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刘经南院士:北斗为通用航空与低空经济发展“导航”
发布时间:2025-10-29     来源:《中国测绘》2025年第9期     浏览:608次

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当低空经济被纳入国家新质生产力发展蓝图,通用航空作为撬动万亿级市场的战略支点,正迎来历史性发展机遇。中国工程院院士刘经南在第十八届中国智慧城市大会上指出,通用航空产业不仅是商业与军事航空的基石,更是培育技术生态、激活内需的关键引擎。依托近1.9万家无人机企业的全球领先优势及形成的中国特色低空经济起步生态,中国通用航空展现出巨大潜力。

然而,整个低空经济特别是其中的通用航空领域所存在的基础设施滞后、管理体制掣肘、安全风险隐患等挑战,仍制约了产业腾飞。在全球航空导航加速向星基系统跃迁的浪潮下,北斗卫星导航系统凭借其多功能集成、高精度定位与独特通信和搜救能力,正成为破解低空“看不见、叫不应、管不住”三重困境的核心利器,为构建通用航空与低空经济的自主可控数字时空底座提供了破局之道。刘经南对此做了详细阐述。

通用航空的基础与机遇

通用航空是指除军用航空和定期商业客货运航班之外的所有航空活动,是商业航空和军事航空的重要基础,涵盖了技术研发、人才培养和产业生态构建。

据刘经南院士介绍,我国“十四五”规划将通用机场建设和通用航空消费列为扩大内需的重要战略方向。中国通用航空产业的优势显著:在无人机设计、整机制造、新一代通信技术等领域处于全球领先地位;拥有近1.9万家无人机相关企业;低空经济产业生态初步形成,关键零部件供应链、整机组装及配套服务体系完备;低空领域投资热度持续高涨;各地积极布局,依托地方特色打造未来空天产业集群。

尽管前景广阔,我国通用航空与低空经济发展仍面临严峻挑战。主要表现在4个方面:一是基础设施滞后,机场数量不足。截至2023年底,我国在册管理的通用机场仅449个,数量远低于欧美发达国家水平,且分布不均。空域通信系统不统一,低空空域通信系统的规划与标准尚未统一,制约高效运行。二是管理体制复杂。空域管理、城市空中交通管理、通信网络建设、城市立体交通网建设管理等职能分散在空军、民航、通信等多个部门,导致协调困难,整合阻力大,严重阻碍技术和产业发展。三是市场体系不健全。通用航空航线匮乏,运营线路稀少,市场活力不足。四是运行安全压力大,低空空域雷达电磁环境日益复杂,对飞行安全构成威胁,广域低空监视技术需求迫切。

刘经南院士表示,现代空中航行系统正经历从陆基导航向星基导航的根本性转变。为减少地面电磁干扰并提升可靠性,依托安全可信的卫星导航系统已成为全球共识。例如,美国多数通用航空机场已不再设置路基导航台,通用航空飞机主要依赖卫星导航。美国“新一代航空运输系统”和欧盟“单一欧洲天空”计划均明确目标:到2025年实现基于卫星导航的无盲区全球覆盖。

北斗赋能通用航空与低空经济

刘经南院士指出,中国推进北斗系统应用,建立以北斗系统定位信息为核心的航空器追踪、监视及导航能力,是贯彻国务院关于促进通用航空业发展的指导意见的重要举措和建设航空安全体系的关键措施。北斗卫星导航系统被国际广泛认可为未来空管的最佳基础设施之一,相较于GPS、伽利略、格洛纳斯等导航系统,具备三大核心优势:

一是功能多。全球唯一集定位导航授时、全球短报文通信、星基增强、国际搜救服务于一体的卫星导航系统。

二是技术先进。独创融合全球星座与区域增强星座于一体,实现星间、星地双向通信能力,是全球唯一支持任意两点间通信的卫星导航系统。

三是高精度高可靠。标准定位服务精度优于5米,实际测试可达优于3米,授时精度达20纳秒。星基增强服务提供广域分米级至厘米级的高精度定位服务,时延和时间同步精度可达纳秒级。这些功能为高可靠应用提供了广阔空间。通过北斗系统,全球可以通信、传数据、传图像、传视频、传音频,甚至打电话,从而及时发现、解决问题。

刘经南院士认为,北斗赋能的关键领域在于全域监视与追踪、导航服务、遇险搜救、独特的通信能力以及环境感知。其核心价值在于解决低空空域“看不见、叫不应、管不住”的难题。

一是全域监视与追踪。利用北斗标准定位、短报文和授时功能,可用于机场场面监视、飞机定位、通信等领域。建设以北斗为核心的飞行动态信息服务平台和低空监视信息平台,可实现对通用航空器和低空飞行器的实时监视与动态信息服务。此外,北斗作为国际民航组织、国际海事组织、国际搜救组织认可的导航系统,支撑建设自主可控的全球航空、航海、通用航空监视搜救和灾害应急系统,显著提升搜救监测频次与事后轨迹落点定位清晰度,避免类似MH370失联事件。

二是安全可靠的导航服务。构建以北斗为核心、兼容GPS等多频多星座的GNSS(全球导航定位系统)应用体系,可为通用航空及无人机提供精确、完好、安全、可靠的导航服务。

三是革命性的遇险搜救。作为全球唯一可向求救者回送确认信息的搜救卫星系统,北斗彻底改变了传统单向求救模式,遇险者发送求救信号并收到救援确认后,可节省求救通信设备电量待援并有利情绪稳定保持自救状态,显著提升通用航空运行安全水平和效率,实现日常情况下通用航空飞行动态服务以及紧急情况下遇险救援。例如在2019年9月,一架通用航空飞机在新疆和田山区失联后,通过北斗短报文发出定位信息,立刻得到飞机初步位置,最终机组人员全部平安获救。

四是独特的通信能力。北斗导航系统提供全球双向短报文通信、中国周边大容量双向报文通信等功能,支持遥测数据、图像、视频、音频传输。

五是环境感知。北斗信号本身可用于感知目标状态(如速度)和环境信息(如大气、水汽),具备环境遥感潜力。

“北斗+5G-A”的融合赋能作用

北斗是低空经济不可或缺的时空安全基础设施,可为通用航空及低空经济提供精确完好、安全可靠的导航服务。

例如,“北斗+无源雷达”低空监视技术,利用数字电视发射源(以后还可加上5G甚至北斗/GNSS)载波照射到无人机的回波信号进行位置探测。该技术已在进博会、军运会等重大活动低空安全保障中得到应用。另外,激光飞控与通信技术可有效解决复杂电磁环境下,传统无线电易受干扰导致低空飞行监控和通信失控的痛点。

目前,“北斗+5G—A”已表现出广阔的应用前景。5G—A系统具备大带宽容量、低时延和通感一体等通信优势,与北斗系统结合,可构成强大的地基增强网络,提供厘米级定位导航和纳秒级高精度时间同步服务。湖南通航公司初步试验,已经证明在3000米以下的低空空域利用“北斗+5G”地基增强系统可实现空域飞行器监视、通信与数据传输管理,可构建跨区域的广域低空空域飞控智联网 。今后,基于“北斗+5G—A”地基增强网络,研发通导遥一体化的多模导航接收机,能构建以北斗为核心、兼容多种监视技术的低空监视技术服务保障体系。在航空气象服务领域,这种“北斗+5G—A”飞控智联网融合公共气象数据,可以更高精度感知地空气象变化信息,如温度、湿度、水汽三维分布,雷电云层三维区域等,能以更高精度和可靠性、全天候、全天时提供定时、定点、定量的精准降雨、降雪及道路雪深、雷电预报预警,实现飞机、航路与区域环境气象的协同感知和管控。

刘经南院士最后强调,要全面推动北斗定位终端在通用航空器上的安装使用,构建以北斗时空数据为核心的飞行动态信息服务平台,实现对通用航空器和低空飞行的实时监视及动态信息服务;充分利用现有广播式自动监视基站(ADS—B)、北斗飞行动态信息服务平台和飞行服务中心(站),推动以北斗时空数据为基础,融合北斗短报文、ADS—B数据的低空监视信息平台建设。唯有打通“空天地海”一体化感知网络,实现通导遥全域协同,才能将低空空域从“风险地带”转化为“经济廊道”,重塑中国通用航空产业生态,推动低空经济成为数字中国建设的战略新高地,让每一架飞行器在智慧天空的经纬中安全翱翔,让万亿级产业蓝海在精准时空的坐标下澎湃涌动。


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