打造北斗低空綜合應用“湖南樣板”

蔣忠明 曾韜

【摘要】北斗低空綜合應用示范項目由省國防科技工業(yè)局技術(shù)開發(fā)中心擔任總承單位。項目總投資1.5億元，結(jié)合低空綜合管控需要，改造升級湖南低空綜合服務平臺，實施通航應急救援、無人機物流試點及應用、林業(yè)空地一體化服務、無人機數(shù)字農(nóng)業(yè)服務4大場景“北斗+低空產(chǎn)業(yè)鏈應用”。

【關(guān)鍵詞】北斗低空∣低空空域∣綜合應用

湖南省作為全國首個全域低空空域管理改革試點拓展省份，深入貫徹習近平總書記關(guān)于傳承好、弘揚好“自主創(chuàng)新、開放融合、萬眾一心、追求卓越”的新時代北斗精神的重要指示，高水平完成由中央軍委裝備發(fā)展部和湖南省人民政府聯(lián)合批復立項的北斗低空綜合應用示范工程項目，打造北斗低空綜合應用示范“湖南樣板”，建成全國第一個覆蓋全省的低空空域監(jiān)視通信網(wǎng)，進一步為全域低空空域管理改革試點夯實基礎(chǔ)，成為推動北斗通航應用、加強低空空域安全管理、帶動北斗低空經(jīng)濟發(fā)展的排頭兵。

一、建設(shè)成效

北斗低空綜合應用示范項目2021年10月立項，項目組織保障有力、實施進展順利、資金到位及時、管理規(guī)范有序，已全面完成改造升級湖南省低空綜合管理服務平臺，實施通航應急救援、無人機物流、無人機數(shù)字農(nóng)業(yè)、林業(yè)空地一體化4大低空產(chǎn)業(yè)鏈應用，安裝部署9028套北斗三號終端，制定5項等低空產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域技術(shù)規(guī)范建設(shè)任務，有力支撐湖南低空空域管理改革試點任務高質(zhì)量完成，建成全國第一個覆蓋全省的低空空域監(jiān)視網(wǎng)，在低空空域管控、服務、應用等領(lǐng)域取得了明顯示范成效。

（一）創(chuàng)建北斗應用新模式——北斗+低空管控

一是打造低空監(jiān)視網(wǎng)，實現(xiàn)湖南低空監(jiān)視全覆蓋。通過融合北斗三號導航系統(tǒng)、4G/5G通信、ADS-B技術(shù)，在航空器上安裝北斗終端，建設(shè)71個地面監(jiān)視站，建成全國首個全省域的低空監(jiān)視通信網(wǎng)絡，覆蓋面積達21.18萬平方公里，解決了低空飛行器“看不見、叫不到、聯(lián)不上、管不住”問題，達成對通航飛行活動實施全面有效監(jiān)控管理。二是北斗賦能通航地面保障，實現(xiàn)機場人車物智慧管理。通過北斗高精度車載終端和北斗便攜式人員定位終端，無縫融合處理高精度地圖、軌跡數(shù)據(jù)、運行數(shù)據(jù)，向機場提供控制區(qū)人車物實時位置追蹤、場面監(jiān)視、運行告警、跑道防侵入等功能，對通航機場的人、車、物進行智慧化管理；三是北斗賦能通航應急救援，實現(xiàn)“一張圖”可視化指揮。結(jié)合北斗搜救終端、一體式北斗救生衣以及對通用航空器的監(jiān)視數(shù)據(jù)，動態(tài)掌握省內(nèi)所有通航應急救援力量，實時監(jiān)控任務執(zhí)行情況，打破應急管理點位、人員、裝備等各種信息壁壘，建成通用航空救援力量信息同步、指揮通暢的通航應急救援指揮平臺。自系統(tǒng)建設(shè)以來，多次提供現(xiàn)場災情重要情報，與各地市應急管理局聯(lián)動，制定“空中支援+地面救援”的應急方案，持續(xù)為飛行機組和地面應急救援力量提供高效的信息傳遞服務；四是搭建管服合一系統(tǒng)，實現(xiàn)無人機“有序飛”。緊密圍繞輕小型無人機監(jiān)控難、取證難、查處慢等實際難題，實現(xiàn)了省內(nèi)無人機管服合一，既滿足有效管控要求，又為各類無人機用戶提供便捷的飛行申請渠道，確保有序飛行。

（二）催生北斗應用新業(yè)態(tài)——北斗+低空服務

一是建設(shè)低空綜合服務平臺，打通低空信息孤島。首次打通各低空相關(guān)行業(yè)信息孤島，具體包括升級改造湖南省低空綜合服務平臺，打造湖南省北斗信息與低空空域信息融合底座，將全省北斗時空信息、低空監(jiān)視管理信息、通航地面保障信息、應急救援資源信息、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、物流等多行業(yè)無人機數(shù)據(jù)信息資源整合，同時通過集成大數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)標準化數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲和處理分析，為各業(yè)務應用提供高效基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務；二是升級長沙飛行服務站，實現(xiàn)通航“享飛就飛”。建成全國首個可服務全省的A類飛行服務站，前端面向通航用戶，提供全方位服務；后端聯(lián)通軍民航空管部門，進行數(shù)據(jù)交互、信息共享和協(xié)同運行。通航飛行從空域?qū)徟⒂媱澤陥蟮椒判械雀鳝h(huán)節(jié)“一窗受理、一網(wǎng)通辦”。截至2023年10月，長沙飛行服務站已與100家通航用戶簽訂服務保障協(xié)議，共處理飛行計劃10000余條，安全保障93000余架次，服務總時長27000余小時，飛行架次同比增長12倍、飛行總時長同比增長14倍；三是構(gòu)建“北斗+無人機”培訓體系，助力鄉(xiāng)村振興。聯(lián)合湖南省高職學校和專業(yè)群，成立精飛無人機學院，構(gòu)建“北斗+無人機”復合型人才培育體系，通過“技能培訓-就業(yè)創(chuàng)業(yè)-合作運營-聚集-帶動致富”一整套運營模式，為鄉(xiāng)村振興、共同致富提供有力人才支撐。先后承辦全國專業(yè)農(nóng)機手、湖南省14個區(qū)縣退役軍人、高素質(zhì)農(nóng)民、職業(yè)飛手等專項培訓100余個班次，培訓合格學員10000余名，為湖南各縣市農(nóng)林植保行業(yè)輸送了大量人才。目前，“北斗+無人機”數(shù)字農(nóng)業(yè)作為課程已納入省農(nóng)業(yè)廳培訓方案，“北斗+無人機”數(shù)字農(nóng)業(yè)復合型人才專項培訓已納入省高素質(zhì)農(nóng)民培訓計劃。

（三）推廣北斗應用新技術(shù)——北斗+低空技術(shù)

湖南省在“北斗+低空”應用探索中，攻堅克難，自主創(chuàng)新，突破多項關(guān)鍵核心技術(shù)難題，形成12個全國第一的改革成果，構(gòu)建以北斗為核心的通航GNSS技術(shù)應用體系，建設(shè)以北斗定位、導航、授時、短報文通信技術(shù)為核心的新一代空中航行系統(tǒng)。項目利用北斗系統(tǒng)提供的精確導航、定位和授時功能，結(jié)合電子地圖和其他導航設(shè)施，融合北斗短報文位置報告或移動通信網(wǎng)絡、互聯(lián)網(wǎng)功能，所有北斗終端的技術(shù)指標全部達到合同要求，如北斗搜救終端RNSS指標精度達到米級要求。

（四）拓展北斗應用新產(chǎn)業(yè)——北斗+低空產(chǎn)業(yè)鏈

一是北斗賦能無人機物流，建成16條無人機物流航線。建設(shè)無人機物流配送網(wǎng)絡，開發(fā)無人機物流綜合管理平臺，結(jié)合試點區(qū)域交通、空域、地形等實際，劃設(shè)16條航線，在無人機山區(qū)物流、無人機城市物流、無人機醫(yī)療物流、無人機郵政運輸、無人機快遞運輸進行試點應用等5大場景中，實現(xiàn)空域申報、物流計劃制定、無人機和貨物狀態(tài)監(jiān)視、緊急情況報警等功能，提升物流網(wǎng)點與終端之間的流轉(zhuǎn)效率，實現(xiàn)物流飛行保障的數(shù)字化、智慧化，填補湖南無人機物流應用的空白。二是北斗賦能智慧農(nóng)業(yè)，打造無人機數(shù)字農(nóng)業(yè)生態(tài)圈；構(gòu)建無人機數(shù)字農(nóng)業(yè)綜合應用和公共服務平臺，集農(nóng)機、農(nóng)技、農(nóng)資、農(nóng)業(yè)服務、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)、農(nóng)民培訓于一體，與傳統(tǒng)電商、物流、金融平臺融合，功能業(yè)務疊加、數(shù)據(jù)互通共享，深度融合一、二、三產(chǎn)業(yè)，從而構(gòu)建全新的數(shù)字農(nóng)業(yè)服務體系、產(chǎn)業(yè)模式和生態(tài)體系。平臺應用示范以來，已完成接入無人機2000余臺（套），納入服務組織2000余個，服務對象10萬余人，監(jiān)測作業(yè)面積800余萬畝，正在打造株洲、婁底示范樣板，并在全省推廣復制、輻射外延；三是北斗賦能智慧林業(yè)，首創(chuàng)森林防火、監(jiān)測、防控數(shù)據(jù)化應用模式。全國首創(chuàng)林業(yè)數(shù)據(jù)“一次采集，多方多用”，建設(shè)北斗林業(yè)空地一體化綜合服務系統(tǒng)，無人機搭載北斗終端，實現(xiàn)森林防滅火管理、野生動植物監(jiān)測保護、林業(yè)有害生物防控管理等資源數(shù)據(jù)與業(yè)務管理有機結(jié)合，形成統(tǒng)一的林業(yè)全領(lǐng)域時空信息數(shù)據(jù)庫，從而打破林業(yè)各部門“信息孤島”；全國首創(chuàng)“短報文+森林”防火，借助北斗短報文的通信服務和定位功能，實現(xiàn)火源、火場的快速定位，火點氣象數(shù)據(jù)、衛(wèi)星監(jiān)測數(shù)據(jù)實時獲取，精準模擬火災發(fā)展模型，顯著提高管理部門的火情響應能力和應急決策能力；全國首創(chuàng)林業(yè)有害生物天敵定位追蹤終端，無人機裝載北斗終端投放有害生物天敵，實現(xiàn)有害生物天敵分布的數(shù)字化管理，動態(tài)掌握無人機拋投的生物天敵保護艙位置和移動軌跡，從而實現(xiàn)生物防治效果可視化、可追溯等效果。

二、創(chuàng)新實踐

湖南省委書記沈曉明多次指示，要求抓好低空改革成果，鞏固通航產(chǎn)業(yè)發(fā)展。湖南省委副書記、省長毛偉明強調(diào)，要打造低空空域改革的“湖南樣板”。在省委、省政府高度重視和堅強領(lǐng)導下，北斗低空綜合應用示范項目主管單位、各分承單位、研發(fā)和建設(shè)一線工作人員協(xié)同作戰(zhàn)、踔厲奮發(fā)，堅持在思想上傳承好新時代北斗精神、在項目實施中弘揚好新時代北斗精神，形成可復制、可推廣的湖南經(jīng)驗。

（一）彰顯萬眾一心，勇?lián)痉俄椖?/p>

北斗低空綜合應用示范項目由湖南省國防科技工業(yè)局技術(shù)開發(fā)中心擔任總承單位。項目總投資1.5億元，結(jié)合低空綜合管控需要，改造升級湖南省低空綜合服務平臺，實施通航應急救援、無人機物流試點及應用、林業(yè)空地一體化服務、無人機數(shù)字農(nóng)業(yè)服務等4大場景“北斗+低空產(chǎn)業(yè)鏈應用”。一是通航領(lǐng)域試點示范。建設(shè)湖南省低空綜合服務平臺，實現(xiàn)全省全域低空監(jiān)視全覆蓋、通航地面保障、通航應急救援、無人機管控等功能。二是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域試點示范。研發(fā)建設(shè)無人機數(shù)字農(nóng)業(yè)服務平臺，實現(xiàn)集農(nóng)機、農(nóng)技、農(nóng)資、農(nóng)業(yè)服務、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)運營、農(nóng)民培訓于一體，打通廠家、批發(fā)商、零售商與用戶的農(nóng)資供需信息渠道；三是林業(yè)領(lǐng)域試點示范；研發(fā)建設(shè)北斗林業(yè)空地一體化綜合服務平臺，將森林防滅火管理、林業(yè)有害生物防控管理、野生動植物監(jiān)測保護等資源數(shù)據(jù)與業(yè)務管理有機結(jié)合，實現(xiàn)了業(yè)務統(tǒng)一管理，數(shù)據(jù)多行業(yè)利用。

（二）立足自主創(chuàng)新，拓展應用場景

一是實現(xiàn)自主可控。立足于低空空域管理改革試點示范的國家定位，充分發(fā)揮湖南雄厚的裝備制造業(yè)優(yōu)勢和特殊的地緣位置，以自主可控為目標，構(gòu)建以北斗為核心的通航GNSS技術(shù)應用體系，打造貫穿整個北斗通航產(chǎn)業(yè)鏈的標準架構(gòu)體系，推動以北斗定位、導航、授時、短報文通信技術(shù)為核心的新一代空中航行系統(tǒng)；二是擴展服務范疇。利用北斗系統(tǒng)提供的精確導航、定位和授時服務功能，結(jié)合電子地圖和其他導航設(shè)施，實現(xiàn)航空器起飛、降落、飛行過程及地面各類交通設(shè)施的導航定位和時間服務。在北斗系統(tǒng)提供的基本導航、定位和授時服務功能的基礎(chǔ)上，融合北斗短報文位置報告或移動通信網(wǎng)絡、互聯(lián)網(wǎng)功能，實現(xiàn)對航空器、機場設(shè)施、地面車輛等交通工具的位置監(jiān)視、指揮、調(diào)度、應急救援和航跡追蹤管理；三是打造示范標桿。秉承新時代北斗精神，北斗人與通航人萬眾一心、奮勇向前，為北斗在湖南通航領(lǐng)域的應用貢獻自己的力量，共同譜寫“北斗通航湖南大會戰(zhàn)”的火熱詩篇，為北斗在全國通航的應用打造示范標桿。

（三）落實開放融合，打破國際壁壘

一是全面促進融合。堅持“開放、兼容”的發(fā)展原則，奮力打造北斗與國際衛(wèi)星導航系統(tǒng)融合的市場環(huán)境，促使北斗導航相關(guān)芯片、終端類產(chǎn)品全面支持GPS、GLONASS、GALILIO等國際衛(wèi)星導航系統(tǒng)，為國際化推廣奠定基礎(chǔ)。二是對標國際水平。進一步應用差分技術(shù)、監(jiān)測系統(tǒng)等實現(xiàn)星基增強服務功能，滿足國際民航組織（ICAO）對衛(wèi)星導航服務的需求。對標國際水平，提升北斗導航精度和完好性。三是試行標準制定。針對通用航空具有飛行高度低、飛行器小、飛行速度慢的特點，對系統(tǒng)和設(shè)備的性能要求相對較低，且具備自主可控優(yōu)勢，可規(guī)避國際民航標準壁壘。因此，可先試先行，在通航領(lǐng)域開展機載終端設(shè)備的標準制定工作，建立北斗通航標準試驗田，進而為北斗民航國際標準化和應用示范提供支撐和運行依據(jù)。

（四）堅持追求卓越，助推低空產(chǎn)業(yè)

堅持精益求精、嚴慎細實、力求極致的追求，讓“要做就做最好”的決心刻進每個“北斗人”“通航人”的骨子里。一是不斷升級創(chuàng)新。著眼于北斗通航領(lǐng)域典型融合應用場景和全球短報文、國際搜救、星基增強等特色功能，孵化一批體現(xiàn)北斗特色功能、與通航市場需求吻合度高、投入產(chǎn)出比高、適合批量化生產(chǎn)的芯片、模組、終端等基礎(chǔ)產(chǎn)品，不斷對通航基礎(chǔ)產(chǎn)品開展產(chǎn)品升級和融合創(chuàng)新；二是推動互相賦能。積極開展北斗與新興技術(shù)互相賦能的融合技術(shù)研究，不斷推進北斗技術(shù)與5G、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)、云計算、區(qū)塊鏈、人工智能等技術(shù)的融合應用，運用“北斗+”思維，充分發(fā)揮北斗高精度、高可靠、高安全的新一代信息時空技術(shù)體系優(yōu)勢，持續(xù)推進通航領(lǐng)域的高安全、高智能、高效益發(fā)展，推進高水平科技自立自強；三是壯大產(chǎn)業(yè)鏈條。積極探索北斗在低空產(chǎn)業(yè)鏈上的應用，包括無人機物流、通航應急救援、林業(yè)空地一體化應用、無人機數(shù)字農(nóng)業(yè)等方面，不斷壯大低空經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈條，開辟“北斗+低空開放”應用新空間，促進北斗產(chǎn)業(yè)對經(jīng)濟發(fā)展的貢獻程度。

項目總承單位介紹：湖南省國防科技工業(yè)局技術(shù)開發(fā)中心是1983年經(jīng)湖南省省政府批準設(shè)立的公益二類事業(yè)單位，是湖南省委軍民融合辦直屬機構(gòu)。業(yè)務范圍涵蓋軍民兩用產(chǎn)品研發(fā)、軍民融合技術(shù)成果推廣、軍工資質(zhì)認證咨詢和專利代理服務等。具有國防專利代理、咨詢服務甲級和涉密技術(shù)合同認定登記3個資質(zhì)。成立至今累計組織申報專利1200余件，審計軍工項目55個，完成工程審價項目117個，開展軍工資質(zhì)認證咨詢服務107個，承接各類項目評審會議16次，完成國家國防知識產(chǎn)權(quán)試點和軍工審計課題研究4個，是省北斗衛(wèi)星導航應用示范工程一、二期總承單位。曾獲得國家科技進步二等獎1項、省部級科技進步獎4項、軍隊科技進步獎6項，為國防和地方經(jīng)濟建設(shè)做出了重大貢獻。

（作者單位：湖南省國防科技工業(yè)局技術(shù)開發(fā)中心）