广发证券研报指出,低空飞行器导航定位需求较民航提升约3个数量级——无人机防撞需1m水平定位精度(民航航路为1海里/1852m),感知时延小于500ms。城市峡谷环境下GNSS信号多路径效应严重,传统导航较难保障低时延高精度定位。北斗导航系统有望成为通用航空器标配,配合三维数字航图实现低空“四维航迹”自由飞行。
定位精度从海里级到米级——低空导航的跨越式升级
低空飞行器对导航定位精度的要求较民航运输航空显著提升。根据3GPP TR22.837性能需求,无人机入侵检测要求5-10m定位精度、感知时延小于1000ms;无人机防撞要求1m水平定位精度、感知时延小于500ms。而民航航路横向飞行技术误差(FTE)要求为1海里(约1852m),横向导航系统误差(NSE)为2.8海里;终端进近阶段FTE要求0.25海里(约463m)。低空飞行器定位精度需求较民航航路阶段提升了约3个数量级,对感知时延的要求也从秒级降至毫秒级。城市低空环境中,GNSS信号受到建筑物阻挡、反射和衍射,产生复杂的多路径效应,传统GNSS信号较难保障低时延、高精度的定位与导航服务。城市中高楼林立、强磁干扰、地下工事网以及景观树、电线、路灯等障碍均影响信号传播。
北斗——通用航空器的标配导航
导航系统涉及雷达导航、卫星导航、视觉导航、惯性导航等技术,其中北斗导航系统有望成为我国通用航空器的标配应用。根据《通用航空装备创新应用实施方案(2024-2030年)》,北斗将成为我国通用航空器的标配应用。北斗导航也可与低轨卫星结合实现更高的定位性能——北斗+低轨通导一体化位置服务网络以北斗三号为核心,低轨通导一体化服务在其基础上进行补充、改正、增强和改进,为低空飞行器提供“泛在、精准、可信”的位置服务。北斗系统的RDSS通信服务也可作为卫星通信服务的备份手段,提高低空通信服务的容量。多地低空政策中已明确推动以北斗数据为基础,融合北斗短报文(RDSS)、广播式自动相关监视(ADS-B)数据的低空监视信息平台建设。
三维数字航图——从二维导航到三维自由飞行
与传统地图导航服务不同,低空导航服务需要面向空域三维飞行用户。经济空域建立三维数字航图是低空飞行服务站至关重要的基础工作。标注高压输电线路三维坐标,就能化解通航飞机依靠自身感知/避让的飞行风险。基于全球导航卫星系统、全空域覆盖的移动通信网络和详尽的数字航图,低空经济空域即可实现基于“四维航迹”运行(4DTs)的“自由飞行”。城市三维航图的绘制构建需要卫星遥感影像参与,需要选用具有高分辨率、大尺度的卫星遥感影像以保证对航图信息较好的解译提取,并对遥感影像进行正射校正、图像配准、图像融合等预处理操作。全空间智能MapGIS平台可提供可直接交付的智能化、实时化的三维地理信息系统,助力监管部门在管辖范围内开展低空航路监管、低空飞行器监测、飞行计划审核等工作。
表格:
民航与低空导航定位精度要求对比| 应用场景 | 定位精度要求 | 感知时延要求 | 参考标准 |
|---|
| 民航航路飞行(FTE) | 1海里(约1852m) | — | AC20-130 |
| 民航终端进近(FTE) | 0.25海里(约463m) | — | AC20-130 |
| 无人机入侵检测 | 5-10m | <1000ms | 3GPP TR22.837 |
| 无人机防撞 | 1m | <500ms | 3GPP TR22.837 |