低空經濟飛行安全保障體系課題申報書一、封面內容

項目名稱：低空經濟飛行安全保障體系研究

申請人姓名及聯系方式：張明，zhangming@

所屬單位：國家低空經濟安全研究中心

申報日期：2023年10月26日

項目類別：應用研究

二．項目摘要

隨著低空經濟的快速發(fā)展，無人機、eVTOL等新型飛行器的廣泛應用對空中交通管理提出了嚴峻挑戰(zhàn)。本項目旨在構建一套系統(tǒng)化、智能化的低空經濟飛行安全保障體系，以應對日益增長的空中交通復雜性和安全風險。項目核心內容包括：一是基于多源數據融合的空域態(tài)勢感知技術，通過整合雷達、衛(wèi)星、無人機載傳感器等數據，實現實時、精準的空域態(tài)勢監(jiān)測；二是開發(fā)自適應的空中交通沖突解脫算法，結合機器學習與強化學習，動態(tài)優(yōu)化飛行路徑規(guī)劃，降低碰撞風險；三是構建多維度風險評估模型，綜合分析氣象條件、電磁干擾、人為誤操作等因素，量化飛行安全等級；四是設計分布式協同管控架構，通過邊緣計算與云計算協同，提升應急響應效率。研究方法將采用仿真實驗與實地測試相結合的方式，依托模擬器和真實場景驗證技術有效性。預期成果包括一套完整的低空空域安全評估標準、一套智能化的空中交通管理系統(tǒng)原型，以及三篇高水平學術論文。本項目成果將直接支撐低空經濟規(guī)模化發(fā)展，為政策制定與行業(yè)應用提供關鍵技術支撐，具有顯著的社會經濟效益和行業(yè)示范價值。

三.項目背景與研究意義

1.研究領域現狀、存在的問題及研究的必要性

低空經濟作為戰(zhàn)略性新興產業(yè)，以無人機、eVTOL（電動垂直起降飛行器）、輕型航空器等新型飛行器為載體，涉及物流配送、空中游覽、緊急醫(yī)療救援、農業(yè)植保等多個應用場景，正逐步成為推動經濟高質量發(fā)展的重要引擎。根據相關產業(yè)報告預測，未來十年，全球低空經濟市場規(guī)模將突破萬億美元級別，中國作為全球最大的潛在市場，其發(fā)展速度和規(guī)模尤為引人注目。然而，伴隨著低空經濟活動的日益頻繁和空域需求的急劇增長，飛行安全保障問題凸顯，成為制約產業(yè)健康發(fā)展的關鍵瓶頸。

當前，低空經濟飛行安全保障體系仍處于初步構建階段，主要存在以下問題：首先，空域管理體制滯后。傳統(tǒng)的空域管理模式以軍事和民航為主，難以適應低空領域多樣化、高頻次、高密度活動的需求。垂直分離度低、空域使用碎片化等問題普遍存在，導致空域資源利用效率低下，安全隱患突出。其次，感知網絡覆蓋不足。現有空域監(jiān)測主要依賴地面雷達和民航監(jiān)視系統(tǒng)，對于低空、小型、高速飛行器的探測能力有限，存在大量監(jiān)測盲區(qū)。特別是對于無人機等小型飛行器，其雷達反射截面積小，難以被傳統(tǒng)系統(tǒng)有效識別和追蹤，給空中交通態(tài)勢感知帶來極大挑戰(zhàn)。再次，通信互聯水平不高。低空飛行器之間、飛行器與空管系統(tǒng)之間缺乏標準化、可靠的通信鏈路，信息共享不暢，協同管控能力弱。尤其在應急情況下，難以實現快速、精準的指令下達和態(tài)勢通報。此外，安全風險管控手段單一?，F有的安全風險主要依靠飛行器自身避障和操作員人工判斷，缺乏系統(tǒng)化的風險預測、評估和預警機制。對于非法入侵、惡意干擾、系統(tǒng)故障等復雜場景，應對能力不足。最后，標準規(guī)范體系不健全。低空經濟涉及多個行業(yè)和領域，相關安全標準、技術規(guī)范、操作規(guī)程等尚未形成統(tǒng)一體系，存在標準缺失、交叉重復等問題，制約了行業(yè)的規(guī)范化發(fā)展和安全監(jiān)管的有效性。

上述問題的存在，不僅威脅到飛行人員、地面民眾的生命財產安全，也阻礙了低空經濟產業(yè)的規(guī)?；瘧煤褪袌鲂判牡慕?。因此，構建一套先進、可靠、高效的低空經濟飛行安全保障體系，已成為當前亟待解決的重大課題。本項目的開展，正是為了應對這些挑戰(zhàn)，通過技術創(chuàng)新和管理優(yōu)化，系統(tǒng)性解決低空飛行安全面臨的核心問題，為低空經濟的可持續(xù)發(fā)展提供堅實的安全基礎。研究的必要性體現在：一是保障公共安全的迫切需要。低空空域與日常生活空間高度重疊，飛行安全事故可能造成嚴重的社會影響和經濟損失。建立健全安全保障體系，是維護社會穩(wěn)定、保障人民生命財產安全的必然要求。二是促進產業(yè)健康發(fā)展的關鍵支撐。安全是低空經濟發(fā)展的前提，只有建立了完善的安全保障體系，才能有效降低風險、增強市場信心，推動產業(yè)實現有序、快速的發(fā)展。三是提升國家空域治理能力的戰(zhàn)略需求。低空經濟的發(fā)展對空域治理提出了新的挑戰(zhàn)，本研究將探索適應低空經濟特點的新型治理模式和技術手段，有助于提升國家空域治理現代化水平。四是填補國內技術空白的重要契機。當前，國際上在低空安全領域的研究尚處于起步階段，我國在該領域具有后發(fā)優(yōu)勢，通過系統(tǒng)性攻關，有望形成具有自主知識產權的核心技術和標準規(guī)范，搶占產業(yè)制高點。

2.項目研究的社會、經濟或學術價值

本項目的研究不僅具有重要的學術價值，更具有顯著的社會經濟效益，將為低空經濟的安全發(fā)展提供關鍵支撐，并在多個層面產生深遠影響。

在社會價值層面，本項目的研究成果將直接提升低空空域的安全性，有效降低飛行事故風險，保障公眾生命財產安全，增強社會公眾對低空經濟的信任度。通過構建智能化的安全管控體系，能夠提升應急響應效率，減少安全事故造成的損失和負面影響，維護社會和諧穩(wěn)定。此外，項目的研究將推動相關法律法規(guī)和標準規(guī)范的完善，為低空經濟的規(guī)范化管理提供依據，促進社會資源的優(yōu)化配置。例如，通過空域資源的高效利用和沖突解脫算法的優(yōu)化，可以減少空域擁堵，提高整體交通效率，間接提升社會運行效率。

在經濟價值層面，本項目的研究將直接服務于低空經濟產業(yè)的健康發(fā)展，產生巨大的經濟效益。首先，安全保障體系的建立將降低飛行器的運營風險，降低保險成本，提升企業(yè)盈利能力，吸引更多社會資本投入低空經濟領域。其次，項目研發(fā)的核心技術和系統(tǒng)平臺具有廣闊的市場應用前景，可以形成新的經濟增長點，帶動相關產業(yè)鏈的發(fā)展，如傳感器制造、無人機研發(fā)、空管設備、信息安全等。再次，低空經濟的繁榮將創(chuàng)造大量就業(yè)機會，促進區(qū)域經濟發(fā)展，尤其是在物流、旅游、農業(yè)等領域，能夠有效帶動地方經濟轉型升級。此外，通過提升空域利用效率和安全性，可以降低物流運輸成本，提高經濟運行效率，產生間接的經濟效益。例如，基于項目成果構建的智能物流配送網絡，可以大幅縮短配送時間，降低物流成本，提升供應鏈效率，為實體經濟降本增效提供新動力。

在學術價值層面，本項目的研究將推動空域安全、空中交通管理、、物聯網等領域的技術進步和理論創(chuàng)新。項目將探索多源數據融合、機器學習、邊緣計算等先進技術在低空安全領域的應用，形成一批具有自主知識產權的核心技術，提升我國在相關領域的科技實力和國際競爭力。研究過程中將構建一套系統(tǒng)化的低空空域安全理論體系，包括空域態(tài)勢感知模型、沖突解脫理論、風險評估方法等，為后續(xù)研究提供理論基礎和方法指導。此外，項目的研究成果將促進跨學科交叉融合，推動空域管理、信息技術、transportationengineering等學科的協同發(fā)展，培養(yǎng)一批復合型的高水平研究人才，提升我國在低空經濟領域的學術影響力。通過發(fā)表高水平學術論文、參加國際學術會議等方式，可以將研究成果推廣到國際學術界，促進國際學術交流與合作，提升我國在該領域的國際話語權。

四.國內外研究現狀

低空經濟飛行安全保障體系的研究是近年來全球航空領域關注的熱點，國內外學者和機構已開展了一系列探索性工作，取得了一定的進展，但也存在明顯的差異和尚未解決的問題。

國外研究起步相對較早，尤其是在無人機技術與應用方面積累了較多經驗。美國作為低空經濟發(fā)展較為領先的國家，在無人機監(jiān)管和空域管理方面進行了積極嘗試。例如，聯邦航空管理局（FAA）發(fā)布了無人機操作指南和部分法規(guī)，探索了低空空域的精細化劃分和分層次管理方法。在技術層面，美國的研究重點包括無人機識別與追蹤技術、地理圍欄技術、無人機交通管理系統(tǒng)（UTM）等。麻省理工學院、斯坦福大學等高校以及波音、等企業(yè)，通過仿真平臺和實際測試，研究了多無人機協同飛行、避障算法、空域沖突解脫等問題。此外，美國注重公私合作，鼓勵企業(yè)參與低空安全技術的研發(fā)和應用，如建立無人機識別數據庫、開發(fā)防干擾技術等。然而，國外研究也存在一些局限。首先，在空域管理理念上，仍以傳統(tǒng)航空模式為基礎，對低空經濟的高度靈活性、動態(tài)性考慮不足，難以完全適應未來多樣化的飛行需求。其次，在技術集成度方面，各子系統(tǒng)（如感知、通信、決策）之間的協同尚未達到理想狀態(tài)，缺乏一體化的解決方案。再次，對于復雜電磁環(huán)境下的安全防護、惡意攻擊的防范等前沿問題研究相對薄弱。最后，國際合作與標準統(tǒng)一方面仍面臨挑戰(zhàn)，不同國家和地區(qū)的監(jiān)管體系和技術標準存在差異，影響了全球低空經濟的互聯互通。

國內低空經濟起步雖晚，但發(fā)展迅速，國家和地方政府高度重視，投入了大量資源進行研究和試點。中國民用航空局（CAAC）發(fā)布了《低空空域使用管理規(guī)定》等系列文件，明確了低空空域的分類管理思路，并開展了多個低空經濟應用示范項目。在研究機構方面，中國航空工業(yè)集團公司、中國電子信息產業(yè)集團等大型企業(yè)，以及中國科學院、中國民航大學、南京航空航天大學等高校和科研院所，在低空安全領域進行了廣泛探索。國內研究主要集中在以下幾個方面：一是低空空域感知網絡建設，如結合雷達、ADS-B（廣播式自動相關監(jiān)視）、無人機載傳感器、5G通信網絡等，構建多層次的空域監(jiān)測體系；二是無人機集群管理與控制，研究基于的編隊飛行、協同避障、任務分配等問題；三是低空交通管理系統(tǒng)（L-UTM）的初步設計，探索基于云計算和大數據的空域態(tài)勢感知、沖突解脫和流量管理方案；四是安全風險評估與預警，結合歷史數據和實時信息，評估飛行風險并發(fā)布預警信息。國內研究的優(yōu)勢在于能夠緊密結合國家發(fā)展戰(zhàn)略和市場需求，研究成果具有較強的實踐導向。同時，國內在5G、等新技術應用方面具有后發(fā)優(yōu)勢，能夠將這些先進技術快速引入低空安全領域。然而，國內研究也面臨一些挑戰(zhàn)。首先，基礎理論研究相對薄弱，對于低空復雜環(huán)境下的物理模型、信息融合算法、安全風險評估理論等缺乏深入系統(tǒng)的研究。其次，關鍵核心技術受制于人，在高端傳感器、高性能計算平臺、核心算法等方面依賴進口，自主可控能力有待提升。再次，標準化體系建設滯后，缺乏統(tǒng)一的技術標準和規(guī)范，影響了不同系統(tǒng)、不同設備之間的互聯互通和互操作性。此外，人才隊伍建設不足，既懂航空技術又懂信息技術的復合型人才短缺，制約了研究的深入和成果的轉化。

綜合來看，國內外在低空經濟飛行安全保障領域均取得了一定的研究成果，但在系統(tǒng)性、智能化、協同化等方面仍存在明顯不足。尚未解決的問題或研究空白主要包括：一是空域管理體制與低空經濟需求的適配性研究不足。現有的空域管理模式是否能夠適應低空經濟的高度靈活性、動態(tài)性和商業(yè)運營特征，仍需深入探索。二是跨層、跨域、跨區(qū)域的協同管控技術研究滯后。如何實現空域、地面、天基資源的協同，以及不同管理部門、不同運營主體之間的信息共享與協同決策，是亟待解決的關鍵問題。三是復雜環(huán)境下的可靠感知與識別技術有待突破。在惡劣天氣、城市峽谷、電磁干擾等復雜環(huán)境下，如何確保對各類飛行器的精準感知和可靠識別，仍面臨技術挑戰(zhàn)。四是智能化風險預測與主動防控技術亟需發(fā)展。如何基于大數據和技術，實現對飛行風險的精準預測和主動防控，將被動響應變?yōu)橹鲃宇A防，是未來研究的重要方向。五是安全標準規(guī)范體系與測試驗證平臺建設相對薄弱。缺乏統(tǒng)一的技術標準和規(guī)范，難以對安全系統(tǒng)進行有效測試和評估，影響了技術的可靠性和產業(yè)的健康發(fā)展。六是法律法規(guī)與倫理問題的研究需同步跟進。低空經濟的發(fā)展帶來了新的法律和倫理挑戰(zhàn)，如無人機責任認定、數據隱私保護、空域使用權分配等，需要完善相關法律法規(guī)和倫理準則。這些研究空白表明，構建一套先進、可靠、高效的低空經濟飛行安全保障體系，仍需付出巨大努力，開展系統(tǒng)性、前瞻性的研究。

五.研究目標與內容

1.研究目標

本項目旨在系統(tǒng)性地研究低空經濟飛行安全保障體系的關鍵技術與管理機制，構建一套具有先進性、實用性、協同性的安全保障理論與技術體系，為低空經濟的健康發(fā)展提供強有力的技術支撐和決策依據。具體研究目標包括：

第一，構建低空空域復雜環(huán)境下的精準態(tài)勢感知模型。深入研究城市峽谷、復雜電磁環(huán)境、惡劣天氣等對飛行器感知的影響，開發(fā)融合多源異構數據（雷達、ADS-B、可見光、激光雷達、無人機載傳感器、5G網絡等）的空域態(tài)勢感知算法，實現對低空空域內所有飛行器（包括常規(guī)航空器、無人機、eVTOL等）的精準識別、定位、軌跡預測和意判別，提升態(tài)勢感知的覆蓋范圍、精度和實時性。

第二，研發(fā)面向低空經濟的智能化空中交通沖突解脫（ATC）算法。針對低空空域流量增長和非合作性飛行器（如部分無人機）存在的特點，研究基于強化學習、深度強化學習等技術的自適應沖突解脫策略，開發(fā)能夠動態(tài)優(yōu)化飛行路徑、預留安全緩沖距離、處理多目標交互沖突的智能決策算法，確?？沼蛸Y源的高效利用和飛行安全。

第三，建立低空飛行安全風險評估與預警體系。綜合考慮飛行器性能、空域環(huán)境、氣象條件、人為因素、網絡攻擊等多維度風險源，構建基于多準則決策分析（MCDA）和機器學習的風險評估模型，實現對低空飛行安全等級的實時動態(tài)評估和預測，并開發(fā)智能預警機制，及時向飛行器、空管系統(tǒng)和相關用戶發(fā)布風險信息。

第四，設計分布式協同的低空安全管控架構。研究基于邊緣計算與云計算協同的分布式管控范式，設計支持多主體（政府、企業(yè)、個人）參與的協同管控框架，實現空域資源的動態(tài)授權、飛行計劃的協同審批、應急事件的聯動處置等功能，提升安全管控的靈活性和效率。

第五，提出完善低空經濟飛行安全保障的標準規(guī)范體系建議?；谘芯砍晒?，研究提出覆蓋空域管理、通信互聯、安全防護、應急處置等方面的標準規(guī)范建議，為我國低空經濟安全監(jiān)管體系的建設和完善提供參考。

2.研究內容

為實現上述研究目標，本項目將圍繞以下五個核心方面展開深入研究：

（1）低空空域多源信息融合與精準態(tài)勢感知技術研究

***具體研究問題：**如何有效融合來自地面雷達、ADS-B系統(tǒng)、衛(wèi)星遙感、無人機載傳感器（如視覺、激光雷達）、5G網絡定位等多源異構數據，以克服單一傳感器在低空感知中的局限性（如盲區(qū)、分辨率低、易受干擾等）？如何建立精準的融合模型，以實現對低空空域內各類飛行器（包括小型、微小型無人機和eVTOL）的精確識別（區(qū)分類型、歸屬）、實時定位（厘米級精度）、高可靠性軌跡跟蹤（分鐘級預報精度）和飛行意推斷？

***研究假設：**通過建立基于卡爾曼濾波優(yōu)化的多傳感器數據融合算法，并結合深度學習特征識別技術，能夠顯著提升復雜環(huán)境下低空空域態(tài)勢感知的精度和魯棒性。融合后的態(tài)勢信息能夠滿足未來低空高密度交通場景下的監(jiān)測需求。

***主要研究內容：**開發(fā)多傳感器數據同步與配準方法；研究基于深度學習的飛行器目標檢測與識別算法；構建融合多源信息的低空空域態(tài)勢感知模型；設計考慮環(huán)境因素（如天氣、光照）影響的感知修正機制；通過仿真和實測驗證感知系統(tǒng)的性能。

（2）面向低空經濟的智能化空中交通沖突解脫技術研究

***具體研究問題：**如何設計能夠適應低空空域動態(tài)性、多樣性和非合作性飛行器特點的智能化沖突解脫（ICCD）算法？如何利用技術（如強化學習）實現沖突解脫決策的自主性、實時性和最優(yōu)性？如何在保證安全的前提下，最大化空域利用效率和飛行靈活性？如何處理多維度約束（如速度、高度、時間窗口、空域規(guī)則）下的復雜多目標交互沖突？

***研究假設：**基于深度強化學習的ICCD算法，通過在大規(guī)模仿真環(huán)境中進行訓練和優(yōu)化，能夠學習到適應復雜低空交通場景的沖突解脫策略，在保證安全裕度的同時，實現優(yōu)于傳統(tǒng)規(guī)則或啟發(fā)式算法的空域利用效率。

***主要研究內容：**設計低空空域交通流模型與沖突預測方法；研究基于深度強化學習的ICCD算法框架；開發(fā)能夠處理多目標、多約束的智能決策優(yōu)化模型；構建考慮飛行器性能和用戶偏好（如時間成本）的個性化路徑規(guī)劃模塊；通過仿真實驗評估不同ICCD算法的性能指標（如解脫成功率、平均解脫時間、路徑偏離度等）。

（3）低空飛行安全風險評估與智能預警技術研究

***具體研究問題：**如何構建一個全面、動態(tài)、量化的低空飛行安全風險評估模型？如何有效識別和量化各類風險因素（包括技術故障、操作失誤、惡劣天氣、電磁干擾、惡意攻擊、空域沖突等）？如何利用機器學習技術實現風險的早期預警和精準預測？如何將風險評估結果轉化為直觀、有效的預警信息，并傳遞給相關方？

***研究假設：**通過構建基于貝葉斯網絡或支持向量機的多源風險因素關聯分析模型，并結合時間序列預測算法，能夠實現對低空飛行安全風險的準確評估和提前預警，為預防事故的發(fā)生提供技術支撐。

***主要研究內容：**識別和分類低空飛行主要風險源；建立風險因素與安全后果之間的量化關系模型；開發(fā)基于機器學習的安全風險預測算法；設計多級預警信息發(fā)布機制；構建包含風險態(tài)勢監(jiān)測、評估、預警功能的安全風險管控平臺原型。

（4）分布式協同的低空安全管控架構設計與技術研究

***具體研究問題：**如何設計一個支持多主體參與、實現信息共享和協同決策的分布式低空安全管控架構？如何在邊緣計算節(jié)點和中心云平臺之間合理分配計算任務和數據流？如何保障分布式系統(tǒng)下的數據一致性、通信可靠性和系統(tǒng)安全性？如何實現跨部門、跨區(qū)域的協同應急響應機制？

***研究假設：**基于微服務架構和區(qū)塊鏈技術的分布式協同管控架構，能夠有效解決多主體參與下的信息孤島、信任缺失和協同效率低下問題，提升低空安全管控的靈活性和韌性。

***主要研究內容：**設計分布式低空安全管控系統(tǒng)的整體架構；研究邊緣計算與云計算協同的任務卸載與計算優(yōu)化策略；開發(fā)基于區(qū)塊鏈的安全可信數據共享與交互技術；設計面向多主體的協同管理與決策支持系統(tǒng)；研究基于數字孿生的低空空域協同管控仿真驗證方法。

（5）低空經濟飛行安全保障標準規(guī)范體系研究

***具體研究問題：**當前低空經濟安全保障領域存在哪些標準缺失或沖突？未來需要建立一套怎樣的標準規(guī)范體系來支撐安全保障體系的運行？這些標準應如何覆蓋空域管理、通信互聯、安全防護、應急處置等關鍵環(huán)節(jié)？如何推動這些標準的制定、實施與修訂？

***研究假設：**通過系統(tǒng)梳理現有標準，結合本項目的研究成果，可以提出一套科學、合理、可操作的低空經濟飛行安全保障標準規(guī)范體系框架，為我國低空經濟安全監(jiān)管提供明確的指引。

***主要研究內容：**梳理國內外相關法律法規(guī)和標準現狀；分析低空經濟安全保障的關鍵技術點和標準化需求；研究提出涵蓋空域劃設與使用、通信導航監(jiān)視、飛行器安全設計、運行管理、應急響應等環(huán)節(jié)的標準規(guī)范建議；研究標準規(guī)范的測試驗證方法和評估體系。

六.研究方法與技術路線

1.研究方法、實驗設計、數據收集與分析方法

本項目將采用理論分析、仿真建模、實驗驗證相結合的研究方法，多學科交叉融合，系統(tǒng)性地開展低空經濟飛行安全保障體系的研究。具體方法包括：

（1）文獻研究法：系統(tǒng)梳理國內外低空經濟、空中交通管理、無人機技術、、信息安全等領域的相關文獻、標準和案例，掌握現有研究成果、技術瓶頸和發(fā)展趨勢，為項目研究奠定理論基礎，明確研究切入點和創(chuàng)新方向。

（2）理論分析法：針對低空空域態(tài)勢感知、沖突解脫、風險評估等核心問題，運用控制理論、概率論與數理統(tǒng)計、優(yōu)化理論、理論等，建立相應的數學模型和理論框架，為算法設計和系統(tǒng)構建提供理論支撐。

（3）仿真建模與仿真實驗法：構建低空空域環(huán)境仿真平臺和空中交通流仿真模型，集成飛行器動力學模型、傳感器模型、通信模型、環(huán)境模型等，用于開發(fā)、測試和評估所提出的算法與系統(tǒng)。仿真實驗將覆蓋不同場景（如城市、郊區(qū)、復雜天氣）、不同空域類型（如VLOS、UAS禁飛區(qū)、管制空域）和不同交通密度，以驗證方法的普適性和有效性。具體實驗設計包括：a）態(tài)勢感知精度實驗：在模擬和真實數據基礎上，測試多源信息融合算法對目標識別、定位、軌跡預測的準確率；b）沖突解脫效率實驗：通過改變交通流參數和沖突場景，評估ICCD算法的解脫成功率、平均解脫時間、路徑平滑度等指標；c）風險評估有效性實驗：利用歷史事故數據和模擬風險事件，檢驗風險評估模型的預測準確性和預警及時性；d）協同管控仿真實驗：模擬多主體交互場景，測試分布式管控架構的響應速度、數據共享效率和協同決策能力。

（4）數據驅動分析法：利用公開數據集（如ADS-B數據、無人機事故數據）、模擬生成數據以及合作伙伴提供的實測數據（若有可能），采用機器學習、深度學習等數據挖掘技術，分析低空飛行規(guī)律、識別風險模式、優(yōu)化算法性能。例如，利用歷史軌跡數據訓練預測模型，利用事故數據構建風險評估因子庫。

（5）專家咨詢法：定期行業(yè)專家、技術專家和管理專家進行咨詢和研討，對研究方案、關鍵技術、研究成果進行評審，確保研究的科學性、實用性和前瞻性，為成果轉化和應用提供建議。

數據收集方面，將采用多渠道獲取數據：一是收集國內外低空經濟相關政策法規(guī)、標準規(guī)范、行業(yè)標準；二是利用公開的空域監(jiān)視數據（如ADS-B）、氣象數據、地理信息數據；三是通過搭建仿真平臺生成模擬數據；四是（若條件允許）與相關企業(yè)或管理部門合作獲取部分實測數據或運行數據。數據分析將運用統(tǒng)計分析、機器學習模型訓練與評估、仿真結果分析、系統(tǒng)性能測試等方法，對研究問題進行深入剖析和驗證。

2.技術路線

本項目的技術路線遵循“基礎理論構建—關鍵技術攻關—系統(tǒng)集成與驗證—標準規(guī)范建議”的思路，分階段、有步驟地推進研究工作。具體技術路線如下：

第一階段：基礎理論與模型構建（預計6個月）

1.深入研究低空空域環(huán)境特點、飛行器類型特性、現有空域管理模式的局限性，分析低空經濟安全保障的核心挑戰(zhàn)。

2.收集整理相關文獻、標準和數據，進行系統(tǒng)性梳理和分析。

3.基于理論分析，構建低空空域態(tài)勢感知、沖突解脫、風險評估的基礎理論框架。

4.設計多源信息融合算法框架、智能化沖突解脫算法框架、安全風險評估模型框架。

第二階段：關鍵技術研究與仿真驗證（預計18個月）

1.**低空空域態(tài)勢感知技術研究：**開發(fā)多傳感器數據融合算法（如基于卡爾曼濾波優(yōu)化、深度學習特征融合等）；研究目標識別、定位、軌跡預測與意判別技術；在仿真平臺中實現并驗證感知系統(tǒng)的性能。

2.**智能化空中交通沖突解脫技術研究：**設計基于深度強化學習的ICCD算法；開發(fā)多目標、多約束的智能決策優(yōu)化模型；研究個性化路徑規(guī)劃技術；在仿真平臺中測試不同算法的性能。

3.**低空飛行安全風險評估與預警技術研究：**識別和量化風險因素；建立風險關聯分析模型；開發(fā)基于機器學習的風險預測算法；設計多級預警信息發(fā)布機制；構建安全風險管控平臺原型并在仿真中驗證。

4.**分布式協同的低空安全管控架構設計與技術研究：**設計分布式系統(tǒng)架構；研究邊緣計算與云計算協同技術；開發(fā)基于區(qū)塊鏈的數據共享技術；設計多主體協同管理與決策支持系統(tǒng)；進行協同管控仿真驗證。

第三階段：系統(tǒng)集成、測試與優(yōu)化（預計12個月）

1.將各階段研發(fā)的關鍵技術模塊進行集成，初步構建低空經濟飛行安全保障系統(tǒng)的原型。

2.在更復雜的仿真場景和（若可能）半實物仿真環(huán)境中對系統(tǒng)原型進行全面測試。

3.根據測試結果，對系統(tǒng)進行性能優(yōu)化和參數調整。

4.驗證系統(tǒng)在處理真實世界典型場景（如緊急避障、非法入侵處置、復雜天氣下的運行保障）中的有效性和魯棒性。

第四階段：成果總結與標準規(guī)范建議（預計6個月）

1.對項目研究成果進行系統(tǒng)總結，提煉關鍵技術參數和性能指標。

2.基于研究成果和實踐需求，研究提出完善低空經濟飛行安全保障的標準規(guī)范體系建議。

3.撰寫項目總報告，發(fā)表高水平學術論文，進行成果推廣和應用示范。

整個技術路線強調理論研究與工程實踐相結合，仿真驗證與（可能的）實測驗證相結合，確保研究成果的科學性、先進性和實用性，最終為構建安全、高效、有序的低空經濟飛行安全保障體系提供有力支撐。

七．創(chuàng)新點

本項目針對低空經濟快速發(fā)展帶來的飛行安全保障挑戰(zhàn)，擬開展系統(tǒng)性研究，在理論、方法及應用層面均力求取得創(chuàng)新性突破，具體創(chuàng)新點如下：

（一）理論創(chuàng)新：構建融合多維度風險的低空安全韌性理論體系

1.突破傳統(tǒng)安全評估框架，建立系統(tǒng)性、動態(tài)化的低空安全風險韌性理論。現有研究多側重于單一風險因素（如技術故障、氣象影響）的分析，缺乏對低空復雜環(huán)境下各類風險因素（技術、操作、環(huán)境、人為、網絡、地緣等）相互作用、耦合演化的系統(tǒng)性刻畫。本項目創(chuàng)新性地提出“低空安全韌性”概念，研究低空系統(tǒng)在面對多重、并發(fā)、突發(fā)風險沖擊時的吸收、適應、恢復和重建設能，構建包含風險源、風險傳導路徑、風險影響、系統(tǒng)恢復能力等多維度要素的風險韌性分析框架，為從被動防御轉向主動韌性管理提供新的理論視角。

2.創(chuàng)新風險源識別與量化方法，完善低空安全風險理論模型。針對低空經濟場景下新型飛行器（如無人機、eVTOL）引入的未知風險、交互風險以及復雜電磁環(huán)境、城市復雜地形等帶來的獨特風險，本項目將采用基于知識譜和貝葉斯網絡的方法，對潛在風險源進行全面、動態(tài)的識別與關聯分析。同時，結合物理模型和數據驅動方法，對難以量化的風險因素（如操作員失誤概率、惡意攻擊意）進行概率化、模糊化量化，提升風險理論模型的精確度和可操作性。

（二）方法創(chuàng)新：研發(fā)基于多源融合與智能決策的低空安全核心算法

1.創(chuàng)新多源異構信息深度融合與精準態(tài)勢感知技術。針對低空空域感知的“盲區(qū)”和“模糊區(qū)”問題，本項目將創(chuàng)新性地融合雷達、ADS-B、可見光、激光雷達、多頻譜傳感器以及5G網絡定位信息，研究基于時空關聯和深度特征學習的融合算法。通過引入神經網絡（GNN）等前沿技術，建模傳感器間的時空依賴關系，實現復雜環(huán)境下（如城市峽谷、惡劣天氣）對微小、低可觀測性飛行器的精準識別、高精度定位（厘米級）、多步軌跡預測（分鐘級精度）和意推斷，感知精度和可靠性將顯著優(yōu)于現有單一或簡單融合方法。

2.創(chuàng)新面向低空高密度交通的智能化空中交通沖突解脫算法。本項目將突破傳統(tǒng)基于規(guī)則的沖突解脫方法在靈活性、實時性和全局優(yōu)化方面的局限，創(chuàng)新性地應用深度強化學習（DRL）和可解釋（X）技術。研究基于DRL的自適應動態(tài)沖突解脫策略，使系統(tǒng)能夠在線學習并優(yōu)化在復雜、動態(tài)、非合作性參與環(huán)境下的決策行為。同時，結合X技術，增強ICCD算法決策過程的透明度和可解釋性，滿足監(jiān)管和用戶信任的需求。此外，將研究考慮飛行器剩余燃料、用戶時間價值等多目標的協同優(yōu)化路徑規(guī)劃方法，進一步提升空域利用效率。

3.創(chuàng)新融合物理模型與數據驅動的高精度安全風險評估與預警方法。本項目將創(chuàng)新性地結合基于飛行器動力學、環(huán)境模型和空域規(guī)則的物理約束模型，與基于大規(guī)模歷史數據和實時流數據的機器學習預測模型，構建混合風險評估模型。這種混合模型能夠利用物理模型的先驗知識提高評估的穩(wěn)定性和可解釋性，同時利用數據驅動模型捕捉復雜非線性關系和異常模式，實現對低空飛行安全風險的更精準預測和更早預警，為風險防控提供更可靠的技術支撐。

（三）應用創(chuàng)新：構建分布式協同的低空安全管控架構與解決方案

1.創(chuàng)新分布式協同的低空安全管控架構設計。針對傳統(tǒng)集中式空管架構在低空經濟時代面臨的擴展性、可靠性和靈活性挑戰(zhàn)，本項目將創(chuàng)新性地設計基于微服務架構、邊緣計算與云計算協同的分布式低空安全管控架構。該架構將計算和存儲能力下沉到靠近數據源的邊緣節(jié)點，實現態(tài)勢感知的快速響應和本地決策，同時利用云端進行全局態(tài)勢融合、復雜計算和長期數據存儲分析。架構中還將引入基于區(qū)塊鏈技術的安全可信數據共享與交互機制，解決多主體參與下的數據互信問題，提升跨部門、跨區(qū)域、跨主體的協同效率。

2.提出面向低空經濟的全鏈條安全保障解決方案。本項目不僅關注核心技術突破，更注重將技術集成應用于實際場景，提出一套覆蓋空域精細化管理、通信互聯、飛行器安全、運行管控、應急處置等全鏈條的低空經濟飛行安全保障解決方案。該方案將形成一套可部署、可擴展、可互操作的系統(tǒng)原型或參考架構，為我國低空經濟安全監(jiān)管體系的頂層設計和具體實施提供實踐指導和工具支持。特別是針對不同應用場景（如物流配送、空中觀光、應急救援）的差異化安全保障需求，提出靈活配置和定制化的管控策略。

3.推動形成完善的標準規(guī)范體系建議。本項目將基于研究成果和實踐需求，深入研究并提出一套科學、系統(tǒng)、可操作的低空經濟飛行安全保障標準規(guī)范體系建議。這些建議將涵蓋關鍵技術標準（如傳感器接口、通信協議、數據格式）、運行管理標準（如飛行計劃提交、空域使用規(guī)則、應急處置流程）、安全責任標準等方面，為我國低空經濟安全監(jiān)管標準的制定和實施提供重要參考，促進產業(yè)健康有序發(fā)展。

綜上所述，本項目在理論、方法和應用層面均具有顯著的創(chuàng)新性，有望為解決低空經濟飛行安全保障難題提供全新的思路、技術和方案，具有重要的學術價值和廣闊的應用前景。

八．預期成果

本項目旨在通過系統(tǒng)深入的研究，在低空經濟飛行安全保障的理論、技術、系統(tǒng)和管理層面取得一系列創(chuàng)新性成果，為低空經濟的健康可持續(xù)發(fā)展提供強有力的科技支撐和決策依據。預期成果主要包括以下幾個方面：

（一）理論成果

1.構建一套系統(tǒng)化的低空安全韌性理論框架。明確低空安全韌性的內涵、構成要素和評價維度，提出衡量低空系統(tǒng)在復雜風險環(huán)境下面向吸收、適應、恢復能力的指標體系，為低空安全從被動防御向主動韌性管理提供理論指導。

2.深化對低空空域復雜環(huán)境下多源信息融合機理的理解。揭示不同傳感器數據在低空環(huán)境下的特性、互補性與干擾性，建立融合算法的性能邊界與優(yōu)化方向的理論基礎，為更精確的態(tài)勢感知提供理論支撐。

3.發(fā)展智能化空中交通決策的理論基礎。闡明基于強化學習的ICCD算法的學習機理、策略優(yōu)化原理及其在處理復雜多目標約束問題上的理論優(yōu)勢，為智能空中交通管理系統(tǒng)的設計提供理論依據。

4.完善低空飛行安全風險評估的理論模型。建立包含多源風險因素、風險傳導路徑和影響機制的風險評估理論模型，為理解和預測低空安全風險提供更科學的理論工具。

這些理論成果將以高水平學術論文、研究報告等形式發(fā)表和呈現，推動低空安全領域理論體系的完善。

（二）技術創(chuàng)新與軟件/硬件原型

1.研發(fā)出先進的多源信息融合與態(tài)勢感知技術。形成一套具有自主知識產權的多傳感器數據融合算法包，實現對低空空域內各類飛行器的高精度、實時態(tài)勢感知，性能指標（如定位精度、目標檢出率、軌跡預測誤差）達到國際先進水平。

2.研發(fā)出面向低空經濟的智能化空中交通沖突解脫算法庫。開發(fā)基于深度強化學習的ICCD算法原型，并提供可視化決策支持工具，算法在仿真和測試中的解脫成功率、效率等關鍵指標顯著優(yōu)于傳統(tǒng)方法。

3.研發(fā)出低空飛行安全風險評估與智能預警模型。構建可動態(tài)更新的風險評估模型和智能預警系統(tǒng)原型，實現對低空飛行風險的精準預測和多級預警，為飛行安全提供主動保障。

4.設計并（部分）實現分布式協同的低空安全管控架構原型。構建一個包含邊緣計算節(jié)點和云平臺的分布式管控系統(tǒng)原型，驗證其在數據共享、協同決策、應急響應等方面的性能，為未來構建大型低空安全管控平臺提供技術驗證。

5.形成一套低空安全關鍵技術的仿真測試平臺。開發(fā)集成了環(huán)境模型、飛行器模型、傳感器模型、算法模型和性能評估模塊的綜合性仿真平臺，為低空安全技術的研發(fā)、測試和驗證提供開放共享的環(huán)境。

（三）實踐應用價值與標準化貢獻

1.提升低空飛行安全保障能力。項目成果可直接應用于低空空域監(jiān)視、交通管理、風險防控等實際場景，有效降低低空飛行事故風險，保障公眾生命財產安全，增強社會對低空經濟的信心。

2.促進低空經濟產業(yè)發(fā)展。通過提供安全可靠的技術支撐，降低低空經濟運營風險，提升運營效率，吸引更多社會資本投入，推動無人機、eVTOL等新型飛行器的商業(yè)化應用，助力低空經濟形成新的經濟增長點。

3.支撐國家空域治理能力現代化。研究成果可為我國低空空域管理體制的改革、空域資源的精細化管理和智能化管控提供技術方案和決策支持，提升國家在低空空域領域的治理能力和國際競爭力。

4.推動行業(yè)標準規(guī)范體系建設。基于項目研究成果，研究提出一系列低空經濟飛行安全保障的標準規(guī)范建議，為相關部門制定國家標準、行業(yè)標準和地方標準提供參考，促進低空經濟產業(yè)規(guī)范化、標準化發(fā)展。

5.培養(yǎng)高層次人才隊伍。項目執(zhí)行過程中將培養(yǎng)一批既懂航空理論又懂、通信信息等技術的復合型高層次研究人才，為我國低空經濟安全領域提供人才儲備。

（四）知識產權與知識傳播

1.預計發(fā)表高水平學術論文10-15篇，其中SCI/EI收錄論文6-8篇，國際頂級會議論文2-3篇。

2.申請發(fā)明專利3-5項，涉及多源融合算法、智能決策方法、分布式管控架構等核心技術。

3.形成內部研究報告2-3份，系統(tǒng)總結研究過程、成果和結論。

4.通過參加學術會議、行業(yè)展會、舉辦技術講座等方式，向行業(yè)和社會傳播項目研究成果，提升項目影響力。

綜上所述，本項目預期產出一系列具有理論創(chuàng)新性、技術先進性和實踐應用價值的研究成果，為構建安全、高效、有序的低空經濟飛行安全保障體系提供關鍵支撐，產生顯著的社會經濟效益和學術影響力。

九.項目實施計劃

1.項目時間規(guī)劃

本項目研究周期為三年，共分為四個階段，具體時間規(guī)劃及任務安排如下：

第一階段：基礎理論與模型構建（第1-6個月）

***任務分配：**團隊核心成員負責文獻調研和國際國內現狀分析，完成低空經濟安全保障體系的總體需求分析和技術路線設計。理論組負責構建低空安全韌性理論基礎框架，風險組負責建立風險因素庫和初步的風險評估模型框架，感知與決策組負責制定關鍵技術（態(tài)勢感知、沖突解脫）的研究方案和算法框架。

***進度安排：**第1-2個月：完成文獻梳理和現狀分析報告；第3個月：召開項目啟動會和內部研討會，明確技術路線和詳細任務分解；第4-5個月：完成理論框架和模型框架的初步設計；第6個月：完成第一階段研究報告和中期檢查。

第二階段：關鍵技術研究與仿真驗證（第7-24個月）

1.**低空空域態(tài)勢感知技術研究（第7-12個月）：**

***任務分配：**感知組負責多傳感器數據融合算法的具體開發(fā)（如卡爾曼濾波優(yōu)化、深度學習模型訓練），環(huán)境感知模型構建，仿真平臺中感知模塊的集成與調試。

***進度安排：**第7-8個月：完成融合算法原型設計和代碼實現；第9-10個月：進行仿真實驗，測試不同傳感器組合下的感知性能；第11-12個月：優(yōu)化算法，完成感知技術研究報告和中期檢查。

2.**智能化空中交通沖突解脫技術研究（第13-18個月）：**

***任務分配：**決策組負責ICCD算法（特別是DRL模型）的設計與實現，交通流模型和沖突場景庫構建，仿真平臺中決策模塊的集成與調試。

***進度安排：**第13-14個月：完成ICCD算法框架設計和DRL模型構建；第15-16個月：進行仿真實驗，評估算法性能；第17-18個月：優(yōu)化算法，完成決策技術研究報告和中期檢查。

3.**低空飛行安全風險評估與預警技術研究（第19-22個月）：**

***任務分配：**風險組負責風險評估模型的具體開發(fā)（物理模型與機器學習模型融合），預警機制設計，仿真平臺中風險評估模塊的集成與調試。

***進度安排：**第19-20個月：完成風險評估模型算法設計和代碼實現；第21個月：進行仿真實驗，測試模型預測和預警性能；第22個月：優(yōu)化模型，完成風險評估技術研究報告。

4.**分布式協同的低空安全管控架構設計與技術研究（第20-24個月）：**

***任務分配：**架構組負責分布式系統(tǒng)架構設計，邊緣計算與云計算協同策略制定，區(qū)塊鏈數據共享模塊開發(fā)，仿真平臺中架構模塊的集成與初步驗證。

***進度安排：**第20-21個月：完成架構設計文檔和關鍵技術方案；第22-23個月：進行仿真實驗，驗證架構性能和協同效果；第24個月：完成架構技術研究報告，進行階段總結和評審。

第三階段：系統(tǒng)集成、測試與優(yōu)化（第25-36個月）

***任務分配：**負責將各階段研發(fā)的核心技術模塊進行集成，構建低空安全管控系統(tǒng)原型；測試組負責制定詳細的測試計劃，進行系統(tǒng)集成測試、性能測試和場景驗證；所有研究組參與系統(tǒng)優(yōu)化和調整。

***進度安排：**第25-27個月：完成系統(tǒng)原型集成，初步實現核心功能；第28-30個月：進行系統(tǒng)測試，識別問題和瓶頸；第31-33個月：根據測試結果進行系統(tǒng)優(yōu)化和功能完善；第34-36個月：進行全面的系統(tǒng)測試和驗證，完成系統(tǒng)集成與優(yōu)化報告。

第四階段：成果總結與標準規(guī)范建議（第37-36個月）

***任務分配：**負責項目整體成果總結，撰寫項目總報告；理論組、風險組、感知與決策組、架構組分別整理和提煉研究成果；專家評審會；研究組負責研究提出標準規(guī)范建議。

***進度安排：**第37個月：完成項目總報告初稿；第38個月：內部評審和修改；第39個月：形成最終項目報告和標準規(guī)范建議草案；第40個月：提交項目結題材料，完成項目所有工作。

2.風險管理策略

本項目在實施過程中可能面臨以下風險，將采取相應的管理策略：

（1）技術風險：

***風險描述：**關鍵技術（如多源融合算法、DRL模型、風險評估模型）研發(fā)難度大，可能存在技術瓶頸，導致研發(fā)進度滯后。

***應對策略：**組建高水平研發(fā)團隊，加強技術預研和可行性分析；采用模塊化開發(fā)方法，分階段實現核心功能；建立與高校、企業(yè)的技術合作，引入外部智力資源；預留技術攻關專項資金；定期進行技術評審，及時發(fā)現和解決技術難題。

（2）數據風險：

***風險描述：**低空空域實測數據獲取困難，仿真數據的質量和真實性難以保證，影響算法訓練和驗證效果。

***應對策略：**積極與民航局、航空公司、無人機運營企業(yè)等建立合作關系，爭取獲取真實數據或高保真度模擬數據；加強數據清洗和預處理能力建設；利用公開數據集和文獻數據進行補充；開發(fā)數據增強技術，提升算法的泛化能力。

（3）進度風險：

***風險描述：**研究任務復雜，可能因人員變動、設備故障、實驗意外等導致項目延期。

***應對策略：**制定詳細的項目進度計劃，明確各階段任務節(jié)點和責任人；建立有效的項目監(jiān)控機制，定期檢查進度，及時預警；加強團隊建設，培養(yǎng)團隊成員的責任感和協作能力；制定應急預案，應對突發(fā)狀況；確保充足的設備和資源保障。

（4）管理風險：

***風險描述：**團隊成員之間溝通不暢、協作效率低，或項目管理機制不健全，影響項目整體效能。

***應對策略：**建立健全的項目管理架構，明確項目負責人和各成員的職責分工；定期召開項目例會，加強溝通協調；采用項目管理工具，實現任務跟蹤和資源共享；建立有效的激勵機制，調動團隊成員積極性；引入外部項目管理咨詢，優(yōu)化管理流程。

通過上述風險管理策略，力爭將項目實施過程中的風險降到最低，確保項目按計劃順利推進，達成預期研究目標。

十.項目團隊

1.項目團隊成員的專業(yè)背景、研究經驗等

本項目團隊由來自國內頂尖高校和科研機構的核心研究人員組成，團隊成員在低空經濟、空中交通管理、無人機技術、、通信工程、安全防護等領域具有深厚的理論基礎和豐富的實踐經驗。項目負責人張明教授，長期從事空中交通管理系統(tǒng)研究，在復雜空域環(huán)境下的飛行安全風險評估方面具有突出成果，曾主持多項國家級科研項目，發(fā)表高水平論文20余篇。團隊成員包括：

*李強博士，研究方向為無人機感知與融合技術，在多傳感器數據融合算法設計方面具有豐富經驗，參與過多個無人機集群控制項目，發(fā)表相關論文15篇，擁有多項發(fā)明專利。

*王麗研究員，專注于低空空域管理理論與方法研究，熟悉國內外低空空域管理制度和發(fā)展趨勢，曾參與低空空域規(guī)劃編制工作，出版專著1部，發(fā)表研究論文10余篇。

*趙華副教授，研究方向為在空中交通管理中的應用，精通深度強化學習和可解釋技術，開發(fā)過智能決策支持系統(tǒng)原型，發(fā)表相關論文8篇。

*陳剛工程師，擁有多年的通信工程實踐經驗，研究方向為低空通信網絡架構設計，在5G通信技術應用于低空領域方面具有深入研究，參與過多個低空通信網絡建設項目，擁有多項實用新型專利。

*孫敏博士，研究方向為飛行器安全防護與風險評估，在網絡安全、物理安全與信息安全交叉領域具有豐富經驗，曾參與多個關鍵基礎設施安全項目，發(fā)表安全領域論文12篇。

*周杰教授，研究方向為空中交通流理論，在復雜系統(tǒng)建模與仿真方面具有深厚造詣，主持過民航局空中交通流管理與運行保障項目，出版教材2部，發(fā)表研究論文18篇。

*劉洋博士，研究方向為低空經濟政策與標準研究，熟悉低空經濟產業(yè)政策和發(fā)展規(guī)劃，參與過多個低空經濟白皮書編制工作，發(fā)表政策研究論文6篇。

團隊成員均具有博士及以上學歷，平均研究經驗超過8年，涵蓋多個相關學科領域，形成了跨學科、高水平的研究團隊。團隊成員在低空空域環(huán)境、飛行器技術、智能決策、通信互聯、安全防護、政策標準等方向具有互補性，能夠有效應對低空經濟飛行安全保障體系的復雜性和挑戰(zhàn)。

2.團隊成員的角色分配與合作模式

本項目團隊采用“核心團隊+外部協作”的混合型架構，明確成員角色，構建高效協同的合作模式。

（1）角色分配：

***項目負責人**：由張明教授擔任，負責項目整體規(guī)劃、資源協調、進度管理，主持關鍵技術決策，對項目成果質量負總責。負責撰寫項目報告，學術交流和成果推