天津空中设计院科技成果之一：低空运行无线导航监测和指挥与控制技术
2026-01-17 23:38阅读：
天津空中设计院科技成果之一：低空运行无线导航监测和指挥与控制技术
1、首次提出低空运行属于公共安全强制力监视与测量和指挥与控制行业。
2、首次提出低空运行无线导航限定多维航道监视与测量和指挥与管控逻辑方式和方法。
3、首次提出低空运载物安全强制性标准要求的成分必要条款。
一、绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 低空经济发展驱动下的飞艇应用需求
近年来，低空经济作为新兴产业增长点，正以前所未有的速度蓬勃发展。据相关数据显示，2024
年我国低空经济规模达到 6000 亿元，预计到 2030 年将突破 1.5 万亿元，年复合增长率超过
20%。低空经济依托低空空域资源，融合了先进制造、信息技术、航空服务等多领域，其发展不仅推动了传统产业的转型升级，还催生了诸如低空旅游、应急救援、物流配送等新业态。
在这一背景下，飞艇凭借其独特优势，在低空经济中扮演着愈发重要的角色。飞艇成本相对较低，其购置与运营成本仅为直升机的三分之一至二分之一
，这使得大规模应用成为可能；滞空时间久，部分型号可连续飞行数天甚至数周，能满足长时间监测与作业需求；操作维护简便，对专业人员技能要求相对较低，降低了使用门槛；载荷适配性强，可搭载各类设备执
行不同任务。
在遥感测绘领域，山东地质测绘院采用无人飞艇遥感系统，对复杂地形进行高精度测绘，获取的影像分辨率达到厘米级，相较于传统测绘方式，效率提升了
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倍以上，且成本大幅降低；在地质灾害应急调查中，飞艇能快速抵达现场，实时回传灾区图像与数据，为救援决策提供关键依据；商业观光方面，祥云
AS700 载人商业飞艇在旅游景区运营，单次搭载游客可达 10
人，为游客提供了独特的空中观光体验，旺季时每月运营收入可达数十万元；在城市安保领域，飞艇挂载监控设备，实现对城市重点区域的 24
小时不间断巡逻，有效提升了城市安防水平。
稳定可靠的无线导航控制技术是飞艇实现上述规模化应用的核心支撑。若导航控制出现偏差，飞艇可能偏离预定航线，导致任务失败甚至引发安全事故，因此，深入研究飞艇低空运行无线导航控制技术迫在眉睫。
1.1.2 飞艇低空导航控制技术的研究价值
尽管飞艇在低空经济中前景广阔，但当前其低空运行仍面临诸多挑战。在气象干扰方面，低空环境复杂多变，强风、气流、降水等恶劣天气频繁出现。当风速超过
15m/s
时，飞艇飞行姿态会受到显著影响，难以保持稳定；在导航精度不足方面，现有导航系统在复杂电磁环境下，定位误差可能达到数十米甚至上百米，无法满足高精度作业需求；应急响应滞后方面，一旦飞艇出现故障或遭遇突发状况，传统控制系统响应时间较长，难以及时采取有效措施避免事故发生。
开展无线导航控制技术研究，对提升飞艇性能与拓展应用场景具有重大意义。在提升飞行稳定性与作业安全性方面，通过优化导航算法与控制策略，可使飞艇在恶劣气象条件下保持平稳飞行，降低事故发生率；在突破应用场景限制方面，高精度的导航控制能满足诸如精细农业、文物保护等对精度要求极高的领域需求，推动低空遥感、商业飞行等产业的高质量发展。从理论创新角度看，研究飞艇在复杂低空环境下的导航控制机理，能丰富航空动力学与控制理论；从工程实践角度出发，研发出的先进技术与系统可直接应用于飞艇生产制造与运营，创造显著的经济效益与社会效益。
1.2 国内外研究现状综述
1.2.1 国外研究进展
国外在飞艇导航控制领域起步较早，积累了丰富的经验与先进的技术成果。美国、德国等国家一直致力于新型飞艇的研发与导航控制技术的创新。
在飞艇设计方面，美国积极探索组合式飞艇的研发，如
“海象计划”
中的大载重飞艇，创新性地将空气静力与动力相结合，使其具备了洲际飞行能力与超大载荷运输能力，起飞重量高达 500
吨以上。在导航技术上，国外普遍采用 GPS / 惯性导航融合方案，通过两者优势互补，有效提高了导航精度与可靠性。在复杂环境下，GPS
信号受到干扰时，惯性导航系统能够依靠自身的惯性测量单元，持续为飞艇提供精确的位置、速度和姿态信息，确保飞行的连续性与稳定性。同时，智能避障技术也取得了重大突破，利用激光雷达、毫米波雷达和计算机视觉等多传感器融合，实现了对周围障碍物的实时感知与智能规避。当飞艇在低空飞行遇到障碍物时，系统能在毫秒级时间内做出反应，自动规划新的飞行路径，避免碰撞事故的发生。美国的一些先进飞艇已经实现了初步的自主导航与长航时运行，在军事侦察、货物运输等领域得到了实际应用，为全球飞艇技术发展树立了标杆。
1.2.2 国内研究现状
国内飞艇研究虽起步较晚，但近年来发展迅速，在多个关键领域取得了显著进展。中国特种飞行器研究所研发的祥云
AS700 载人飞艇，集成了 GPS
定位与电子罗盘姿态控制技术，实现了一定程度的自主飞行，在商业观光、航空摄影等领域进行了成功应用，展示了我国在载人飞艇技术方面的实力。
在低空遥感飞艇导航系统方面，国内科研团队通过优化算法和硬件配置，提高了导航的精度和稳定性，能够满足地形测绘、资源勘查等任务的需求。针对应急控制技术，研究人员开发了多种应急预案和快速响应机制，有效提升了飞艇应对突发情况的能力。然而，与国际先进水平相比，我国在飞艇导航控制核心技术上仍存在差距。在抗干扰能力方面，国产导航系统在强电磁干扰环境下，信号容易受到影响，导致定位精度下降；在智能化控制方面，自动化程度相对较低，部分操作仍依赖人工干预，难以适应复杂多变的飞行环境。因此，加强核心技术研发，提升自主创新能力，是我国飞艇产业发展的关键所在。
