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数字经济专题:数字低空赋能,抢滩低空经济万亿级蓝海市场(附下载)



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(精选报告来源:报告研究所)


一、 军工赋能制造业,数字化提速

从数字经济总规模来看,2022 年我国数字经济规模已达 50.2 万亿元,较 2017 年接近 翻倍。数字经济占 GDP 比重持续提升,2022 年占比达 41.5%。从渗透率来看,2022 年我 国第一/第二/第三产业的数字经济渗透率已达 10.5%/24.0%/44.7%。

从军工信息化领域来看, “十四五”规划指出要“加快国防和军队现代化,实现富国和强 军相统一;加快武器装备现代化,聚力国防科技自主创新,加速战略性前沿性颠覆性技术 发展,加速武器装备升级换代和智能化武器装备发展。”根据前瞻产业研究院测算,我国军 队信息化开支从 2015 年的 878 亿元提升到 2023 年的 2186 亿元,未来军队信息化装备需求 将持续走高,预计在 2025 年将超过 2500 亿元,军队信息化建设不断提速。军队的信息化 要求将显著推升军工信息化/数字化的深度和广度,助力国民经济整体数字渗透率提升。根据 Wind“央企科技引领”指数,国防军工板块在上市央企科技指数中占比最高, 2023 年整体占比接近 40%,其中 2023 年航空装备、军工电子二级行业分别占比 28.05%、 17.22%,国防军工企业已成为央企数字化转型中坚力量。

从国防军工数字经济赋能角度来看,我们认为数字低空是军工产业赋能民用制造业, 并有望成为未来经济增长新引擎的重要方向之一。

二、 数字低空有望成为数字经济发展新引擎

低空空域通常是指真高 1000 米以下的空域,根据不同地区特点和实际需要可延伸至 3000 米。数字低空是指通过数字化技术来提升低空空域的管控效率和安全性,并实现实时 监测、管理和控制,从而提高航空器在低空空域的飞行效率和安全性。数字低空包括航空 器数字化、起降设施数字化和空管数字化,其中航空器数字化包括航空器搭载的数字化传 感器、处理器、传输系统等,并最终实现无人驾驶飞行;起降设施数字化包括安检数字化、 监视数字化、机场机器人等;空管系统数字化包括空中交通、空域管理、气象服务、指挥 控制等系统的数字化。2024 年 4 月 4 日,根据新华社消息,国家数据局正研究起草《深化智慧城市发展推进 城市全域数字化转型的指导意见》,提出深入实施城市云网强基行动,探索发展数字低空基 础设施等系列行动,加强大数据、人工智能、区块链、先进计算、未来网络、卫星遥感、 三维建模等关键数字技术在城市场景中集成应用。《意见》明确城市数字化转型双目标:2027 年全国城市全域数字化转型取得明显成效,2030 年数字化转型全面突破。数字低空基 础设施被纳入城市算力网,这也是“数字低空”概念在国家级政策文件首次出现。根据中国信息通信研究院数据,2022 年我国数字城市产业投资规模达 1.8 万亿元,预 计 2024 年将超过 2.5 万亿元,复合增速 17.8%。另据赛迪顾问《中国低空经济发展研究报 告(2024)》数据显示,2023 年中国低空经济规模达 5059.5 亿元,同比增速 33.8%,预计 2026 年低空经济规模将达 1.06 万亿元,2023-2026 年年复合增长率达 28%。我们认为,数 字低空基础设施被纳入城市算力网统一规划后,将融入智慧城市治理体系,建设进程或将 提速。受益于低空经济庞大的经济体量,叠加强有力的政策加持,数字低空有望成为数字 经济发展的新引擎。

(一) 低空智能融合基础设施是低空数字化的关键一环

1、数字低空可实现城市资产重塑,完成数字化产业增收

随着人工智能、云计算、大数据、5G、数字孪生等信息通信技术的飞速发展,数字低 空将助力数字经济从平面空间向立体空间拓展,成为数字经济发展的新引擎。根据北京大 学时空大数据协同创新中心观点,数字低空可实现后土地财政时代的城市资产重塑:通过 数字化方式将城市低空“重新开发”,城市资产“重卖一遍”,城市基础设施“重建一遍”, 进而实现城市资产的新一轮运营,完成数字化产业增收,创造新的 GDP 增长点。

数字低空是涵盖低空装备制造、信息基础设施建设、低空综合服务等环节的综合产业 链,总体分为三层:物理和信息基础设施层、数字化空间层和低空应用层。基础设施层包 括飞行器系统、数据存储系统和地面控制系统等物理基础设施和通信网、感知网、导航网、 算力网等信息基础设施,数字化空间层主要为数字化的运营管理平台,低空应用层主要包 括低空经济+物流、低空经济+农业、低空经济+救援等应用,各层之间数据要素互相渗透。

2、SILAS 可将低空空域转变为可计算的数字化空域,“四张网”建设是关键

智能融合低空系统 SILAS(Smart Integrated Lower Airspace System)的两个特点是智 能和融合,包括飞行、管理、服务等方面的智能化,以及基础设施、管理方/运营方、飞行 器等多层次的融合。SILAS 将协助监管部门精准管控,赋能运营企业创新应用。云计算、大数据、人工智能等技术助力 SILAS 将低空空域转变为可计算的数字化空域。后者未来形态为数字孪生空域,实现空域建模、时空计算、数据融合、仿真模拟等功能。

根据粤港澳大湾区数字经济研究院发布的《低空经济发展白皮书(2.0)— 全数字化方 案》,当前低空经济发展面临四大问题:有限的地面、空域和频谱资源共享共用的问题,管 理者对低空飞行器“看不见、呼不到、管不住”的基本安全问题,大规模低空飞行的安全、效 率和成本问题以及低空经济中不同主体和业务之间的协同问题。目前解决上述问题的方案 是由政府牵头,建立统一标准化的低空智能融合基础设施,即构建低空经济设施网、空联 网、航路网、服务网“四张网”。

具体而言,设施网是低空经济的基础设施,包括分布式起降点、起降站等配套物理设 施,这些设施为低空飞行提供了必要的场地和设备,确保了低空飞行的安全和效率。空联 网满足低空感知及通信的需求,可以实现无人机和地面设备之间的实时通信和数据交换, 实现远程监控和实时预警等功能。航路网是低空经济的航行保障,包含空域航路、3D 数字 地图等,提供实时导航和飞行控制等功能,确保了无人机在低空飞行中的安全和稳定。服 务网是低空经济的数字化管服系统,它以客户为导向,满足监管安全要求和企业飞行要求, 确保低空经济的安全和规范发展。

3、多地试点建立低空空域全数字化融合管理系统,深圳一马当先

各地出台政策加快构建低空智能融合基础设施(SILAS),2024 年有望从地区试点发展 到全面铺开。据《经济日报》报道,深圳低空智能融合基础设施项目一期正加快建设,将 初步构建起支撑低空经济的设施网、空联网、航路网、服务网“四张网”。SILAS 系统可实现 低空空域多种类飞行器融合飞行管理,并为低空飞行器提供必要的通信保障与配套服务。此外,深圳市在数字化空域划设和管理基础工具初步建设完成的基础上,建设了数据 共享平台,聚集了各方提供的飞行器信息、空域使用情况、飞行动态、异常事件告警和飞 行计划辅助信息等数据,并接入卫星地形影像、行政区划、建筑数据、交通路网、三维模 型、车流和气象情况数据以及深圳市的管制空域和适飞空域数据,让各关联方共享低空信 息数据,并据此调整其业务流程和飞行任务。

2023 年 10 月,上海市政府印发《上海市进一步推进新型基础设施建设行动方案 (2023-2026 年)》,明确开展城市低空智能融合飞行基础设施布局研究,加快推进建设无人 系统多体协同重大科技基础设施一期项目,促进自动化、无人化、智慧化物流技术装备和 自动感知、自动控制、智慧决策等智慧管理技术的集成应用。我们认为,2024 年 SILAS 系 统建设有望由点及面扩展到全国,低空经济基础设施大幕开启。

(二) 无人驾驶航空器及其管理服务体系将成为数字低空的主要载体

2022 年 8 月,中国民航局发布《民用无人驾驶航空发展路线图 V1.0》征求意见稿,提 出 2025 年之前,实现统一的时空基准,提升航空器安全自主飞行能力和航行保障能力,大 幅增加垂直起降功能的起降场;2030 年之前,实现空域信息数字化,建立健全空域共享、 数据互联、运行高效、管服一体的平台和机制;2035 年之前,建立载人无人驾驶航空交通 运输系统,实现广域的运输范围和灵活高效的网络化布局。2024 年 1 月 1 日起,《无人驾驶 航空器飞行管理暂行条例》正式实施。作为我国首部针对无人驾驶航空器飞行及相关活动 进行全链条管理的法规,标志着我国对无人机的管理进入了一个新阶段。欧洲航空安全局 EASA 已经发布 eVTOL 的智能驾驶路线图,将 eVTOL 的智能驾驶程度 分为三级:一级为辅助人类飞行员,二级为飞行员和智驾系统联合驾驶,三级为无人自动 驾驶,人类仅在设计过程中和超视距外参与。EASA 将在 2025 年开始审定一级自动驾驶, 2030 年开始审定二级自动驾驶,2035 年开始审定三级自动驾驶。

1、无人驾驶航空器管理服务体系建设提上日程,各国 UTM 系统仍处于初期

无人驾驶航空器服务体系对低空经济发展至关重要,美国航空航天局(NASA)于 2013 年 提出无人机交通管理(UAS Traffic Management, UTM)的概念,旨在对低空空域内的无人机大 规模安全运行进行管理和提供服务。根据国际民航组织,UTM 应具备 12 项功能,见表 1。其中,实名注册、追踪定位、电子围栏是基本服务功能,而飞行信息交互以及规划、冲突 管理等涉及交互、调度的功能将是 UTM 系统能否实现低空空域交通管理的关键。

美国 NASA 将 UTM 的开发验证分为 4 个阶段,已分别于 2015、2016、2018 和 2019 年完成相关的试飞验证。一级技术能力水平主要测试视距内无人机在低风险地区的运行;二级技术能力水平主要试验无人机在低风险地区的视距内和视距外混合运行;三级技术能 力水平在于测试常态超视距运行、空中机对机防撞和避让静态障碍物等能力;四级技术能 力水平的测试则是对超视距运行、跟踪和定位、避让动态障碍物,以及处理大规模突发事 件等能力。每个技术水平阶段的提升,都可以让无人机拥有更多应用场景,增加空域中无 人机飞行容量。

欧洲的 UTM 发展由欧盟信息与通信技术(ICT)组织统一管理,旨在开发一套标准化 的 U-Space 系统,支持大量无人机安全、高效的运行。U-Space 系统主要组成部分包括飞 行器的识别、空域管理、空中交通信息广播和飞行授权。该系统将把民用和军用无人机无 缝集成到现有的环境和空域类别中,支持与传统航空进行交互,确保无人机在所有运行环 境尤其是低空空域下运行。

2、我国 UTM 系统建设初见成效,深圳和杭州发展较为领先

我国 UTM 系统仍处于试点发展阶段。2018 年 11 月 19 日,民航局在深圳地区无人机 飞行管理试点工作启动,并上线无人机空管信息服务系统(UTMISS),主要将轻、小型无 人机纳入实时管理范围。2020 年 5 月 1 日,该系统在海南省投入使用。UTIMISS 系统可实 现限飞空域划设、空域信息提供、计划申请、飞行数据实时报送等功能,同时,通过与民 航 UOM 无人机实名登记系统等的数据互联,可随时获取每台无人机的生产序列号和注册码, 实现远程识别,为相关部门及时处理违规违法飞行提供技术支撑。此外,杭州在智能 UTM 系统发展上也取得成效。杭州成立无人机运行管理服务中心,可以实现与 UTIMISS 类似的 限制空域划设、飞行数据实时报送功能,但无法强制接入所有低空空域运行的无人机,需 要无人机运营单位自愿将数据系统进行打通。我们认为,中国 UTM 系统建设已初有成效,呈现基于风险管理的权力下放态势,同时 也保持较强监管的特点。根据民航局《“十四五”民用航空发展规划》,空管系统新增主要 设备国产化率将从 2020 年 60%提升至 2025 年 80%。随着 UTM 系统建设逐渐铺开,相关国 内空管设备企业有望受益。

(三) 北斗提供万物空间和时间信息,是数字经济发展的基座

北斗系统作为我国自主建设、独立运行和持续发展的重大时空基础设施,结合北斗地 基增强系统“全国一张网”,可为国民经济、国防工业各领域提供必不可少的高精度时空信 息服务,是新基建的基础赋能者和重要驱动者。打造全面天地融合、泛在高精定位授时的 北斗智能时空体系对加速低空经济数字化进程、落实数字中国发展战略有重大深远的影响。北斗提供的万物空间和时间信息,是万物互联不可或缺的要素。在感知层,北斗可提 供物体的时间和空间位置信息;在传输层,北斗是万物互联的基础设施,短报文通讯功能 可频繁切换,避免通信堵塞,在空中和偏远地区与传统通信手段优势互补;在应用层,北 斗提供时空基准和位置基准服务,可提升物联网的精确性、有效性、安全性。根据中国卫星导航定位协会发布的《2023 中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》, 2022 年我国卫星导航与位置服务产业总产值达 5007 亿元,同比增长 6.76%,其中北斗核心 产业规模超过 1400 亿元,由卫星导航应用和服务所衍生带动形成的关联产值达 3480 亿元, 同比增长 7.54%,占总产值的 69.5%。《发展白皮书》预计,2025 年 GNSS 市场规模有望达 万亿元。图14:北斗核心

北斗终端在通用航空器上的渗透率在提升。截至 2023 年底,应用北斗系统的通用航空 器超 2128 架,机队占比超过七成,装载航空器数量是 2020 年的 7 倍多。我们认为,随着 监管的规范和航空器适航安全性要求提升,未来低空经济中各类航空器搭载北斗系统的比 例将进一步增加。北斗网格码赋能数字低空。北斗网格码是在 GeoSOT 地球空间剖分理论的基础上发展出 的一种离散化、多尺度区域位置标识体系,它可以为地心至地上 6 万公里地球空间中各种 大小不等、最高精度达 1.5 厘米的任意网格赋予全球唯一的一维整形数编码,并可以在同一 区域范围内与任意一个实体对象和各种不同数据建立起关联。目前它已成为国家北斗系统 推出的全球位置代码国家标准,每个网格码代表三维地球上一个特定的网格空间。在低空飞行器的管理中,北斗网格码以时间维度作为变量,将空间内有无人机的网格 标记为 1,没有的标记为 0,反向转换成无人机在三维立体空间的运动状态,即可规划出任 意动态的无人机飞行路径,并能将飞行空域的利用率最大化。

北斗网格码技术为低空经济提供精确的空间定位,有助于实现低空经济的数字化管理。通过北斗网格码+北斗万物签技术,空中城市建筑、机器设备等都将被赋予具有空间属性的 唯一北斗数字三维标识,实现一位一码、一物一码、一事一码。低空经济中的各类设备和 活动均可实现数字化,进而实现可计算化,便于进行数据分析和决策优化。此外,大数据 信息查询、室外无路网导航与数据规划、飞行器三维路径规划等都需要北斗网格码服务。在低空经济发展中期,飞行器的航线呈现出交叉化特征,空中无人飞行器逐渐增多, 规划飞行器路径是实现飞行器无人驾驶的重要环节。北斗网格码可获取道路、地形、高程、 坡度、植被、河流、草地、耕地、DEM、三维 DTM、气象水文等数据,形成目标区域的多 图层地理信息库。在各图层地理信息库生成的同时,按 GeoSOT 规则将数据信息剖分成合适 尺度的网格,根据多图层数据,量化每一个空间网格的可通过性,快速得出目标区域可通 过的网格,进而规划出合理的路线。

我们认为,利用 5G、北斗、电子标签、人脸识别等人工智能技术,北斗网格码能够实 现沉浸式互联互通,助力低空经济与其他产业的快速融合发展。

(四) 卫星互联网赋能,助力远期低空智能网联破局

低空智联网是以现有空天地网络为基础,以多网互联融合(低轨卫星、ADS-B、蜂窝 网络和地面网络等)、网络化感知、计算服务为核心,解决高密度、大流量、多用户等场景 下的稳定通信、全面监视和统一服务的实现问题,是低空经济解决监管问题、突破发展瓶 颈所必需的技术手段。以 5G 为代表的新一代通信技术和以“云大物智链安”(云计算、大 数据、物联网、人工智能、区块链以及安全技术等)为代表的算网数智技术,为低空经济 监管、产业链串联、应用智能化等带来全新手段,推动信息通信产业与低空产业有机融合, 进而催生低空智能网联。根据卫星和蜂窝网络的融合程度,低空智联网演进可分为天地互 联、天地融合、天地一体三个阶段,与 5G、5G-A 到 6G 的网络演进相适应。

根据 IMT-2030(6G)推进组发布的《6G 总体愿景与潜在关键技术白皮书》,6G 相比 5G 可提供更多的频谱资源,通过地面网络与不同轨道高度卫星以及不同空域飞行器等融合成 全新移动信息网络,实现城市热点、偏远地区、海上和空中按需覆盖,具有组网灵活、韧 性抗毁等突出优势。6G 框架下的低轨卫星通信将成为远期低空智能网联的关键基础设施。由于现有 5G 基 站对空有效覆盖范围只有约 150 米, W 类空域和部分 G 类空域运行的低空飞行器可通过搭 载 5G 智能网联技术来实现智能化监管。在 150-1000 米空域运行的低空飞行器则需要融合 4G/5G 网络与对空专用通信链路/网络、通感一体化网络或者低轨卫星互联网,来实现各飞 行器的互联互通。低轨卫星互联网有望成为未来高密度低空智能网联解决方案之一。根据美国卫星工业协会数据,2022 年全球航天产业规模达到 3840 亿美元,其中,全球 卫星产业规模占航天产业的 73%,达 2811 亿美元。2022 年,我国星网计划获得 ITU 批准, 计划发射 12292 颗卫星。2023 年 8 月,G60 卫星星座获发改委核准批复,两期共计划发射 13000 余颗卫星实现组网。随着 2024 年我国商业火箭发射能力大幅提升,低轨卫星互联网 建设进程将提速。低轨卫星通信赋能低空经济,助力远期低空智能网联建设破局。

三、 低空经济作为新质生产力,“低空+”有望催生万亿市场

(一) 无人航空器为主要载体,工业无人机和 UAM 市场空间广阔

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