基于北斗地基增强系统,低空飞行器可获得厘米级定位、毫米级感知、纳秒级授时的时空智能服务——这是构建高精度电子围栏、规划精准飞行航路、避免飞行器碰撞的核心安全技术。泰伯智库白皮书指出,北斗在低空智联中扮演着“时空基准”与“定位核心”的双重角色:一方面,北斗网格码技术将物理空域剖分成可唯一标识、可计算的三维网格单元,实现十万级飞行器实时动态计算;另一方面,“北斗+5G-A”融合创新低空监管技术,利用北斗地基增强网精确遥感高空大气水汽含量和雷电位置,实现飞机、航路与区域环境气象的协同感控。
北斗地基增强系统——低空定位的时空基石
北斗地基增强系统由遍布全国的数千座GNSS增强站构成,通过播发差分修正信号,将北斗卫星导航的定位精度从米级提升至厘米级。在低空场景中,这一精度使得构建高精度电子围栏成为可能——能有效防止无人机误入机场、核电站等敏感区域;规划精准的飞行航路——支持密集城区多航线并行运行,避免飞行器碰撞;实现精准自主起降——确保eVTOL和无人机在起降场、空投柜等狭小空间内的厘米级定位。
“北斗+5G-A”融合创新低空监管技术,通过跨行业、跨领域的北斗地基增强基准站网,与5G-A的通感一体化能力深度融合,为低空飞行器提供广域、连续、高精度的导航与监视服务。5G相控阵天线可形成至少3000米以下低空的广域覆盖,与北斗系统的天基高精度PPP互补融合,确保通航客货机ADS-B系统的安全性、可用性。通过5G-A通信基站加装北斗终端及气象感知设备,利用北斗地基增强网精确遥感高空大气水汽含量和雷电位置,全天候、全天时提供精准的降雨、降雪及雪深探测预报与雷电预报预警。
北斗网格码——可计算的数字化空域底座
北斗网格码技术旨在解决低空空域数据多源异构、标准不一、计算效率低下的核心挑战。其核心思想是采用统一的时空网格编码(如北斗网格码),将物理空域剖分成可唯一标识、可计算、多尺度的三维网格单元,构建高性能、可计算的数字化空域底座。
技术优势体现在四个层面。高性能网格化构建——依托高性能并行计算框架,将地形、建筑白模、倾斜摄影、激光点云等多源异构低空底板数据,在小时级内高效构建成千平方公里级别的米级分辨率统一网格。大规模动态数据承载——可平稳接入百万级飞行器动态数据,实现千平方公里级低空底板数据的高逼真度流畅可视化。高并发空域安全计算——可实现对十万级飞行器的实时动态计算,包括飞行器间的冲突探测、禁飞区侵入预警、障碍物碰撞探测等。丰富的空域计算能力——提供静态航迹规划、空域资源占用查询、指定高度层障碍物查询、航迹冲突计算等核心分析功能。
北斗在典型场景中的应用——电子围栏、避障与气象协同
在低空安全管理中,基于北斗高精度定位的电子围栏是最核心的应用之一。通过在机场、核电站、政府机关等敏感区域周边划设高精度三维电子围栏,对非法侵入的飞行器进行实时告警,并联动反制设备实现有效管控。深圳SILAS系统全面接入全市域时空信息平台(CIM),实时获取涵盖建筑物模型、市政设施、行政区划等城市信息,支持低空飞行活动的精细化管理。
在飞行避障方面,北斗高精度定位与视觉/雷达传感器的融合是主流技术路径。美团无人机采用RTK+视觉融合导航方案,确保厘米级降落精度;南方电网“天巡”自主飞行系统基于北斗高精度定位,无人机一键起飞后沿电力线自主飞行,并能围绕杆塔进行360度环绕精细化拍摄。
在气象协同方面,利用北斗地基增强网精确遥感大气水汽含量和雷电位置,实现飞机、航路与区域环境气象的协同感控。卫星互联网与北斗形成互补,确保在任何环境下(偏远山区、海洋、恶劣天气)都能保持高精度定位服务的连续性。
北斗低空定位的未来演进
未来北斗低空高精度定位的演进方向包括:星地一体化增强——北斗天基增强(PPP-B2b)与地基增强(RTK)深度融合,实现“随时随地厘米级”定位,减少对地面基准站的依赖。智能融合定位——北斗与惯性导航、视觉SLAM、激光雷达、5G定位等多源传感器深层次融合,在“GPS拒止”环境下(城市峡谷、隧道、室内)仍能保持高精度自主定位。动态空域网格——北斗网格码从静态空域剖分向动态空域管理演进,根据飞行流量、气象条件、安全态势实时调整网格划分和空域使用规则。低空数据资产——基于北斗时空基准采集的海量飞行轨迹、空域使用数据成为可交易的新型数据资产,构建低空数据资产价值评估与流通体系。