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局技術開發中心擔任總承單位。項目總投資1.5億元，結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、林業空地一體化服務、無人機數字農業服務4大場景“北斗+低空產業鏈應用”。

【關鍵詞】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于傳承好、弘揚好“自主創新、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展部和湖南省人民政府聯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視通信網，進一步為全域低空空域管理改革試點夯實基礎，成為推動北斗通航應用、加強低空空域安全管理、帶動北斗低空經濟發展的排頭兵。

一、建設成效

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、無人機數字農業、林業空地一體化4大低空產業鏈應用，安裝部署9028套北斗三號終端，制定5項等低空產業領域技術規范建設任務，有力支撐湖南低空空域管理改革試點任務高質量完成，建成全國第一個覆蓋全省的低空空域監視網，在低空空域管控、服務、應用等領域取得了明顯示范成效。

（一）創建北斗應用新模式——北斗+低空管控

一是打造低空監視網，實現湖南低空監視全覆蓋。通過融合北斗三號導航系統、4G/5G通信、ADS-B技術，在航空器上安裝北斗終端，建設71個地面監視站，建成全國首個全省域的低空監視通信網絡，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、聯不上、管不住”問題，達成對通航飛行活動實施全面有效監控管理。二是北斗賦能通航地面保障，實現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、軌跡數據、運行數據，向機場提供控制區人車物實時位置追蹤、場面監視、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“一張圖”可視化指揮。結合北斗搜救終端、一體式北斗救生衣以及對通用航空器的監視數據，動態掌握省內所有通航應急救援力量，實時監控任務執行情況，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。自系統建設以來，多次提供現場災情重要情報，與各地市應急管理局聯動，制定“空中支援+地面救援”的應急方案，持續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，實現無人機“有序飛”。緊密圍繞輕小型無人機監控難、取證難、查處慢等實際難題，實現了省內無人機管服合一，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）催生北斗應用新業態——北斗+低空服務

一是建設低空綜合服務平臺，打通低空信息孤島。首次打通各低空相關行業信息孤島，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、低空監視管理信息、通航地面保障信息、應急救援資源信息、農業、林業、物流等多行業無人機數據信息資源整合，同時通過集成大數據平臺，實現標準化數據采集、數據存儲和處理分析，為各業務應用提供高效基礎數據服務；二是升級長沙飛行服務站，實現通航“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；后端聯通軍民航空管部門，進行數據交互、信息共享和協同運行。通航飛行從空域審批、計劃申報到放行等各環節“一窗受理、一網通辦”。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；三是構建“北斗+無人機”培訓體系，助力鄉村振興。聯合湖南省高職學校和專業群，成立精飛無人機學院，構建“北斗+無人機”復合型人才培育體系，通過“技能培訓-就業創業-合作運營-聚集-帶動致富”一整套運營模式，為鄉村振興、共同致富提供有力人才支撐。先后承辦全國專業農機手、湖南省14個區縣退役軍人、高素質農民、職業飛手等專項培訓100余個班次，培訓合格學員10000余名，為湖南各縣市農林植保行業輸送了大量人才。目前，“北斗+無人機”數字農業作為課程已納入省農業廳培訓方案，“北斗+無人機”數字農業復合型人才專項培訓已納入省高素質農民培訓計劃。

（三）推廣北斗應用新技術——北斗+低空技術

湖南省在“北斗+低空”應用探索中，攻堅克難，自主創新，突破多項關鍵核心技術難題，形成12個全國第一的改革成果，構建以北斗為核心的通航GNSS技術應用體系，建設以北斗定位、導航、授時、短報文通信技術為核心的新一代空中航行系統。項目利用北斗系統提供的精確導航、定位和授時功能，結合電子地圖和其他導航設施，融合北斗短報文位置報告或移動通信網絡、互聯網功能，所有北斗終端的技術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）拓展北斗應用新產業——北斗+低空產業鏈

一是北斗賦能無人機物流，建成16條無人機物流航線。建設無人機物流配送網絡，開發無人機物流綜合管理平臺，結合試點區域交通、空域、地形等實際，劃設16條航線，在無人機山區物流、無人機城市物流、無人機醫療物流、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，實現空域申報、物流計劃制定、無人機和貨物狀態監視、緊急情況報警等功能，提升物流網點與終端之間的流轉效率，實現物流飛行保障的數字化、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業，打造無人機數字農業生態圈；構建無人機數字農業綜合應用和公共服務平臺，集農機、農技、農資、農業服務、農業大數據、農民培訓于一體，與傳統電商、物流、金融平臺融合，功能業務疊加、數據互通共享，深度融合一、二、三產業，從而構建全新的數字農業服務體系、產業模式和生態體系。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，監測作業面積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，首創森林防火、監測、防控數據化應用模式。全國首創林業數據“一次采集，多方多用”，建設北斗林業空地一體化綜合服務系統，無人機搭載北斗終端，實現森林防滅火管理、野生動植物監測保護、林業有害生物防控管理等資源數據與業務管理有機結合，形成統一的林業全領域時空信息數據庫，從而打破林業各部門“信息孤島”；全國首創“短報文+森林”防火，借助北斗短報文的通信服務和定位功能，實現火源、火場的快速定位，火點氣象數據、衛星監測數據實時獲取，精準模擬火災發展模型，顯著提高管理部門的火情響應能力和應急決策能力；全國首創林業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，實現有害生物天敵分布的數字化管理，動態掌握無人機拋投的生物天敵保護艙位置和移動軌跡，從而實現生物防治效果可視化、可追溯等效果。

二、創新實踐

湖南省委書記沈曉明多次指示，要求抓好低空改革成果，鞏固通航產業發展。湖南省委副書記、省長毛偉明強調，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、研發和建設一線工作人員協同作戰、踔厲奮發，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、可推廣的湖南經驗。

（一）彰顯萬眾一心，勇擔示范項目

北斗低空綜合應用示范項目由湖南省國防科技工業局技術開發中心擔任總承單位。項目總投資1.5億元，結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、林業空地一體化服務、無人機數字農業服務等4大場景“北斗+低空產業鏈應用”。一是通航領域試點示范。建設湖南省低空綜合服務平臺，實現全省全域低空監視全覆蓋、通航地面保障、通航應急救援、無人機管控等功能。二是農業領域試點示范。研發建設無人機數字農業服務平臺，實現集農機、農技、農資、農業服務、農業大數據運營、農民培訓于一體，打通廠家、批發商、零售商與用戶的農資供需信息渠道；三是林業領域試點示范；研發建設北斗林業空地一體化綜合服務平臺，將森林防滅火管理、林業有害生物防控管理、野生動植物監測保護等資源數據與業務管理有機結合，實現了業務統一管理，數據多行業利用。

（二）立足自主創新，拓展應用場景

一是實現自主可控。立足于低空空域管理改革試點示范的國家定位，充分發揮湖南雄厚的裝備制造業優勢和特殊的地緣位置，以自主可控為目標，構建以北斗為核心的通航GNSS技術應用體系，打造貫穿整個北斗通航產業鏈的標準架構體系，推動以北斗定位、導航、授時、短報文通信技術為核心的新一代空中航行系統；二是擴展服務范疇。利用北斗系統提供的精確導航、定位和授時服務功能，結合電子地圖和其他導航設施，實現航空器起飛、降落、飛行過程及地面各類交通設施的導航定位和時間服務。在北斗系統提供的基本導航、定位和授時服務功能的基礎上，融合北斗短報文位置報告或移動通信網絡、互聯網功能，實現對航空器、機場設施、地面車輛等交通工具的位置監視、指揮、調度、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域的應用貢獻自己的力量，共同譜寫“北斗通航湖南大會戰”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”的發展原則，奮力打造北斗與國際衛星導航系統融合的市場環境，促使北斗導航相關芯片、終端類產品全面支持GPS、GLONASS、GALILIO等國際衛星導航系統，為國際化推廣奠定基礎。二是對標國際水平。進一步應用差分技術、監測系統等實現星基增強服務功能，滿足國際民航組織（ICAO）對衛星導航服務的需求。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，對系統和設備的性能要求相對較低，且具備自主可控優勢，可規避國際民航標準壁壘。因此，可先試先行，在通航領域開展機載終端設備的標準制定工作，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。

（四）堅持追求卓越，助推低空產業

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。一是不斷升級創新。著眼于北斗通航領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，孵化一批體現北斗特色功能、與通航市場需求吻合度高、投入產出比高、適合批量化生產的芯片、模組、終端等基礎產品，不斷對通航基礎產品開展產品升級和融合創新；二是推動互相賦能。積極開展北斗與新興技術互相賦能的融合技術研究，不斷推進北斗技術與5G、大數據、物聯網、衛星互聯網、云計算、區塊鏈、人工智能等技術的融合應用，運用“北斗+”思維，充分發揮北斗高精度、高可靠、高安全的新一代信息時空技術體系優勢，持續推進通航領域的高安全、高智能、高效益發展，推進高水平科技自立自強；三是壯大產業鏈條。積極探索北斗在低空產業鏈上的應用，包括無人機物流、通航應急救援、林業空地一體化應用、無人機數字農業等方面，不斷壯大低空經濟產業鏈條，開辟“北斗+低空開放”應用新空間，促進北斗產業對經濟發展的貢獻程度。

項目總承單位介紹：湖南省國防科技工業局技術開發中心是1983年經湖南省省政府批準設立的公益二類事業單位，是湖南省委軍民融合辦直屬機構。業務范圍涵蓋軍民兩用產品研發、軍民融合技術成果推廣、軍工資質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合同認定登記3個資質。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權試點和軍工審計課題研究4個，是省北斗衛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，為國防和地方經濟建設做出了重大貢獻。

（作者單位：湖南省國防科技工業局技術開發中心）