在当今科技飞速发展的时代，低空飞行领域正逐渐成为新的经济发展热点和科技创新前沿。而基于 “北斗 + 卫星互联网” 的低空飞行服务保障基础设施，正以其独特的优势和强大的功能，为低空飞行的安全、高效与便捷提供坚实的支撑，有望开启低空飞行的新纪元。
一、建设背景与意义
低空飞行活动日益频繁，涵盖了通用航空、无人机物流、应急救援、农林作业、旅游观光等诸多领域，其对于飞行安全、精准导航、实时通信以及高效的飞行监管与服务保障提出了越来越高的要求。传统的低空飞行服务保障手段，如地面导航台、甚高频通信等，在覆盖范围、精度和可靠性等方面存在诸多局限，难以满足低空飞行快速发展的需求。
北斗卫星导航系统作为我国自主研发的全球卫星导航系统，具备高精度定位、导航和授时功能，在低空飞行领域具有广泛的应用潜力。卫星互联网则能够实现全球范围内的宽带通信，打破地域限制，为低空飞行器提供实时、稳定的数据传输通道。将 “北斗 + 卫星互联网” 相结合，构建低空飞行服务保障基础设施，不仅能有效弥补传统手段的不足，还能充分发挥两者的技术优势，形成天地一体化的低空飞行服务保障体系，提升低空飞行的整体效能和安全性，对于促进低空经济的繁荣发展、推动航空科技进步以及保障国家安全和社会稳定具有极为重要的意义。
二、建设内容
（一）时空基准增强设施建设
在低空飞行区域，通过建设北斗地基增强系统，包括基准站网络、数据处理中心和通信链路等，对北斗卫星信号进行差分修正，实现厘米级甚至毫米级的高精度定位服务。这些基准站可以根据低空飞行的繁忙程度和地理环境进行合理布局，确保低空飞行器在飞行过程中能够获取精准的位置信息，为导航、飞行监控和空域管理提供高精度的时空基准。例如，在机场周边、城市低空飞行走廊以及重要的物流配送区域等，部署高密度的北斗地基增强基准站，能够有效保障飞机起降、无人机物流配送等关键环节的精准定位需求。
（二）天地一体化通信网络构建
打造融合北斗卫星通信、卫星互联网以及地面移动通信的天地一体化通信网络。一方面，利用北斗卫星的短报文通信功能，在无地面通信网络覆盖的低空区域，如偏远山区、海上、沙漠等，实现低空飞行器与地面指挥中心的基本通信联络，满足飞行状态报告、紧急求救等关键信息的传输需求。另一方面，借助卫星互联网的大容量、高速率数据传输能力，为低空飞行器提供实时的气象信息、航空情报、飞行计划调整等数据服务，同时支持机上人员的语音、视频通信以及机载设备的数据回传。地面移动通信则作为补充，在城市及近郊等地面通信信号良好的区域，提供更高效、稳定的通信链路，实现天地通信的无缝切换和协同运行，确保低空飞行通信的连续性和可靠性。
（三）低空飞行信息服务系统搭建
基于强大的数据处理和云计算技术，建立低空飞行信息服务系统。该系统集成北斗定位数据、卫星互联网传输的各类信息以及地面气象站、空管部门等提供的数据资源，经过深度分析和处理，为低空飞行器提供全面、精准的飞行信息服务。包括实时的气象预警信息，如低空风切变、 turbulence 警告等；精准的航空地图和地形地貌数据，帮助飞行器进行地形规避和精准飞行；高效的飞行情报服务，及时更新空中交通状况、临时空域限制等重要信息，辅助飞行员或无人机操控人员进行决策，优化飞行航线，提高飞行效率和安全性。
（四）飞行安全监管与应急救援设施建设
设置分布式、多层级的低空飞行安全监管节点，利用北斗的定位和卫星互联网的通信功能，实现对低空飞行器的实时跟踪、监视和管控。通过建立飞行安全风险评估模型，对飞行器的飞行状态、周边环境等因素进行实时分析，及时发现潜在的安全隐患并发出预警。同时，构建低空应急救援体系，依托卫星通信和定位技术，快速定位事故飞行器的位置，协调地面救援力量和空中救援资源，实现快速响应和高效救援，最大程度降低事故损失，保障人员生命和财产安全。
三、核心技术阐述
（一）北斗高精度定位与融合导航技术
北斗卫星系统采用多种卫星轨道构型，包括地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星，这种独特的星座设计使得北斗信号在低空区域具有良好的几何图形强度和覆盖性能。通过多源数据融合算法，将北斗卫星定位数据与飞行器的惯性导航系统（INS）、气象传感器等数据进行深度融合，能够有效提高定位精度和可靠性，实现全天候、全时段的高精度导航。例如，在复杂气象条件下，惯性导航系统可以弥补北斗信号短暂遮挡或干扰时的定位空白，而北斗的高精度定位则能够对惯性导航的累积误差进行实时校正，确保飞行器始终沿着正确的航迹飞行。
（二）卫星互联网低空接入与数据传输技术
卫星互联网通过大规模低轨卫星星座的部署，实现全球无缝覆盖的宽带通信。在低空飞行服务保障中，采用了相控阵天线、毫米波通信等先进技术，提高了卫星信号在低空环境下的传输效率和稳定性。同时，研发了针对低空飞行器特点的通信协议和数据传输优化算法，能够根据飞行器的速度、高度、通信需求等因素动态调整通信链路的带宽、频率和调制方式，确保低空飞行器在高速移动过程中也能与卫星互联网保持稳定、高效的数据传输。此外，利用边缘计算技术，在靠近飞行器的卫星或地面基站进行数据预处理，减少了数据传输延迟，满足了低空飞行实时性要求较高的应用场景，如无人机的远程操控、实时图像回传等。
（三）大数据与人工智能驱动的低空飞行服务技术
低空飞行信息服务系统收集了海量的飞行数据、气象数据、地理信息数据等多源异构数据。通过大数据处理技术，对这些数据进行清洗、融合和存储，挖掘出有价值的信息和规律。利用人工智能算法，如机器学习中的深度神经网络、强化学习等，对飞行风险进行智能评估和预测，对飞行路径进行智能规划和优化。例如，通过对历史飞行数据和气象数据的学习分析，系统能够预测低空飞行过程中可能遇到的不利气象条件，并提前为飞行器规划出最佳的绕飞路线，同时根据实时的交通流量状况，动态调整飞行高度和速度，提高低空空域的利用率和飞行安全性。此外，基于大数据和人工智能技术，还可以实现对飞行器的故障诊断和预测性维护，降低飞行器的维护成本和事故风险。
四、应用前景与挑战
（一）应用前景
在通用航空领域，“北斗 + 卫星互联网” 低空飞行服务保障基础设施将极大地提升通用航空的运营效率和服务质量，促进通用航空产业的快速发展，包括私人飞行、飞行培训、航空旅游等多种业务形态。对于无人机物流行业，该基础设施能够实现无人机的精准配送、高效调度和实时监控，突破地域限制，构建起广泛而高效的低空物流网络，有望成为未来电商物流、同城急送等领域的关键支撑力量。在应急救援方面，在自然灾害、事故灾难等紧急情况下，能够快速响应，为救援人员和物资的运输提供可靠的导航、通信和飞行安全保障，提高应急救援的效率和成功率，保障人民生命财产安全。同时，在农林作业、电力巡检、城市管理等众多领域也将发挥重要作用，推动各行业的智能化、高效化发展。
（二）面临挑战
首先是技术融合的挑战，尽管北斗和卫星互联网各自具备强大的技术优势，但将二者深度融合并应用于低空飞行服务保障仍面临诸多技术难题，如信号干扰协调、多系统数据融合的精度和可靠性提升、复杂环境下的通信稳定性保障等问题，需要进一步加大技术研发投入和跨领域技术合作。
其次是空域管理与法规标准的适配问题。低空飞行服务保障基础设施的建设与应用将促使低空空域的使用方式和管理模式发生重大变革，但目前我国低空空域管理体制改革仍在推进过程中，相关的法规标准体系尚不完善，如何制定科学合理的空域划分、飞行规则、安全标准等，以适应 “北斗 + 卫星互联网” 低空飞行服务保障的新模式，是亟待解决的重要问题。
再者是建设和运营成本问题。构建覆盖广泛的时空基准增强设施、天地一体化通信网络以及完善的飞行信息服务系统等，需要大量的资金投入，包括基础设施建设、技术研发、卫星发射与运营、地面设备维护等多个方面。同时，确保系统的长期稳定运行和持续优化升级也需要持续的资金支持，如何探索合理的商业模式和投资回报机制，吸引社会资本参与建设，降低建设和运营成本，是实现该基础设施广泛应用和可持续发展的关键所在。
基于 “北斗 + 卫星互联网” 的低空飞行服务保障基础设施，凭借其先进的技术理念和广泛的应用前景，正站在低空经济发展的风口浪尖。虽然面临着诸多挑战，但随着技术的不断突破、政策的持续支持以及产业的协同发展，我们有理由相信，这一基础设施将逐步完善并投入大规模应用，为低空飞行的安全、高效、便捷发展铺就坚实之路，开启低空飞行服务保障的新篇章，助力我国在全球低空经济领域占据领先地位，创造更加美好的航空未来和经济社会发展新局面。
来源：GIS智慧城市