以創(chuàng)新技術夯實“低空之基” 打造可計算的低空空域

    本報記者 賀王娟

    政策東風勁吹，疊加技術持續(xù)突破之下，低空經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)“蓄勢騰飛”。

    近日低空經(jīng)濟領域再迎技術新突破，在3月12日舉辦的以“新紀天工 開物煥彩——時空智能創(chuàng)未來”為主題的重大科技成就發(fā)布會上，中科星圖股份有限公司（以下簡稱“中科星圖”）等3家企業(yè)，推出了三項時空信息領域前沿科技成就，其中在低空領域中科星圖發(fā)布“低空場景綜合性服務平臺”，該項目獲國家重大科技成就獎，同時納入國家重大科技成就展品庫。    

    中科星圖副總裁林喬木

    據(jù)中科星圖副總裁林喬木現(xiàn)場介紹，“低空場景綜合性服務平臺”技術，是基于中科星圖核心產(chǎn)品——星圖云的十圈層數(shù)據(jù)及天基衛(wèi)星的數(shù)據(jù)供給能力，以數(shù)字地球超級計算機為支撐，G-DGGS與GeoSOT空域網(wǎng)格剖分雙引擎為核心驅動力，打造的“低空一朵云”，該項技術為低空空域管理、飛行管控，提供低空數(shù)據(jù)與算力底座，構筑低空經(jīng)濟新基建。

    助力低空產(chǎn)業(yè)“飛得穩(wěn)”

    隨著低空飛行器的不斷增加，如何確保空防安全、飛行安全、提高飛行效率成為亟待解決的問題。在業(yè)內(nèi)人士看來，低空經(jīng)濟發(fā)展過程需解決“看得清”和“看得準”的問題，例如掌握城市建筑物、障礙物和地形的分布，通過實時電磁監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)非合作目標等。

    林喬木表示，低空經(jīng)濟應用場景廣泛，但要實現(xiàn)高效、安全的低空作業(yè)，對飛行器的性能和穩(wěn)定性要求極高，更重要的是離不開衛(wèi)星數(shù)據(jù)資源的充分保障。例如在城市復雜環(huán)境中的低空出行，飛行器需要精準的導航和避障技術。并且，通信技術也需要保障低空作業(yè)時數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性和穩(wěn)定性，一旦通信中斷，可能引發(fā)飛行事故。

    在保障安全的前提下，如何滿足未來多主體、多任務、高密度、大流量飛行下的監(jiān)管和服務？當前的低空技術能力能否支撐低空飛行器平穩(wěn)高效運用，其成本如何？

    林喬木表示，技術方面，當前國內(nèi)空天基礎設施日臻完善，高分辨率對地觀測系統(tǒng)天基部分基本建成，對地觀測邁進高空間分辨率、高時間分辨率、高光譜分辨率時代，對地觀測數(shù)據(jù)加速增長，每天可覆蓋全球上億平方公里區(qū)域。成本方面，如今遙感衛(wèi)星造價已從億元級，降到千萬元級，甚至已有百萬元級的微小衛(wèi)星出現(xiàn)；發(fā)射成本曾經(jīng)數(shù)以億元計，但隨著一箭多星、一級回收技術的發(fā)展，千萬元級發(fā)射的成本不再遙遠。

    “此外當前衛(wèi)星載荷水平極大程度提高，除傳統(tǒng)光學衛(wèi)星外，高光譜、熱紅外、定位、氣象、電磁和超算載荷也在積極布局發(fā)射，極大程度釋放地面基礎設施的架設數(shù)量和投資規(guī)模。”林喬木補充道。

    正是基于市場對于低空安全飛行需求的考量，中科星圖研發(fā)推出“低空場景綜合性服務平臺”技術，該項技術憑借空天信息多圈層數(shù)據(jù)，精準掌握空域動態(tài)。以網(wǎng)格剖分引擎精細剖分空域，打造可視化、智能化空域管理平臺，實時監(jiān)控飛行器，優(yōu)化飛行計劃審批，化解空域資源緊張與需求增長的矛盾，保障低空秩序。

    “同時結合空間數(shù)據(jù)全要素支撐，匯聚氣象、基礎地形、飛行器狀態(tài)等實時數(shù)據(jù)。通過低空空域全時空計算提前洞察風險，低空運行全流程管控即時干預，精準預警并輔助避險，降低事故發(fā)生率。”林喬木介紹稱。

    打造可計算的低空空域

    “要想富，先修路”。對于低空空域飛行而言，保障低空空域高效運作，離不開空域的成體系的交通管理，未來要飛行器常態(tài)化運營仍需要完善低空空域的基礎設施以及配套專屬交通法規(guī)。當前“空中交通”管理體系也是亟待破解的難題。

    在中國工程院院士陳志杰看來，在城市低空百億級的網(wǎng)格化空域管理方面，需要建立網(wǎng)格坐標系統(tǒng)，構建全新的時空數(shù)據(jù)管理引擎，提升低空空域的精細分配與動態(tài)管理能力，從而支撐大規(guī)模、高密度、高復雜度的低空運行場景。而網(wǎng)格化的大規(guī)模、高密度、高復雜度的空域管理離不開算力的支撐。

    林喬木認為，低空空域管理本質上是計算問題。低空經(jīng)濟需要數(shù)字化空天系統(tǒng)和控制平臺的支撐，迫切需要通算、超算、智算一體的算力支撐。高算力、高密度、低功耗、高可靠是低空經(jīng)濟發(fā)展的方向。同時在智能化飛行控制方面，亟須實現(xiàn)空地信息基礎設施一體化建設，建立飛行服務平臺對低空飛行器各群體的飛行過程進行智能控制，提升無人機自主避險能力。

    因此，星圖低空云正是基于中科星圖核心產(chǎn)品——星圖云的十圈層數(shù)據(jù)及天基衛(wèi)星的數(shù)據(jù)供給能力，以數(shù)字地球超級計算機為支撐，可實現(xiàn)云計算域、超算域、智算域、大數(shù)據(jù)域四域融合和統(tǒng)一管理；同時，還具備強大的數(shù)字地球智能計算能力，為海量低空數(shù)據(jù)高效存儲、大范圍、細粒度空域網(wǎng)格高效構建、大規(guī)模飛行低延遲安全計算、高保真空域數(shù)字孿生分布式渲染，提供強有力支撐。

    據(jù)林喬木介紹，“低空場景綜合性服務平臺”技術可提供四大專項能力，即全要素數(shù)據(jù)供給能力、低空網(wǎng)格構建能力、低空數(shù)字孿生構建能力、全時空數(shù)據(jù)計算能力，以及提供三類低空飛服平臺落地模式，如本地化飛服平臺交付、在線樣板間、在線飛服平臺交付。

    擴大商業(yè)生態(tài)場景

    技術走向落地，商業(yè)化是繞不開的話題。據(jù)介紹，“低空場景綜合性服務平臺”技術目前已經(jīng)為全國10多個城市開通在線樣板間，更多城市正在開通對接中；且商業(yè)模式已形成，即通過多租戶地管理模式，按周期性付費方式獲取收益。

    同時，隨著低空經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，各地因地制宜發(fā)展低空產(chǎn)業(yè)，低空經(jīng)濟應用場景正在逐步擴大。例如政務巡檢、文化旅游、物流配送、應急救援等多場景應用漸入佳境。

    例如物流配送，林喬木介紹，低空物流并不是簡單的對現(xiàn)有快遞、外賣的替代，而是圍繞著降本增效、可觸達的原則，打造了邊遠海島重要郵件投遞，錨泊船只物品配送，實現(xiàn)快速、靈活的貨物配送方式，顯著提升物流效率。

    此外，在文化旅游方面，“空中觀光、空中攝影、空中飛行體驗、空中VR旅游等多場景通過技術的賦能正在落地，即通過‘低空場景綜合性服務平臺’可突破傳統(tǒng)地面游覽的平面限制，借助空中視角為游客提供全景俯瞰、沉浸式VR/AR交互、動態(tài)航拍等特色服務，為游客打造高效便捷、視角獨特的創(chuàng)新型旅游體驗，提升游客的情感價值，推動了旅游產(chǎn)業(yè)的升級。”林喬木如是說。

    隨著低空產(chǎn)業(yè)新型基礎設施建設的完善，低空經(jīng)濟的萬億元級市場蓄勢待發(fā)。通過技術創(chuàng)新和商業(yè)化場景應用，低空云技術生態(tài)與商業(yè)生態(tài)正在不斷豐富，低空經(jīng)濟新領域、新場景不斷被開拓，未來這一市場蛋糕將不斷被擴大，產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)有望受益。

（編輯 李波）