随着通用航空、无人机产业的迅猛发展，低空域（通常指距地面1000米以下的空间）已成为经济社会发展的“新蓝海”。然而，低空飞行器数量激增也带来了空域管理难题——“黑飞”扰航、非法入侵等事件频发，传统监视手段难以实现全覆盖、高精度管控。在此背景下，低空监测系统应运而生，它以多技术融合为核心，构建起一张“空地一体、全域感知”的智慧监测网络，既是保障低空交通安全有序运行的“守护神”，也是推动低空经济高质量发展的关键基础设施。本文将从技术架构、核心功能、应用场景到未来趋势，全面解析低空监测系统的内涵与价值。
一、低空监测系统的定义与技术架构
低空监测系统是指通过整合卫星导航、地面监视、通信传输等技术手段，对低空域内航空器（包括通用飞机、无人机等）的飞行状态、位置信息进行实时采集、处理、分析与预警的综合性技术体系。其核心目标是实现“看得见、管得住、服务好”的低空空域管理，为飞行安全与公共安全提供技术支撑。
从技术架构来看，低空监测系统呈现“三层一心”的立体协同结构，各层级功能明确且深度联动，共同构成全域感知的技术闭环。
感知层作为系统的“眼睛”，承担着航空器信息采集的核心任务，其技术组合需兼顾“合作目标”与“非合作目标”的监测需求：对于安装合规设备的通用飞机、无人机等“合作目标”，主要依赖广播式自动相关监视（ADS-B）、卫星定位+北斗短报文（GNSS+RDSS）获取精准数据；对于未装设备的“黑飞”无人机等“非合作目标”，则通过无源多点定位系统、雷达等技术实现被动探测。以某省级低空监测网络为例，感知层部署了120个ADS-B地面站、50套北斗短报文接收终端及30套无源多点定位设备，形成覆盖全省空域的感知矩阵。
传输层是连接感知层与应用层的“神经脉络”，需解决“海量数据实时传输”与“复杂环境通信可靠”两大难题。其采用“天地一体”的通信方案：在地面网络覆盖良好的城区、平原地区，依托5G专网实现监测数据的毫秒级传输，单基站可支持每秒10万条航空器状态信息的处理；在山区、海洋等地面网络盲区，则通过北斗短报文系统完成数据回传，即使在台风、地震等极端环境下，通信中断率仍可控制在0.5%以内。此外，传输层还引入边缘计算技术，在数据源头进行预处理，减少无效数据传输量，提升整体系统响应速度。
应用层作为系统的“大脑中枢”，通过多元化的服务平台将监测数据转化为实际管理能力。核心平台包括飞行服务站（FSS）、空情监控中心与应急指挥平台：飞行服务站为用户提供飞行计划申报、航路规划、气象咨询等全流程服务；空情监控中心实现空域内航空器的实时轨迹显示、冲突预警、违规行为识别；应急指挥平台则在突发情况下联动地面处置力量，形成“监测-告警-处置”的快速响应链。
数据融合中心是整个架构的核心枢纽，通过多源数据融合算法对感知层传来的信息进行清洗、校准与关联分析——例如，当ADS-B数据与北斗短报文数据存在偏差时，系统会结合历史飞行轨迹、地形数据进行交叉验证，将定位误差修正至5米以内；对于无源定位获取的模糊信息，则通过与雷达数据融合实现目标精准定位，确保向应用层输出的信息真实可靠。
二、核心技术：多手段协同的“感知矩阵”
低空监测系统的高效运行依赖于多种关键技术的协同应用，每种技术都有其独特的优势与适用场景，共同构建起无死角的低空感知网络。
1. 广播式自动相关监视（ADS-B）是当前低空监测的主流技术手段，其技术原理基于“航空器主动广播+地面站接收解析”的模式，分为1090兆赫扩展电文（1090 ES）和通用访问收发机（UAT）两种数据链标准，我国主要采用1090 ES标准以与国际民航体系兼容。航空器搭载的ADS-B OUT设备会每秒自动广播1-2次自身信息，包括经纬度（定位精度≤10米）、飞行高度（精度≤3米）、地速（精度≤0.5米/秒）及航空器识别码等核心数据，地面站接收后通过网络传输至数据融合中心。
为提升覆盖能力，ADS-B地面站通常采用“蜂窝状”组网模式，单站覆盖半径约80-100公里，在平原地区可实现无缝衔接，在山区则通过增设高山站弥补信号盲区。根据民航局《通用航空ADS-B设备安装要求》，2025年底前，所有最大起飞重量超过250公斤的通用航空器需完成ADS-B设备安装，目前国内通用航空企业的设备安装率已达78%。在实际应用中，ADS-B技术展现出显著优势：在江苏低空改革示范区，依托ADS-B网络，空管部门可同时监控500架以上航空器的飞行状态，空域冲突预警响应时间从原来的3分钟缩短至30秒，2024年该区域通用航空飞行量同比增长45%，而冲突事件同比下降62%。
2. 卫星定位+北斗短报文（GNSS+RDSS）是我国自主可控的低空监视技术方案，也是破解偏远地区监测难题的关键。该技术以“北斗三号全球卫星导航系统”为核心，结合GPS等其他卫星系统实现双模定位，定位精度可达厘米级（静态）与亚米级（动态），满足低空航空器的高精度定位需求。与传统卫星定位技术不同，北斗短报文（RDSS）功能实现了“定位+通信”一体化——航空器不仅能获取自身位置信息，还可通过北斗卫星向地面站发送包含位置、状态的短报文，每条报文可携带140个汉字或70个英文的信息，传输时延约1-3秒。
这一技术在无地面通信网络覆盖的场景中优势凸显：在青藏高原的通用航空飞行中，传统地面监视手段完全失效，而搭载北斗短报文设备的航空器可每30秒向地面发送一次位置信息，确保飞行安全；在南海海域的无人机巡检作业中，北斗短报文系统实现了无人机与地面控制中心的实时通信，作业范围从原来的海岸线50公里扩展至200公里。目前，我国正加快构建以北斗短报文为核心的低空监视信息系统，计划到2026年实现全国县级行政区北斗短报文接收终端全覆盖，形成独立于国外通信系统的低空监测保障体系，这对保障国家空域安全、推动北斗产业应用具有战略意义。
3. 无源多点定位系统是针对“非合作目标”（如未装ADS-B设备的消费级无人机、非法改装航空器）的核心监测技术，其原理是通过部署多个地面接收站，利用航空器发射的无线电信号（如遥控信号、图传信号）进行时差定位。系统通常由3个以上接收站组成定位网络，当目标航空器发出无线电信号时，各接收站分别记录信号到达时间，通过计算时间差并结合站址坐标，利用“双曲线定位法”解算出目标的精确位置，定位精度可达50-100米，覆盖半径可达20-30公里。
无源多点定位系统的关键优势在于“无需目标配合”，可有效识别各类非法飞行目标。在机场净空区防控中，该系统与雷达、光电设备联动，形成“立体防控网”：当监测到“黑飞”无人机进入净空区时，系统立即计算其飞行轨迹并预测落点，同时联动地面干扰设备进行信号压制，迫使无人机迫降或返航。2024年北京大兴国际机场周边部署的无源多点定位系统，累计监测到违规无人机89架次，成功处置率达92%，未发生一起因“黑飞”导致的航班延误事件。此外，该技术还在重大活动安保中发挥重要作用，在2024年上海进博会期间，通过无源多点定位系统与其他监测手段的协同，实现了展会核心区域低空目标的100%识别，确保了活动空域安全。
三、应用场景：从安全管控到产业赋能
低空监测系统的应用已渗透到低空经济的多个领域，既承担着安全管控的核心职责，也为产业发展提供高效服务，展现出“一系统多能”的综合价值。
1. 通用航空飞行服务是低空监测系统最基础也是最核心的应用场景，其目标是通过数字化手段提升通用航空飞行的效率与安全性。在传统模式下，通用航空企业申请飞行计划需提交纸质材料，经过多层审批，流程繁琐且耗时较长，平均审批时间达24小时，严重影响飞行灵活性。而依托低空监测系统构建的“线上飞行服务平台”，实现了飞行计划“一键申报、在线审批”——用户通过平台上传飞行区域、时间、航空器信息等材料，系统自动校验空域冲突与天气条件，对于符合要求的计划，2小时内即可完成审批，审批效率提升90%以上。
除了飞行计划服务，系统还为飞行过程提供全时段保障：通过实时跟踪航空器轨迹，当出现偏离航线、超高度飞行、接近禁飞区等异常情况时，系统会立即向机组发送告警信息（语音+文本），同时提醒地面监控人员进行干预。在湖南低空改革试点区域，该系统已服务通用航空企业120余家，2024年完成飞行计划审批1.8万架次，同比增长65%；同时，通过异常告警处置，该区域通用航空事故率从2023年的0.32次/万架次降至2024年的0.21次/万架次，同比下降35%。此外，系统还集成了气象服务功能，为机组提供实时天气预警与航路天气 forecast，帮助规避雷暴、大风等恶劣天气，进一步提升飞行安全。
2. 无人机管控是低空监测系统的重点应用领域，随着我国无人机数量突破1000万架，“黑飞”问题日益凸显，对机场净空、军事禁区、重大活动场所等敏感区域的安全构成严重威胁。据民航局统计，2024年全国共发生无人机干扰民航航班事件37起，造成航班延误120余架次，直接经济损失超500万元。低空监测系统通过“多技术融合+分级处置”模式，构建起无人机全流程管控体系。
在监测环节，系统融合ADS-B、北斗短报文、无源多点定位等技术，实现对不同类型无人机的全覆盖监测：对于合规注册的行业级无人机，通过ADS-B或北斗短报文获取精准位置；对于未注册的消费级无人机，则通过无源多点定位、雷达等技术实现被动探测。在处置环节，系统根据无人机的飞行区域与威胁等级采取分级措施：在限飞区，发送告警信息劝导用户降落；在禁飞区，联动地面无线电干扰设备、无人机捕捉网等进行强制处置。2024年杭州亚运会期间，组委会构建了覆盖赛事核心区50平方公里的低空监测网络，累计监测到违规无人机127架次，其中103架次通过告警劝导成功降落，24架次通过干扰设备强制迫降，未发生一起无人机干扰赛事的事件，保障了赛事空域的绝对安全。
3. 公共安全与应急救援中，低空监测系统凭借“快速响应、全域感知”的优势，成为空中指挥与资源调度的核心支撑。在突发灾害事件中，低空域往往是救援力量快速抵达现场的重要通道，而监测系统能确保救援航空器的有序协同，避免空中冲突与资源浪费。2024年四川凉山森林火灾中，火势蔓延迅速，过火面积达800公顷，救援需要同时调度直升机、无人机开展灭火、侦察、物资投送等任务。低空监测系统实时跟踪5架直升机、20架无人机的飞行轨迹，通过空情监控中心优化飞行路线，为每架航空器划定专属飞行通道，避免交叉飞行；同时，系统将无人机获取的火情图像、火势蔓延方向等数据实时回传至应急指挥平台，为指挥部制定灭火方案提供依据。
在此次救援中，系统的应用使救援效率提升40%，直升机灭火作业时间从原来的每架次45分钟缩短至30分钟，无人机侦察覆盖范围扩大2倍，成功将火灾扑灭时间缩短12小时，减少经济损失超2000万元。此外，在反恐防暴、边境管控等场景中，低空监测系统也发挥重要作用：在某边境地区，通过无源多点定位系统与红外热成像技术的协同，成功定位多架非法越境的小型航空器，为地面边防部队处置争取了宝贵时间，有效维护了边境空域安全。
四、政策驱动与发展趋势
低空监测系统的快速发展离不开国家政策的强力驱动与顶层设计。早在2017年，民航局就下发《民用航空低空空域监视技术应用指导意见》，首次明确了低空监视系统的技术路线与建设要求，提出“以北斗定位信息为核心，融合ADS-B、雷达等多种技术，构建全域覆盖的低空监视体系”；2021年《“十四五”通用航空发展专项规划》进一步将低空监测网络建设列为重点任务，要求到2025年实现全国低空重点区域监测覆盖率达70%以上。
2024年发布的《低空经济发展专项规划》更是将低空监测系统提升至“低空经济基础设施核心”的战略高度，提出更具体的发展目标：到2025年，全国重点区域低空监测覆盖率达90%以上，建成10个国家级低空监测示范平台，培育5-8家具有国际竞争力的低空监测设备制造商；同时明确了政策支持措施，包括中央预算内投资向低空监测项目倾斜、对符合条件的监测设备研发企业给予税收优惠等。地方政府也积极响应，广东、湖南、江西等低空改革试点省份已出台省级低空监测网络建设方案，累计投入超50亿元用于感知设备部署、数据平台建设等，政策红利的持续释放为系统的规模化应用与技术创新提供了坚实保障。
未来，随着技术创新与政策深化，低空监测系统将向“更智能、更全面、更高效”的方向演进，呈现三大核心发展趋势。
一是技术融合深化，人工智能算法将深度融入系统各环节：在数据融合阶段，基于深度学习的多源数据关联算法可将定位误差进一步降低至3米以内；在异常识别阶段，通过构建航空器飞行行为模型，系统能提前5-10分钟预测可能的违规飞行轨迹，实现从“被动监视”向“主动预警”的转变。例如，某科研机构研发的AI预警算法，在测试中对无人机“黑飞”行为的预测准确率达85%，为处置争取了充足时间。
二是网络覆盖全域化，随着北斗三号全球组网的完善与5G/6G通信技术的商用，低空监测网络将突破地理限制：在陆域，通过“地面站+高山站+无人机中继”的模式实现偏远山区、森林的全覆盖；在海域，依托海上浮标站与卫星通信，构建覆盖我国近海的低空监测网络，为海上风电巡检、海岛救援等场景提供保障。预计到2030年，我国将实现全国陆域与300海里近海低空域的无缝监测。
三是服务智能化，飞行服务平台将向“一站式、个性化”升级：集成飞行计划申报、气象服务、维修保障、燃油补给等全链条服务，用户可通过一个平台完成所有飞行准备工作；同时，基于用户历史飞行数据与偏好，为不同类型航空器（如直升机、无人机）定制专属服务方案，进一步降低通用航空运营成本。例如，针对农业植保无人机，平台可自动规划最优作业航线，并结合土壤墒情数据推荐喷洒方案，实现“监测-服务-作业”的一体化闭环。
结语：低空经济的“基础设施基石”
低空监测系统不仅是保障空域安全的“智慧天网”，更是激活低空经济潜力的“基础设施基石”。在低空经济快速发展的背景下，它通过技术创新破解了传统低空管理“看不见、管不住、服务差”的痛点难题：一方面，通过多技术融合的感知网络，实现对低空航空器的全域、精准监测，有效防范“黑飞”扰航、非法入侵等安全风险，为低空飞行筑牢安全屏障；另一方面，通过数字化、智能化的服务平台，大幅提升飞行计划审批效率，降低通用航空运营成本，为低空经济相关产业（如通用航空旅游、无人机物流、空中应急救援）的蓬勃发展提供支撑。
从实际成效来看，低空监测系统已成为推动低空改革的关键抓手——在全国首批13个低空改革试点省份，依托监测系统的建设，通用航空飞行量年均增长40%以上，无人机相关产业规模突破5000亿元。随着我国低空空域管理改革的持续推进，低空监测系统将不断迭代升级，在技术上向AI深度赋能、全域覆盖演进，在应用上向更多细分领域拓展。它不仅守护着蓝天的安全，更将为经济社会高质量发展注入新的动力，推动“低空蓝海”真正成为拉动内需、促进产业升级的新增长极，开启我国低空经济发展的新时代。
