nèi)容包括了基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，增加多種數(shù)據(jù)內(nèi)容的分析結(jié)果[30-31]，增加綜合管控和計(jì)劃審批的模塊，為提高管控能力提供支撐。在部署優(yōu)先級(jí)上需要先部署基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，而后再完成其它增值數(shù)據(jù)的部署，保證部署工作開展的穩(wěn)定性和服務(wù)內(nèi)容的完整性。

低空安全管控系統(tǒng)與各探測(cè)、跟蹤、攔截設(shè)備采用統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)接口，可根據(jù)低空布防區(qū)域的實(shí)際地形地勢(shì)，選擇合適設(shè)備靈活組網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)依靠自建專網(wǎng)的形式構(gòu)建，減少防御網(wǎng)對(duì)其他網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的影響，提高網(wǎng)絡(luò)安全性和穩(wěn)定性。針對(duì)大范圍或復(fù)雜環(huán)境，也可劃分多個(gè)防御區(qū)域，各區(qū)域獨(dú)立組網(wǎng)并形成探測(cè)打擊網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)死角全方位探測(cè)攔截。系統(tǒng)對(duì)外通過(guò)專網(wǎng)接入政府、公安、上級(jí)監(jiān)管系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)消息報(bào)送和情報(bào)共享。

圖8 低空安全管控部署拓?fù)鋱D

由低空安全管控系統(tǒng)的拓樸圖可知，基于無(wú)線電探測(cè)設(shè)備和無(wú)線電全向干擾設(shè)備的低空目標(biāo)防御系統(tǒng)，可以通過(guò)專網(wǎng)、內(nèi)網(wǎng)、4G/5G移動(dòng)通信網(wǎng)，開展邊緣計(jì)算及安全邊界分析，通過(guò)云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)[32]，最終將無(wú)人機(jī)低空防控?cái)?shù)據(jù)和低空態(tài)勢(shì)等發(fā)送到展示終端。

3.3 數(shù)據(jù)安全

在低空安全天網(wǎng)工程建設(shè)中，需要綜合考慮數(shù)據(jù)的整體安全，包括設(shè)備接入安全、遙測(cè)遙控?cái)?shù)據(jù)及視頻數(shù)據(jù)安全傳輸、邊界接入安全、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)保護(hù)、圖像及視頻數(shù)據(jù)應(yīng)用權(quán)限保護(hù)等。

3.3.1 數(shù)據(jù)信息安全與安全網(wǎng)關(guān)構(gòu)建

為了保障各類傳感器的視頻、圖像和感知數(shù)據(jù)能夠安全順利地從互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入業(yè)務(wù)專網(wǎng)，以及系統(tǒng)發(fā)出的各類控制指令和管理文件能夠安全受控地傳送到制定用戶或設(shè)備，需要按照信息安全等級(jí)防護(hù)的要求，基于安全技術(shù)類標(biāo)準(zhǔn)、安全檢測(cè)類標(biāo)準(zhǔn)和安全管理制度等安全標(biāo)準(zhǔn)體系和管理制度，在安全管理組織和安全管理中心等人員組織保障的安全運(yùn)行管理基礎(chǔ)保障下，在數(shù)據(jù)匯集的互聯(lián)網(wǎng)和用戶業(yè)務(wù)專網(wǎng)之間部署綜合數(shù)據(jù)交換網(wǎng)關(guān)，建設(shè)安全、受控的數(shù)據(jù)擺渡節(jié)點(diǎn)，安全接入來(lái)自各個(gè)分節(jié)點(diǎn)在線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息，并可以對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)調(diào)管理，資源調(diào)度。綜合數(shù)據(jù)交換網(wǎng)關(guān)主要解決具有不同通信規(guī)程、不同數(shù)據(jù)交換格式、不同來(lái)源數(shù)據(jù)和不同安全接入方式的系統(tǒng)接入專網(wǎng)系統(tǒng)的問(wèn)題，即對(duì)接入專網(wǎng)的系統(tǒng)和數(shù)據(jù)接口采用的通信規(guī)程、數(shù)據(jù)交換格式和加密等級(jí)，網(wǎng)系安全等級(jí)，系統(tǒng)接入方式進(jìn)行研究、抽象、分類，建立一體化接口描述標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)各種接口過(guò)程進(jìn)行分析和標(biāo)識(shí)，形成網(wǎng)絡(luò)安全體系的接口過(guò)程規(guī)范。

3.3.2 量子保密通信設(shè)計(jì)

遙測(cè)遙控?cái)?shù)據(jù)及視頻數(shù)據(jù)是低空運(yùn)營(yíng)平臺(tái)的重要數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，可以采用量子保密通信技術(shù)。量子保密通信設(shè)計(jì)，包括低空遙測(cè)遙控?cái)?shù)據(jù)及視頻數(shù)據(jù)加密傳輸、基于量子隨機(jī)數(shù)的傳輸安全保障。在低空飛行器視頻傳輸專網(wǎng)的縱向邊界部署量子網(wǎng)絡(luò)密碼機(jī)，保證縱向數(shù)據(jù)加密傳輸，下級(jí)數(shù)據(jù)通過(guò)量子網(wǎng)絡(luò)密碼機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的加密，視頻數(shù)據(jù)以密文形式通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)缴霞?jí)平臺(tái)，在上級(jí)平臺(tái)部署量子網(wǎng)絡(luò)密碼機(jī)用于數(shù)據(jù)解密，確保了視頻數(shù)據(jù)縱向的安全傳輸，防止數(shù)據(jù)被竊取和篡改，保證了數(shù)據(jù)的完整性。

3.3.3 導(dǎo)航數(shù)據(jù)安全性設(shè)計(jì)

導(dǎo)航系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全性是低空飛行安全的重要指標(biāo)。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是我國(guó)完全自主研發(fā)、自主建設(shè)、自主發(fā)展、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。因此，可以通過(guò)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的短報(bào)文通信功能與飛行控制系統(tǒng)之間建立上行、下行數(shù)據(jù)傳輸通道，對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行監(jiān)控、管理，同時(shí)對(duì)無(wú)人機(jī)管理工作進(jìn)行立法規(guī)范。

3.4 試驗(yàn)場(chǎng)建設(shè)

在低空安全天網(wǎng)工程的試驗(yàn)場(chǎng)建設(shè)中，可以結(jié)合已有的地面試車場(chǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，運(yùn)用數(shù)字孿生技術(shù)，建設(shè)具有規(guī)劃設(shè)計(jì)、建造集成、環(huán)境測(cè)試、運(yùn)營(yíng)管理功能的性能驗(yàn)證測(cè)試場(chǎng)。試驗(yàn)場(chǎng)將以低空智能駕駛測(cè)試、低空運(yùn)營(yíng)管理、功能認(rèn)證為主要目標(biāo)。

3.4.1 試驗(yàn)場(chǎng)規(guī)劃

在試驗(yàn)場(chǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中，包括低空航路規(guī)劃、低空飛行測(cè)試路徑規(guī)劃、低空運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景設(shè)計(jì)、高精度定位數(shù)據(jù)系統(tǒng)及低空智能網(wǎng)聯(lián)設(shè)施布置。

在低空建造運(yùn)維中，包括低空安全天網(wǎng)試驗(yàn)場(chǎng)智能設(shè)施、低空智能交通系統(tǒng)。在低空測(cè)試技術(shù)中，包括低空測(cè)試評(píng)價(jià)平臺(tái)、測(cè)試設(shè)備研究、測(cè)試環(huán)境仿真。在低空運(yùn)控平臺(tái)中，采用智慧低空路網(wǎng)、低空通信網(wǎng)、低空定位網(wǎng)三網(wǎng)融合，構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)的低空交通信息服務(wù)、低空交通流量調(diào)度、低空交通安全管理，設(shè)計(jì)基于自主飛行器和低空智慧交通的多樣化低空出行場(chǎng)景，包括飛行汽車、智能停車場(chǎng)、飛行器自動(dòng)充電樁等居民體驗(yàn)項(xiàng)目。

3.4.2 場(chǎng)景應(yīng)用模型驗(yàn)證

在低空安全試驗(yàn)場(chǎng)中，需要構(gòu)建圖像識(shí)別算法模型庫(kù)、波形分析算法模型庫(kù)、文本分析算法模型庫(kù)、聲紋識(shí)別算法模型庫(kù)、輿情模型庫(kù)、氣象數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)算法模型，針對(duì)圖像識(shí)別、微波分析、聲紋識(shí)別及語(yǔ)音分析等不同場(chǎng)景，在人工智能平臺(tái)上設(shè)計(jì)不同的場(chǎng)景應(yīng)用，并把低空運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景抽象化，為具體業(yè)務(wù)提供場(chǎng)景化應(yīng)用支撐，提升設(shè)計(jì)、開發(fā)、訓(xùn)練和搭建等效率。

3.4.3 場(chǎng)景示范

在試驗(yàn)場(chǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景搭建中，可以采用可視化技術(shù)，模擬構(gòu)建轄區(qū)空域無(wú)人機(jī)監(jiān)控場(chǎng)景、無(wú)人機(jī)行業(yè)應(yīng)用檢測(cè)場(chǎng)景、重大活動(dòng)全域低空安保場(chǎng)景、異常及違法行為檢測(cè)場(chǎng)景。

1)轄區(qū)空域無(wú)人機(jī)態(tài)勢(shì)監(jiān)控。在試驗(yàn)場(chǎng)中，通過(guò)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)共享，采用試驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行一張圖可視化融合分析，實(shí)現(xiàn)轄區(qū)范圍內(nèi)無(wú)人機(jī)飛行分布的全域可視化監(jiān)管，一張圖展示轄區(qū)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)分布及風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的無(wú)人機(jī)分布態(tài)勢(shì)。

2)無(wú)人機(jī)行業(yè)應(yīng)用監(jiān)測(cè)。在試驗(yàn)場(chǎng)中，對(duì)無(wú)人機(jī)的正常應(yīng)用審批管理數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，監(jiān)測(cè)無(wú)人機(jī)行業(yè)應(yīng)用的分布和屬性，為無(wú)人機(jī)應(yīng)用區(qū)域做凈空管理，避免黑飛無(wú)人機(jī)影響正常無(wú)人機(jī)應(yīng)用作業(yè)。

3)重大活動(dòng)全域低空安保。在試驗(yàn)場(chǎng)中，建設(shè)低空防控監(jiān)測(cè)設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)共享機(jī)制，能夠在轄區(qū)低空構(gòu)建一張無(wú)人機(jī)監(jiān)管網(wǎng)絡(luò)，模擬活動(dòng)面積大、人群聚集的大型活動(dòng)，為其提供全域低空安全服務(wù)。

4)異常及違法行為監(jiān)測(cè)。在試驗(yàn)場(chǎng)中，對(duì)于低空無(wú)人機(jī)的一些異常行為，如夜間起飛、定線飛行等，可以通過(guò)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期積累分析，安排警力專項(xiàng)處理，將一些違法違紀(jì)事件及時(shí)處理，避免突發(fā)惡性恐怖事件。

未來(lái)，在低空安全天網(wǎng)工程的試驗(yàn)區(qū)，將形成集低空自動(dòng)駕駛與有人駕駛飛行器運(yùn)營(yíng)基礎(chǔ)設(shè)施研發(fā)測(cè)試、檢測(cè)驗(yàn)證、示范運(yùn)營(yíng)為一體的低空產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈聚集基地。

4 驗(yàn)收程序與考核指標(biāo)

低空安全天網(wǎng)工程的驗(yàn)收程序與考核指標(biāo)是保證天網(wǎng)工程投入生產(chǎn)應(yīng)用的重要保障。

4.1 驗(yàn)收程序

為了確保低空安全天網(wǎng)工程的建設(shè)達(dá)到有關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)，并能正常投入運(yùn)行，必須開展工程驗(yàn)收工作。

驗(yàn)收前提條件包括各個(gè)分系統(tǒng)全部初驗(yàn)合格，通過(guò)軟件確認(rèn)測(cè)試評(píng)審，系統(tǒng)建設(shè)和數(shù)據(jù)處理符合信息安全的要求；硬件平臺(tái)經(jīng)過(guò)加電測(cè)試，狀態(tài)正常；外購(gòu)的數(shù)據(jù)庫(kù)、中間件、應(yīng)用軟件和開發(fā)工具符合知識(shí)產(chǎn)權(quán)相關(guān)政策法規(guī)要求；技術(shù)文檔和驗(yàn)收資料完備等。

在項(xiàng)目驗(yàn)收過(guò)程中，需要嚴(yán)格按照驗(yàn)收方案對(duì)軟硬件平臺(tái)、低空安全天網(wǎng)工程中的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)集成效果、飛行場(chǎng)地環(huán)境評(píng)測(cè)、系統(tǒng)文檔資料進(jìn)行全面的測(cè)試和驗(yàn)收。項(xiàng)目驗(yàn)收完畢，對(duì)低空安全天網(wǎng)工程的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建設(shè)質(zhì)量、設(shè)備質(zhì)量、軟件運(yùn)行情況等做出全面的評(píng)價(jià)，得出結(jié)論性意見。

低空安全天網(wǎng)工程的驗(yàn)收程序包括初驗(yàn)、終驗(yàn)兩個(gè)階段。系統(tǒng)安裝、調(diào)試達(dá)到技術(shù)規(guī)范書規(guī)定的指標(biāo)并開通業(yè)務(wù)后，可進(jìn)行驗(yàn)收測(cè)試。根據(jù)技術(shù)規(guī)范書的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行修改和補(bǔ)充，形成驗(yàn)收文件，作為驗(yàn)收依據(jù)。

系統(tǒng)經(jīng)過(guò)三個(gè)月試運(yùn)行期，所有性能指標(biāo)達(dá)到技術(shù)要求的時(shí)候，可以進(jìn)行最終驗(yàn)收。最終驗(yàn)收過(guò)程中，要求對(duì)低空安全天網(wǎng)工程進(jìn)行綜合測(cè)試和評(píng)估，包括試驗(yàn)場(chǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施、氣象條件、電磁環(huán)境、飛行器的低空環(huán)境適應(yīng)性，以及各子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)安全。特別指出，低空安全天網(wǎng)中的運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，需要具備實(shí)時(shí)上報(bào)和本地存儲(chǔ)雙重機(jī)制。

4.2 考核指標(biāo)

低空安全天網(wǎng)工程的考核指標(biāo)，包括試驗(yàn)場(chǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、軟件管理平臺(tái)系統(tǒng)、硬件設(shè)施、安全運(yùn)營(yíng)及非法入侵防御性能等。

在試驗(yàn)場(chǎng)基建設(shè)施考核中，要求對(duì)試驗(yàn)場(chǎng)周邊的低空空域安全性測(cè)試評(píng)估、電磁環(huán)境偵察、設(shè)施設(shè)備的用電安全及硬件布局科學(xué)性等進(jìn)行綜合考量。

在軟件管理平臺(tái)考核中，要求對(duì)低空飛行器運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)和低空威脅探測(cè)與防御平臺(tái)的綜合服務(wù)性能進(jìn)行綜合考核，包括網(wǎng)絡(luò)安全測(cè)試。

在硬件設(shè)施考核中，要求對(duì)無(wú)線電探測(cè)定位分系統(tǒng)、雷達(dá)探測(cè)分系統(tǒng)、無(wú)線電測(cè)向探測(cè)分系統(tǒng)、光電跟蹤分系統(tǒng)、導(dǎo)航誘引分系統(tǒng)、無(wú)線電干擾反制分系統(tǒng)、ADS-B分系統(tǒng)、無(wú)線電協(xié)議破解及精準(zhǔn)打擊分系統(tǒng)以及便攜式低空偵測(cè)設(shè)備進(jìn)行綜合考核。

在低空安全運(yùn)營(yíng)考核中，要求設(shè)定不同的低空空域環(huán)境，對(duì)飛行器的低空交通網(wǎng)絡(luò)布局、低空路由規(guī)劃性能、飛行自動(dòng)監(jiān)控、飛行器自動(dòng)控制性能等指標(biāo)進(jìn)行考核。

在低空非法入侵防御性能考核中，需要考核低空入侵響應(yīng)時(shí)間，對(duì)低空安全管控預(yù)定的入侵目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)、識(shí)別、定位、跟蹤，引導(dǎo)光電跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行錄像取證，結(jié)合低空安全運(yùn)營(yíng)軟件平臺(tái)進(jìn)行綜合研判，引導(dǎo)導(dǎo)航誘引分系統(tǒng)或無(wú)線電干擾分系統(tǒng)對(duì)非法目標(biāo)進(jìn)行處置，確保低空安全運(yùn)營(yíng)。

5 前景展望

低空安全天網(wǎng)工程是國(guó)家低空強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略基石，是國(guó)家低空安全治理的解決之道，也是國(guó)家低空安全的戰(zhàn)略支撐點(diǎn)。低空安全天網(wǎng)工程建設(shè)，將為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供新動(dòng)力，推動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的立體化發(fā)展，打造區(qū)域經(jīng)濟(jì)新的增長(zhǎng)點(diǎn)，優(yōu)化我國(guó)當(dāng)前區(qū)域經(jīng)濟(jì)布局，促進(jìn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展，為社會(huì)公共服務(wù)提供新手段，為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供新空間，有效支撐政府的低空治理能力和低空治理體系現(xiàn)代化建設(shè)，為國(guó)防安全事業(yè)發(fā)展提供新支撐。

隨著低空產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和技術(shù)的不斷進(jìn)步，低空安全天網(wǎng)工程在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中主要呈現(xiàn)五大發(fā)展趨勢(shì)。

1)通航產(chǎn)業(yè)將成為低空安全天網(wǎng)工程的重要業(yè)務(wù)支撐。在民用有人機(jī)和無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大的同時(shí)，警用、海關(guān)和相關(guān)軍用低空產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷增加。通航產(chǎn)業(yè)在低空產(chǎn)業(yè)中具有重要的地位，是低空安全天網(wǎng)工程的重要業(yè)務(wù)支撐。

2)低空安全天網(wǎng)工程在公共應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒌玫酵怀鲶w現(xiàn)。以政府為主導(dǎo)的各類低空飛行公共管理和服務(wù)的場(chǎng)景將越來(lái)越多，范圍將越來(lái)越大，對(duì)于低空安全天網(wǎng)工程的細(xì)化任務(wù)需求將會(huì)更加明顯。

3)低空消費(fèi)類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)將在低空安全產(chǎn)業(yè)中呈現(xiàn)出普及化趨勢(shì)，是低空安全天網(wǎng)工程的重要承載目標(biāo)。隨著人們生活水平的不斷提升，多樣化低空消費(fèi)類需求將不斷涌現(xiàn)，低空安全產(chǎn)業(yè)應(yīng)用會(huì)逐步融入到百姓的日常生活中。

4)各類發(fā)展要素將聚集助力低空安全天網(wǎng)工程建設(shè)，加快低空安全產(chǎn)業(yè)發(fā)展。在市場(chǎng)根本要素的拉動(dòng)和技術(shù)支撐要素的推動(dòng)下，與低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展相關(guān)的空域環(huán)境要素、政策環(huán)境要素、安全環(huán)境要素都將向人們預(yù)期的方向改善和完善，更好地服務(wù)低空安全產(chǎn)業(yè)建設(shè)大局。

5)無(wú)人機(jī)安全運(yùn)營(yíng)將逐步成為低空安全天網(wǎng)工程的重要保障目標(biāo)，無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)將成為低空安全產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。無(wú)人機(jī)對(duì)有人機(jī)的替代程度越來(lái)越高，對(duì)各行各業(yè)的滲透程度越來(lái)越廣，對(duì)人們的生產(chǎn)生活方式的幫助也越來(lái)越大。隨著無(wú)人機(jī)應(yīng)用場(chǎng)景的快速增多，無(wú)人機(jī)在低空安全產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的主導(dǎo)作用將越來(lái)越明顯。

然而，低空安全天網(wǎng)工程建設(shè)中，需要適應(yīng)綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展要求?！笆奈濉睍r(shí)期，國(guó)際國(guó)內(nèi)資源環(huán)境約束將更加強(qiáng)化，國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)將繼續(xù)提高，環(huán)保執(zhí)法將趨于嚴(yán)格，提升低空產(chǎn)業(yè)的綠色化發(fā)展水平迫在眉睫。當(dāng)前，我國(guó)低空安全產(chǎn)業(yè)應(yīng)用和需求尚未飽和，在低空安全天網(wǎng)工程建設(shè)中，需要超前謀劃和布局清潔能源、低空噪聲環(huán)境過(guò)濾等綠色環(huán)保措施，滿足低空安全產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要。

此外，在我國(guó)重要的基礎(chǔ)設(shè)施、敏感區(qū)域，如機(jī)場(chǎng)、電站、油庫(kù)、車站及碼頭等，當(dāng)前已經(jīng)自行設(shè)置了低空局部防護(hù)網(wǎng)，但是較為分散，沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，各自為政。低空安全天網(wǎng)，需要嘗試將這些低空局部防護(hù)網(wǎng)統(tǒng)一起來(lái)，建立統(tǒng)籌規(guī)劃的低空信息化框架，搭建資源共享的信息化體系，形成靈活的配置擴(kuò)展能力，構(gòu)筑統(tǒng)一的低空安全防御體系，減少重復(fù)建設(shè)。

6 結(jié)束語(yǔ)

低空空域是寶貴的戰(zhàn)略資源，世界各國(guó)都高度重視對(duì)低空空域資源的開發(fā)和應(yīng)用。當(dāng)前，建設(shè)創(chuàng)新引領(lǐng)、協(xié)同發(fā)展的低空產(chǎn)業(yè)體系已經(jīng)成為各國(guó)低空產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要方向。低空產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展對(duì)低空安全要素供給和低空空域的政策生態(tài)提出了更高要求。低空安全天網(wǎng)工程是保障低空產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)任務(wù)。

總之，低空安全天網(wǎng)工程，將營(yíng)造低空安全運(yùn)營(yíng)環(huán)境，創(chuàng)造信息傳播新渠道，開辟生產(chǎn)生活新空間，建立低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展新引擎，構(gòu)筑低空文化繁榮新載體，創(chuàng)建社會(huì)治理新平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)空地運(yùn)行新紐帶，拓寬國(guó)家主權(quán)新空間。