2024、2025年,“低空经济”连续两年被纳入政府工作报告,并被列为战略性新兴产业之一。2024年底,国家发展改革委新设低空经济发展司(以下简称“低空司”)统筹低空经济发展战略、中长期发展规划。低空司成立后迅速明确了其当前两大重要工作领域:低空基础设施和低空智能网联系统。低空地面配套基础设施包括低空物理基础设施和低空信息基础设施,发展低空信息基础设施需要推进通信、导航、监视等相关配套设施网络建设,构建低空智联网。早在2019年,中国民用航空局(以下简称“民航局”)就发布了《中国民航北斗卫星导航系统应用实施路线图》,将北斗系统确定为我国民航领域不可或缺的时空信息安全保障,并为北斗系统在我国民航领域的应用规划路线。低空经济发展中的飞行器应用也是我国民航发展的重要组成部分,北斗系统是其重要的信息基础设施。然而,目前将北斗系统作为低空经济主要的导航、通信、监视设施还面临着诸多困难。基于此,本文在前期调研北斗系统在低空经济中应用现状的基础上,发掘目前面临的诸多问题,并针对这些问题从技术、标准、政策法律三个层面提出解决路径。
一、北斗系统在低空经济中的应用与障碍
北斗系统作为我国自主建设的全球卫星导航系统,其出色的定位、导航、通信功能一方面能够保障低空飞行器安全、高效运营,另一方面其还是低空智联网建设的支撑性技术。然而,新兴业态的快速发展使北斗系统在低空的应用也面临挑战。
1. 北斗系统赋能低空经济发展
北斗系统是我国自行研制的全球卫星导航系统,凭借其高精度、高可靠定位、导航、授时服务、短报文通信等核心功能,已经成为发展低空经济不可或缺的信息基础设施,对提升低空飞行安全、效率以及低空智联网的建设具有重要意义。
(1)北斗系统在低空飞行中的基础性作用
首先,北斗系统的定位与导航功能直接关系到低空飞行器的运行安全和效率。低空飞行器对导航精度、稳定性和实时性要求极高,特别是在复杂空域或城市低空场景中,需要精准的位置数据。北斗系统通过星基增强技术,可将导航精度提升至厘米级,使飞行器能够更精准地飞行。目前,部分无人机已采用惯性导航+北斗导航的组合方式,在地面基站信号较弱或受干扰的环境下,仍能保持高精度导航。其次,北斗系统的通信与监视功能能够提升飞行器在复杂环境下的运行保障能力。低空飞行对通信的连续性和稳定性有较高需求,但在偏远地区,移动通信信号覆盖有限,飞行器可能面临短暂失联的风险。短报文通信功能为飞行器提供了一种独立于地面网络的补充通信方式,确保在无信号覆盖区域仍可进行位置回传和应急通信。
(2)北斗系统助力低空智联网建设
北斗技术是建设低空智能网联系统的支撑性技术,能够最大限度实现低空全域覆盖。目前,北斗系统主要利用定位和短报文功能,与广播式自动相关监视(ADS-B)数据链、4G/5G通信等技术相互融合,促进低空智联网建设。低空智联网是依托空天地一体化网络基础设施,以先进的信息通信、人工智能、大数据等技术手段,构建的网联化、数字化、智能化网络体系,旨在实现低空通信、导航、监管一体化服务。在构建过程中,需充分考虑无人机多场景跨区域作业的需求,建立一张稳定、可靠、连续的通信感知网络。当前低空智联网面临低空广域连续覆盖需求强、飞控数据可靠性要求高、导航定位精度要求高、实时监管难度大等挑战。北斗系统的短报文通信功能可以显著增强通信服务的完备性和可靠性。厘米级高精度定位以及北斗系统在亚太低纬与高纬地区的优势,使其在克服这些挑战的过程中发挥关键作用。
2. 北斗系统在低空经济应用面临的障碍
北斗系统作为国家重大信息基础设施,在低空经济领域的应用既是战略机遇,也是技术、标准与政策法律的系统性挑战。
(1)北斗系统在低空经济中应用的相关技术攻关难度大
低空空中交通的运行环境极为复杂,北斗系统相关技术需要进一步提升。首先,在机载设备层面,一方面,低空环境需要面对复杂的地形地貌、建筑物密集分布、电磁干扰严重、局部气象多变等问题,飞行器需要更强的环境适应性和安全保障能力。低空导航系统目前主要依赖GNSS,但在应对复杂城市环境中的低空运行时需要在导航精度、全时段性和抗干扰方面加以改进,或尝试结合多种导航技术来满足低空运行的精确性要求。然而,现有的融合定位方案仍存在不足,限制了北斗卫星导航系统在复杂环境下的应用范围和性能发挥。另一方面,北斗机载设备面临一系列技术投产障碍,这些障碍直接影响了低空经济的产业化进程。其一,我国通用航空航电设备技术尚不成熟,导致严重依赖国外导航系统,这不仅限制了北斗在通航产业中的应用,也对我国的国家安全构成威胁。其二,“缺芯少核”问题不仅拖慢了数字技术在制造业领域的融合进程,还进一步限制了低空经济新业态的快速发展。其三,在地面设备方面,由于地面通信导航监视设施为低空服务的形式发生转变,对地面基站的信号连续性、有效性、实时性、可靠性等关键指标均提出了更高的要求。同时,现有基础设施难以满足低空飞行器对导航精确度和可靠性的需求。此外,由于低空飞行器通信、导航等与地面通信、雷达、导航等系统用频相互交叠,抗干扰也是亟须攻克的技术难点。
(2)北斗系统在低空经济应用的标准缺乏体系化建设
《中国民用航空局关于印发智慧民航建设路线图的通知》中提出,到2025年要基本形成5G、北斗等地面设备标准体系及航电设备适航标准,2035年要推动相关技术标准国际化,为全球共享中国方案。然而,现有标准体系尚不完善,难以满足技术融合和产业协同需求。首先,总体标准数量不足。在通用航空领域,根据北斗卫星导航系统及民航局官方网站调研,目前只有少部分通用类型标准涉及北斗通用航空应用,尚未形成系统性的标准体系。在无人驾驶航空器领域,现行标准数量也十分有限,大部分仍处于拟定或草拟阶段。其次,现有标准的覆盖领域有限。现有标准主要涉及北斗系统在低空经济中应用的技术标准,而性能要求、服务规范等领域的标准较少。此外,相关标准还存在不统一的问题。表现在北斗通航应用、无人机应用不同厂家在技术标准和接口规范上存在较大差异。在低空经济发展势头迅猛的地区,不同低空运营企业建造的基础设施,由于缺乏统一标准,导致企业之间的基础设施建设存在重复投资和资源浪费。
(3)北斗系统在低空经济应用的政策和法律不足
当前,我国低空经济发展已进入快车道,但北斗系统的广泛应用仍面临政策支持不足与法律保障不足的双重挑战。首先,我国尚未形成专门针对“北斗+低空经济”融合应用的政策法律体系。近年来,虽然中央和地方出台了大量关于低空经济、北斗应用的政策文件,但这些文件多聚焦北斗产业应用或低空经济单一领域,缺乏对北斗在低空经济中应用这个具体问题的系统性规范。背后的原因,一方面是对北斗在低空经济中发挥的战略作用认识不足,尚未充分认识到北斗系统对低空飞行器导航定位、空域管理、安全监控的不可替代性,导致政策优先级和资源投入相对滞后;另一方面,我国现行法律体系仍以传统航空法为核心,未明确北斗系统的法律地位与应用边界,也未根据低空经济发展需求对相关条款进行适应性修订。其次,相关政策缺乏配套措施。尽管许多地方政府已经在政策中提到推动北斗系统在低空经济中的应用,如重庆市《推动低空空域管理改革促进低空经济高质量发展行动方案(2024—2027年)》提出开发以北斗应用为支撑的基础设施体系,但这些政策大多仍停留在鼓励和指导层面,尚未出台实际的配套政策和实施细则。
二、克服技术困境是推进北斗低空经济应用的首要任务
低空经济以科技创新为引领,低空基础设施的不断完善和升级对技术创新提出新的要求。北斗系统作为低空经济中的核心支撑技术,承担着提供高精度定位、导航和授时等关键任务。只有优先攻克技术难题,才能为标准化和制度建设奠定坚实基础。
1. 加强多技术融合与系统集成
基于低空经济的跨界融合性,亟须加快5G及5G-A(通感一体)、北斗、卫星互联网、ADS-B、雷达等技术的融合。如何实现北斗系统与其他关键技术的融合和集成,构建多技术融合的智能协同体系,是提升低空经济应用效率的首要任务。按照民航局规划,要利用5G宽带数据通信、C2链路远距离数据通信及北斗系统积极开展技术创新,逐步实现安全融合运行的管理技术及平台。要想实现这一目标,需要重点攻克以下三方面瓶颈。
其一,开发多源异构数据融合引擎。通过将雷达传感器等设备所获取的环境信息来与卫星、惯性导航和视觉导航数据进行融合,发挥各自优势,增强导航系统的稳定性并提升精度。要想实现这一突破还要求北斗系统必须与云计算、物联网等技术紧密结合,建立一个跨行业、跨部门的信息共享机制,确保数据的安全流通和高效协作。其二,建立空天地一体化通信协议。低空飞行器需要在空域、地面、卫星网络之间保持稳定的通信,而现有通信技术各自独立,难以实现无缝衔接。为此,应制定统一的通信协议,打破系统壁垒,使空域管控、飞行器调度、数据传输更加顺畅。其三,搭建AI驱动的数字孪生管控平台。数字孪生技术既能够通过虚拟仿真,构建低空经济运行环境的数字模型,实现精准监测、智能分析和预警预测,还可以实时模拟飞行器的运行状态,优化航路规划,提高低空经济的运营效率。
2. 提升地面基础设施的可靠性与稳定性
针对低空经济中北斗系统地面基础设施存在的不足,需要从以下几个方面着手改进。首先,应扩大地面导航监视设施的覆盖范围。需进一步优化和扩建导航台站、雷达监视设备,并结合北斗卫星导航系统与地面增强系统,提高导航精度,减少盲区。其次,要提升地面基站信号的稳定性和可靠性。可通过多基站冗余配置提高信号覆盖率,并引入智能监测技术,实时调整信号强度,以适应低空飞行器的快速移动特性。此外,结合5G等技术,提高数据传输的稳定性和时效性,确保低空通信导航系统的高效运行。最后,关于低空飞行器与地面系统的频谱共享与抗干扰问题,可加强低空空域的频谱规划,合理划分频段资源,减少信号冲突。
3. 提升国产航电设备与核心芯片自主研发能力
提升航电设备的国产化水平和导航芯片的自主可控能力,对于保障低空经济的安全性和稳定性至关重要。首先,推动国产航电设备技术的突破至关重要。这一方面需要加强北斗导航模块与航电设备的兼容性研究,确保北斗系统能够无缝融入各类飞行器的航电系统,推动国产航电设备的普及。另一方面,需要研发符合北斗系统要求的定制化设备,解决设备与北斗系统之间的适配问题。其次,要解决“缺芯少核”问题,技术上的突破需要构建完善的产业协同机制。应加强北斗产业与航电设备制造商、芯片企业、高校及科研机构之间的合作,形成从基础研究到应用推广的完整创新链条,从而支撑低空经济快速发展。
三、标准是推进北斗低空经济应用的关键
标准化在推动技术创新、产业发展和社会治理中起着基础性和引领性作用。北斗系统在低空经济中应用,标准不仅为技术的提升和产业的发展奠定了基础,还为法律和政策的实施提供了助力。
1.标准对技术产业的促进与对法律的支撑
标准体系作为低空经济高质量发展的“催化剂”,在技术迭代与法律规制之间扮演着双重角色。
(1)标准对技术和产业的促进
标准化是低空经济产业从“做大”到“做强”的关键手段,不仅能够规范技术、提高兼容性,还可以推动创新与产业化发展。在此过程中,推动标准化与技术创新的互动发展尤为重要。通过完善科技项目与标准化工作的联动机制,可以促进前沿技术和新兴领域的标准攻关,尤其在无人机、5G、人工智能等技术的深度融合中,需解决标准兼容性问题。标准对产业的促进同样关键,建立统一的行业技术标准和接口规范,有助于推动行业内部不同厂商的技术兼容和互通,降低企业研发成本,提高整体行业效率。特别是在无人机应用方面,应建立标准化的数据接口和通信协议,确保不同厂商的设备能够协同工作。
(2)标准对法律的支撑
标准与法律的关系在低空经济中尤为重要。法律保障标准实施效力,标准提升依法治理效能,二者看似是两套独立的规范体系,但内在对社会秩序的追求是一致的。二者协同能有效促进北斗在低空经济中的应用。首先,低空经济中快速发展的技术,如北斗技术,通常面临法律法规滞后问题。标准化则能够为法律提供及时的补充,使法律能够跟上技术发展的步伐。其次,标准的灵活性和适应性,能够有效解决法律无法具体规定的技术细节问题。标准通过对这些细节的规范,提供了法律无法直接涵盖的精细管理,确保低空经济各方之间的协同与互操作性。
2. 完善顶层设计,构建全面协调的标准化体系
为了有效推动北斗系统在低空经济中的应用,解决标准相关的问题,必须从顶层设计出发,推动标准体系的建设与完善。
(1)明确标准类别,加快标准制修
要解决标准数量不足的问题,首先需要明确标准的类别,形成覆盖低空经济各个领域的标准体系。这不仅包括技术标准、操作标准,还应涵盖管理标准、数据接口标准、性能要求等多个维度。例如,深圳市在制定低空经济标准体系时,将“信息基础设施”作为独立子体系进行规划,该子体系涵盖了各类信息基础设施和数字形态的融合基础设施相关的技术标准及文件。同时,苏州市则从低空经济的基础通用、航空器产品、试验试飞等五大领域出发,制定了具体的标准体系结构;除了明确标准类别外,加快标准的制定和修订也至关重要。针对北斗技术和产品迭代速度快的特点,需建立标准的快速反应机制。标准化行政主管部门可以定期开展技术趋势分析和市场需求调研,对于不适应低空经济发展需要和北斗技术进步的标准应当及时修订或废止。同时,在标准制定过程中,应加强政府、科研院所、产业链企业之间的合作,融合最新技术成果,增强标准的前瞻性。
(2)加强标准统一规划,推动各类标准协同发展
标准不统一是当前面临的一个关键问题。为解决这一问题,政府应牵头协调不同企业和行业协会,推动建立统一的技术规范和接口标准。特别是涉及北斗系统与低空经济应用中的机载设备、数据传输和接口规范等方面,必须制定兼容性强的统一标准。通过统一的标准,可以有效解决低空经济中各企业基础设施重复建设的问题,提升行业协同效率,降低资源浪费,确保低空经济能够快速、协调发展。其次,地方政府在制定符合本地产业需求的标准的同时,应与国家标准保持一致,确保标准体系的整体性与协调性。例如苏州市强调通过政府、市场和社会各方的合作,实现各类标准的协同发展,打造一个综合协调的标准化体系。这种地方与国家标准的协调机制,有助于实现标准体系的统一性,并避免了标准碎片化和重复建设。此外,为了进一步推动低空经济领域标准化建设,在吸取地方经验的基础上,中央未来应出台类似《国家人工智能产业综合标准化体系建设指南》的国家级标准体系建设指南。该指南应从技术标准、产业应用标准、管理标准等多维度进行全面规划,明确标准更新机制和实施路径。通过设定统一的标准框架,减少重复建设,提升资源共享效率。
四、政策和法律是推进北斗低空经济应用的保障
政策为低空经济发展提供方向、指导和规范,缺乏政策的支持和法规的保驾护航,将使低空经济难以腾飞。政策法律协同的法治构造不仅有助于解决前文提到的技术和标准问题,还能为其应用提供明确的方向指引。有学者认为,北斗系统要遵循强制应用与鼓励应用相结合的原则,且该原则具有限定性、特定性、法定性。笔者认为,北斗系统在低空经济中的应用也要遵守该原则,但应该做出适当调整。
1. 法律锚定:重大公共利益的刚性约束
北斗系统在低空经济中的应用涉及飞行安全和国家安全等重大公共利益,因此,在这些特定领域应当通过法律明确规定强制使用北斗系统,但也允许兼容其他GNSS的使用。之所以采取这种兼容性做法,主要是因为低空环境的复杂性。在实践中,兼容使用其他GNSS能够有效提升系统的可靠性和精度,尤其在信号遮挡或多路径效应较为严重的环境下,可以弥补单一导航系统可能存在的盲区或精度不足的问题。目前,全球范围内许多低空经济的应用场景也都采取了这种多系统兼容的策略,以提高导航定位的准确性和安全性。
法律在此类场景中起到刚性约束作用,既为北斗应用划定了不可突破的安全底线,也为低空经济的长远发展提供了稳定的制度预期。俄罗斯早在2008年便通过第641号决议,明确要求所有用于空中交通服务的自动化系统、航空电信保障系统、自动飞行控制系统等关键设备,必须配备格洛纳斯(GLONASS)导航系统或格洛纳斯/GPS卫星导航设备,确保时间同步和系统安全。这一决议确保了俄罗斯在空中交通管理中的技术自主性。我国也可以借鉴此类做法,结合国内低空经济的特点,制定专门的法律法规,或者通过修订现行法律,把特定领域内强制应用原则落实到相关的法律规定之中。
2. 政策激励:市场化场景的柔性引导
在商业化程度较高的低空经济领域,北斗系统的推广需依赖政策的柔性引导而非法律强制。在机载设备方面,企业出于成本与兼容性考量,往往倾向于选择成熟度更高、成本更低的GPS。政策可通过税收减免、研发补贴等工具降低北斗终端适配成本,同时制定行业标准要求设备制造商预留统一的北斗接口,逐步形成市场驱动的技术发展路径。例如,《湖南省低空飞行运营补贴实施细则》第十五条要求申报企业确保航空器飞行动态数据能准确同步至长沙飞行服务站系统,包括且不限于配备北斗或其他自适应机载终端。
在北斗地面设施建设方面,同样需要政策撬动市场参与。首先,北斗地基增强站作为提升定位精度的关键节点,其建设成本高、区域覆盖需求分散,单纯依赖政府投资难以快速形成服务能力。对此,可通过“建站补贴+服务分成”模式吸引企业参与:对民营企业投资的地基增强站,政府按覆盖面积给予一次性建设补贴,并允许企业向无人机运营商收取差分定位服务费,通过市场化收益反哺投资。此外,针对低空数据平台等软性基础设施,政策可以通过“数据开放与共享机制”激发企业创新活力。
3. 动态协同:政策与法律的互补性迭代
现代法治发展的重要趋势是构建政策与法律的协同治理。政策在完善自身的同时能够为法律提供经验,法律在改进自身的同时能够为政策提供参考,二者相互影响、优势互补,共同构成完整的社会规范体系。首先,如在实践中验证有效的政策,应及时转化为法律条文,以避免“以策代法”带来的权责不清。近年来,中国促进型立法数量急剧增加,地方低空经济立法也明显呈现促进型立法的特征。未来,中央和地方支持北斗系统在低空经济中的大规模应用,可以通过设立《北斗产业促进法》或《低空经济产业促进法》的方式,明确北斗系统在低空经济中的应用原则,规范产业行为,确保政策的持续性和执行力。其次,如果先前已有相关法律,随着政策的不断优化与市场反馈,这些法律也应做出适时调整,以确保政策与法律之间的良性互动,避免因法律滞后导致的空白或冲突。
五、结语
在低空经济加速发展的背景下,北斗系统的广泛应用不仅是我国提升空域管理能力、保障飞行安全的重要手段,更是推动战略性新兴产业发展的关键支撑。本文以北斗系统在低空经济中的现实挑战为切入点,深入剖析了当前在技术、标准、政策法律等方面存在的问题,并提出应从多技术融合、标准体系建设、法治保障三重进路入手,系统推进北斗系统在低空领域的深度应用。
未来,应进一步加强跨部门、跨区域协同治理,完善标准制定机制,推动高频、灵活、透明的制度创新,为“北斗+低空经济”提供更加清晰可行的发展路径。通过统筹推进技术、标准与法治三位一体的综合路径,北斗系统有望真正成为我国低空经济腾飞的坚实支点与核心动力。
文章来源:卫星应用公众号