上海
如何破解偏航失联、信号遮挡、空域无序等影响低空经济发展的瓶颈问题？今年，在市教委“低空地表无人系统多场景基准测试数据基座建设与应用拓展”项目支持下，上海工程技术大学吴飞教授团队正在打造数字航道仿真平台。在科研基础上，他们近日提出了“航道体系—数据底座—高韧性定位”三维一体的低空数字航道方案，旨在参照地面交通模式，为无人机划出标准化“空中路网”。
吴飞介绍，目前绝大多数低空飞行器几乎完全依靠全球导航卫星系统，这类系统的信号从太空落地，功率较低，有时在城市“峡谷”、隧道、密林等区域，信号可用性会大幅下降，甚至完全失效。一旦遇到高楼遮挡、电磁干扰等情况，无人机就可能出现航线漂移、空中相撞等事故。
在他看来，破局的关键是构建一套不单一依赖卫星定位、具备多源冗余能力的体系化数字航道基础设施。这个多层次精细化数字航道体系，如同立体化交通路网，按功能划分为高速主干航道、低速支线航道、垂直起降通道和配套环形等待区。它按高度和宽度划定专属飞行空间，让执行不同任务的无人机各行其道，既能减少飞行冲突，也能显著提升空域利用率。
构建多层次精细化数字航道方案
在数字航道仿真平台上，吴飞团队正在建设“松江—崇明”示范航线。其主干航道高度设定为50—300米，宽度根据流量从几十米到上百米不等。不同用途的无人机按高度和速度分道，物流无人机飞上层，巡检无人机飞中层。如果偏出航道，系统会分级响应：轻微偏离先预警提醒，偏离到一定程度会自动校正，严重偏航则触发降速、悬停甚至返航等应急程序。
不同于传统的实时导航、边走边算模式，这个体系采用“离线建库+在线判定”的解耦架构：飞行前，依托卫星遥感影像，整合卫星俯视图、低空环视图、地面街景图三类视角的数据，提取沿线桥梁、山脊、塔杆等地物特征，拼接成一本“立体地图册”，预存为地标基准库；飞行时，无人机只需将实时画面与基准库快速比对，就能确认自身位置，无须持续联网，也不用全程高强度计算。吴飞打比方说：“这就像是闭卷考试，提前把知识点记在脑子里，不必像开卷那样碰到难题就翻书。”
在三维一体数字航道方案中，如果说多层次航道是空中公路，那么跨视角数据集就是空中路标，高韧性定位是导航系统。三者缺一不可，共同构成了数字航道体系。科研团队已发布SUES-200多高度跨视角定位数据集，面向全行业开放共享，提供公共基准。
按需求划分专属飞行空间，配套全流程安全管控机制
这个方案的最大优势是成本大幅降低。据测算，百公里数字航道的建设成本较传统地面基站方案降低六成以上。
为保障安全性，该体系采用卫星定位为主用、惯性导航为基础辅助、空地景象匹配定位为热备份的多源融合架构。这套系统可与全球导航卫星系统形成主辅交叉校验，提高整体定位精度和效率。“我们做的是城市低空‘备用电源’，平时卫星信号正常时，三者协同校验；一旦信号受干扰、出现失灵风险，视觉识别与机身内置传感器可自动补位，让无人机仍能自主沿航道飞行数十公里，保障物流、巡检、应急等关键任务不中断。”吴飞说。
经过多年深耕，他带领团队把“降低导航卫星单点依赖的高韧性定位”从学术构想一步步推向工程实践，申请的中国发明专利“一种面向长距离航道的无人机航道位置自主判定方法和系统”已进入实审阶段。他们以“松江—崇明”数字仿真示范航线为起点，希望打造低空数字航道的“上海样板”。上海高楼密布、风环境和电磁环境复杂，正是这种复杂性，让上海一些区域有望成为国内最好的低空数字航道综合试验场之一。未来，他们将继续优化技术方案，推动成果加快落地转化，助力低空经济安全有序发展。
原标题：《为破解低空经济瓶颈问题，上海科研团队提出无人机“数字航道”方案》
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