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探討計(jì)量測(cè)試技術(shù)在低空經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用

嘉峪檢測(cè)網(wǎng)        2026-04-19 21:01

低空經(jīng)濟(jì)在城市立體交通網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)急救援、智慧城市等領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。計(jì)量測(cè)試技術(shù)既可作為低空裝備研發(fā)及適航取證的標(biāo)尺,也可作為低空基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行智能化、低空運(yùn)行管理精細(xì)化、低空服務(wù)模式創(chuàng)新化的標(biāo)尺,為低空經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展保駕護(hù)航。然而,當(dāng)前技術(shù)應(yīng)用存在大量難題,包括低空環(huán)境的復(fù)雜性、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)融合與可信溯源、低空標(biāo)準(zhǔn)體系的建立、小型化高性能傳感器技術(shù)的實(shí)現(xiàn)等。本文系統(tǒng)地探討了計(jì)量測(cè)試技術(shù)在低空經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用、挑戰(zhàn)以及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。 


文章闡述了計(jì)量測(cè)試技術(shù)在低空經(jīng)濟(jì)各關(guān)鍵場(chǎng)景中的核心支撐作用、具體應(yīng)用及挑戰(zhàn),為計(jì)量機(jī)構(gòu)和人員指明了在這一新興戰(zhàn)略領(lǐng)域的價(jià)值定位與發(fā)展路徑。

 

對(duì)計(jì)量機(jī)構(gòu)未來(lái)開(kāi)拓新業(yè)務(wù)領(lǐng)域和能力建設(shè):明確了在飛行器研發(fā)制造、適航認(rèn)證、運(yùn)行服務(wù)、基礎(chǔ)設(shè)施等全產(chǎn)業(yè)鏈中,可提供的專業(yè)計(jì)量測(cè)試、校準(zhǔn)、驗(yàn)證及咨詢服務(wù)。指出了需重點(diǎn)構(gòu)建或加強(qiáng)的高動(dòng)態(tài)導(dǎo)航標(biāo)定、多傳感器融合測(cè)試、低空專用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)、現(xiàn)場(chǎng)/在線計(jì)量等技術(shù)體系與實(shí)驗(yàn)室能力。

對(duì)計(jì)量人員的價(jià)值:提供知識(shí)地圖系統(tǒng)梳理了從傳統(tǒng)力學(xué)、電學(xué)到前沿導(dǎo)航、感知、EMC等多維度的計(jì)量技術(shù)應(yīng)用全景,有助于知識(shí)更新與技能拓展,為計(jì)量人員提供了具體的研究與技術(shù)創(chuàng)新方向。

 

探討計(jì)量測(cè)試技術(shù)在低空經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用

 

0 引言

低空經(jīng)濟(jì)是指利用地面以上、3000 m以下的低空空域?yàn)榭臻g載體,以各類低空飛行活動(dòng)為牽引,輻射帶動(dòng)多領(lǐng)域協(xié)同融合發(fā)展的綜合性經(jīng)濟(jì)形態(tài)。憑借空間利用的多維性、產(chǎn)業(yè)融合的整合性、技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性三大特征,低空經(jīng)濟(jì)已成為全球主要經(jīng)濟(jì)體競(jìng)相布局的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè),全球低空經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)規(guī)模將在未來(lái)十年內(nèi)突破萬(wàn)億美元大關(guān)。近年來(lái),隨著各要素條件趨向成熟,國(guó)家相繼出臺(tái)了一系列政策,明確釋放開(kāi)放低空空域、推動(dòng)低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展的積極信號(hào),加速推動(dòng)低空經(jīng)濟(jì)邁入快速發(fā)展新階段。

 

1 計(jì)量測(cè)試技術(shù)的核心支撐作用

低空經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,依賴于飛行器本身的安全性、可靠性、智能化水平以及整個(gè)低空運(yùn)行環(huán)境的有序性和可控性。計(jì)量測(cè)試技術(shù)作為現(xiàn)代工業(yè)的“眼睛”和“標(biāo)尺”,通過(guò)定義、實(shí)現(xiàn)、保持、傳遞物理量的單位量值,確保測(cè)量的準(zhǔn)確性、一致性、可溯源性和國(guó)際等效性。精準(zhǔn)可靠的計(jì)量是低空飛行器的性能保障以及運(yùn)行安全保障,主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面:

(1)研發(fā)設(shè)計(jì)中的材料性能測(cè)試、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度驗(yàn)證、動(dòng)力系統(tǒng)標(biāo)定和航電設(shè)備校準(zhǔn)。

(2)生產(chǎn)制造階段的零部件精密加工檢測(cè)、整機(jī)組裝精度控制、系統(tǒng)集成測(cè)試。

(3)適航認(rèn)證與監(jiān)管工作的安全性能評(píng)估、噪聲與排放檢測(cè)、電磁兼容性驗(yàn)證、導(dǎo)航定位精度認(rèn)證。

(4)運(yùn)行服務(wù)過(guò)程中的飛行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、精準(zhǔn)定位導(dǎo)航、避障感知、載荷計(jì)量、能源管理、空域態(tài)勢(shì)感知。

(5)基礎(chǔ)設(shè)施方面,如起降場(chǎng)坪監(jiān)測(cè)、低空通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)施校準(zhǔn)、氣象傳感器標(biāo)定等。

 

2 低空經(jīng)濟(jì)關(guān)鍵場(chǎng)景與計(jì)量測(cè)試需求分析 

2.1 城市空中交通 

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,電動(dòng)垂直起降飛行器(eVTOL)逐漸發(fā)展成為新型的城市空中交通工具,點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的空中客運(yùn)服務(wù)極大解決了地面交通擁堵的問(wèn)題,其對(duì)計(jì)量技術(shù)的需求主要包括:

(1)提供高精度定位導(dǎo)航授時(shí):厘米級(jí)定位精度,納秒級(jí)時(shí)間同步,可以確保精準(zhǔn)起降并保持空域安全的間隔距離,在樓宇峽谷環(huán)境,這一點(diǎn)尤為重要。

(2)姿態(tài)與運(yùn)動(dòng)參數(shù)測(cè)量:高動(dòng)態(tài)范圍、低噪聲的慣性測(cè)量單元(IMU)校準(zhǔn),可為飛行穩(wěn)定性提供保證,并提高乘客的舒適感。

(3)感知與避障:毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、視覺(jué)傳感器的測(cè)距、測(cè)速、目標(biāo)識(shí)別精度標(biāo)定,是安全飛行的前提基礎(chǔ)。

(4)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè):通過(guò)振動(dòng)、應(yīng)變、溫度等傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)飛行器的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與壽命預(yù)測(cè)。

(5)電磁兼容性:對(duì)密集電子設(shè)備之間的相互干擾程度進(jìn)行精確測(cè)量與控制,確保航電系統(tǒng)保持安全可靠。

(6)聲學(xué):對(duì)噪聲進(jìn)行跟蹤測(cè)量和溯源,以符合城市環(huán)境監(jiān)測(cè)和保護(hù)的要求。

2.2 無(wú)人機(jī)物流配送  

無(wú)人機(jī)可適應(yīng)不同的環(huán)境條件,中小件貨物利用無(wú)人機(jī)配送優(yōu)勢(shì)明顯,尤其是在偏遠(yuǎn)山區(qū)、海島等地。核心計(jì)量需求包括:

(1)載荷精確計(jì)量:對(duì)貨物重量、體積進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量,保證配載平衡。

(2)續(xù)航里程與能耗計(jì)量:對(duì)電池的電量、電壓、電流、電機(jī)效率進(jìn)行精確監(jiān)測(cè)與標(biāo)定,優(yōu)化航路的規(guī)劃。

(3)精準(zhǔn)投送:基于視覺(jué)/激光的懸停定位精度、貨物釋放機(jī)構(gòu)動(dòng)作可靠性驗(yàn)證,進(jìn)行貨物的精準(zhǔn)投送。

(4)環(huán)境適應(yīng)性測(cè)試:風(fēng)速、溫濕度傳感器準(zhǔn)確度直接影響飛行穩(wěn)定性的計(jì)量評(píng)估。

(5)通信鏈路性能:對(duì)數(shù)據(jù)鏈傳輸速率、時(shí)延、丟包率進(jìn)行計(jì)量測(cè)試,以保障超視距運(yùn)行控制的安全可靠。

2.3 低空公共管理與服務(wù)  

在農(nóng)林植保、電力巡檢、測(cè)繪遙感、應(yīng)急救援、警用安防等領(lǐng)域,無(wú)人機(jī)正發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用,無(wú)人機(jī)還可進(jìn)行環(huán)境檢測(cè)、土地利用規(guī)劃、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、氣候變化等多種監(jiān)測(cè)任務(wù)。對(duì)計(jì)量技術(shù)的需求主要包括:

(1)任務(wù)載荷計(jì)量:多光譜/高光譜相機(jī)輻射定標(biāo)、激光雷達(dá)點(diǎn)云精度校準(zhǔn)、合成孔徑雷達(dá)相位穩(wěn)定性驗(yàn)證,確保遙感數(shù)據(jù)質(zhì)量。

(2)噴灑計(jì)量:農(nóng)藥/肥料噴灑量、霧滴粒徑分布、沉積均勻性的精準(zhǔn)控制與測(cè)量。

(3)專用傳感器計(jì)量:氣體傳感器(污染物濃度)、輻射傳感器、磁力計(jì)等的現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)與量值溯源。

(4)超視距運(yùn)行支撐:廣域低空監(jiān)視雷達(dá)探測(cè)精度、測(cè)向精度、分辨力的計(jì)量標(biāo)校;低空數(shù)據(jù)鏈(如5G地空通信、衛(wèi)星)性能參數(shù)測(cè)試。

(5)時(shí)空基準(zhǔn)統(tǒng)一:多無(wú)人機(jī)協(xié)同作業(yè)時(shí)空同步精度的計(jì)量保障。

2.4 低空基礎(chǔ)設(shè)施  

垂直起降場(chǎng)、無(wú)人機(jī)巢、低空通信導(dǎo)航監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)、氣象監(jiān)測(cè)網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施,是保障無(wú)人機(jī)運(yùn)行的前提。核心計(jì)量需求包括:

(1)場(chǎng)坪設(shè)施監(jiān)測(cè):沉降、水平度、障礙物探測(cè)傳感器的準(zhǔn)確度。

(2)感知系統(tǒng)(CNS)設(shè)施計(jì)量:導(dǎo)航信號(hào)(如差分全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(D-GNSS)基準(zhǔn)站、偽衛(wèi)星)的發(fā)射功率、信號(hào)質(zhì)量、覆蓋范圍、授時(shí)精度的定期校準(zhǔn);通信基站性能參數(shù)測(cè)試。

(3)氣象傳感器校準(zhǔn):風(fēng)速風(fēng)向儀、溫濕度傳感器、氣壓計(jì)的量值準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性保障。

(4)充電/換電設(shè)施計(jì)量:充電樁輸出電壓/電流/功率準(zhǔn)確度、電池健康狀態(tài)評(píng)估的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。

 

3 計(jì)量測(cè)試技術(shù)在低空經(jīng)濟(jì)中的核心應(yīng)用

3.1 飛行器性能與適航計(jì)量  

(1)空氣動(dòng)力學(xué)測(cè)試:風(fēng)洞試驗(yàn)中的高精度測(cè)力(推力、阻力、升力、力矩)天平校準(zhǔn)、壓力傳感器陣列標(biāo)定、粒子圖像測(cè)速系統(tǒng)的時(shí)間與空間標(biāo)定,確保氣動(dòng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

(2)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與疲勞測(cè)試:萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)力值溯源;應(yīng)變片靈敏系數(shù)標(biāo)定;振動(dòng)臺(tái)加速度、位移、頻率計(jì)量;聲發(fā)射傳感器校準(zhǔn),保障結(jié)構(gòu)安全符合適航要求。

3.2 動(dòng)力系統(tǒng)計(jì)量

(1)電動(dòng)推進(jìn):高精度功率分析儀(電壓、電流、功率、功率因數(shù)、效率)校準(zhǔn);電池測(cè)試設(shè)備(內(nèi)阻、容量、循環(huán)壽命)溯源;電機(jī)扭矩/轉(zhuǎn)速傳感器標(biāo)定。

(2)混合/傳統(tǒng)動(dòng)力:燃油流量計(jì)校準(zhǔn);排放分析儀(CO、CO2、NOx、顆粒物)標(biāo)定;扭矩、轉(zhuǎn)速、溫度、壓力傳感器計(jì)量。

(3)航電系統(tǒng)測(cè)試與校準(zhǔn):傳感器標(biāo)校,例如加速度計(jì)、陀螺儀等在精密轉(zhuǎn)臺(tái)上的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)標(biāo)定、高度計(jì)(氣壓、無(wú)線電、激光)量值溯源、磁羅盤在消磁環(huán)境中的校準(zhǔn);綜合航電驗(yàn)證,例如利用飛行仿真測(cè)試臺(tái)注入精確模擬的傳感器信號(hào)(位置、姿態(tài)、速度、環(huán)境參數(shù))來(lái)驗(yàn)證航電系統(tǒng)性能,這些都依賴信號(hào)源的高精度計(jì)量。

3.3 高精度導(dǎo)航、定位與授時(shí)計(jì)量  

(1)GNSS接收機(jī)測(cè)試:校準(zhǔn)信號(hào)模擬器本身的輸出精度是關(guān)鍵。在微波暗室中使用GNSS信號(hào)模擬器,精確復(fù)現(xiàn)衛(wèi)星信號(hào)(功率、偽距、載波相位、多普勒、星歷、電離層/對(duì)流層模型),計(jì)量接收機(jī)的定位精度、靈敏度、首次定位時(shí)間、抗干擾/抗欺騙能力。

(2)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)校準(zhǔn):轉(zhuǎn)臺(tái)自身運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)量準(zhǔn)確度直接影響標(biāo)定結(jié)果。在精密速率/位置轉(zhuǎn)臺(tái)上,通過(guò)施加精確已知的角度/角速度/線加速度,標(biāo)定IMU的零偏、標(biāo)度因數(shù)、非正交性等誤差參數(shù)。

(3)多傳感器融合定位計(jì)量:即時(shí)定位與地圖構(gòu)建(SLAM)包括視覺(jué)SLAM(主要使用攝像頭)、激光SLAM(使用激光雷達(dá))、視覺(jué)-慣性里程計(jì)(VIO)等算法的定位精度,需要建立高精度(優(yōu)于算法預(yù)期精度一個(gè)量級(jí))的室內(nèi)/室外真值測(cè)量系統(tǒng)(如激光跟蹤儀、全站儀、高精度D-GNSS基準(zhǔn)站、動(dòng)作捕捉系統(tǒng)),并確保這些真值系統(tǒng)自身的量值可溯源。

(4)時(shí)間同步計(jì)量:測(cè)量不同機(jī)載設(shè)備(GNSS接收機(jī)、IMU、任務(wù)載荷、通信模塊)之間時(shí)間戳的同步誤差(通常需達(dá)微秒級(jí)),依賴高精度時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器或相位分析儀,需溯源至國(guó)家時(shí)間頻率基準(zhǔn)。

3.4 感知與環(huán)境測(cè)量計(jì)量  

3.4.1 激光雷達(dá)校準(zhǔn)

(1)測(cè)距精度:使用標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度基線(如干涉儀標(biāo)定的精密導(dǎo)軌),在不同距離、不同反射率條件下進(jìn)行測(cè)試。

(2)點(diǎn)云精度:對(duì)已知尺寸和形狀(如平面、球體、立方體)的高精度標(biāo)定物進(jìn)行掃描,評(píng)估角度分辨力、點(diǎn)云配準(zhǔn)誤差、幾何精度。

(3)強(qiáng)度信息標(biāo)定:使用已知反射率的標(biāo)準(zhǔn)板進(jìn)行標(biāo)定。  

(4)雷達(dá)(毫米波/微波)計(jì)量:在微波暗室中使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、信號(hào)源等設(shè)備,進(jìn)行角度、校準(zhǔn)發(fā)射功率、接收靈敏度、天線方向圖、距離分辨力、速度分辨力測(cè)量。

3.4.2 視覺(jué)傳感器(相機(jī))計(jì)量

(1)幾何標(biāo)定:使用棋盤格、圓點(diǎn)陣等高精度標(biāo)定板進(jìn)行內(nèi)參(焦距、主點(diǎn)、畸變系數(shù))和外參(相機(jī)間相對(duì)位姿)的精確標(biāo)定。  

(2)輻射定標(biāo):使用標(biāo)準(zhǔn)光源和反射率標(biāo)準(zhǔn)板,對(duì)多光譜/高光譜相機(jī)建立像素灰度值與絕對(duì)輻射亮度/反射率之間的關(guān)系。

(3)聲學(xué)噪聲測(cè)量:遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO 374系列聲學(xué)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)定義測(cè)量方法,并嚴(yán)格按照國(guó)際電工委員會(huì)IEC 61672《電聲學(xué) 聲級(jí)計(jì)》和IEC 60942《聲校準(zhǔn)器》等儀器標(biāo)準(zhǔn),使用經(jīng)過(guò)計(jì)量檢定的聲級(jí)計(jì)(滿足1級(jí)準(zhǔn)確度要求)和標(biāo)準(zhǔn)聲源,在特定測(cè)試條件下(飛行高度、速度、姿態(tài)、背景噪聲)測(cè)量聲壓級(jí)、聲功率級(jí)、頻譜特性,并進(jìn)行可追溯的聲學(xué)校準(zhǔn)。

(4)環(huán)境傳感器計(jì)量:風(fēng)速風(fēng)向儀、溫濕度傳感器、氣壓計(jì)、氣體濃度傳感器等儀器需定期進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)或校準(zhǔn),確保其在復(fù)雜低空環(huán)境中的測(cè)量可靠性。

3.5 電磁兼容性與頻譜計(jì)量  

(1)傳導(dǎo)發(fā)射與傳導(dǎo)敏感度測(cè)試:使用校準(zhǔn)過(guò)的電流探頭、電壓探頭、線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)(LISN)和接收機(jī)/信號(hào)源,測(cè)量飛行器電源線和信號(hào)線產(chǎn)生的干擾及其抗干擾能力。

(2)輻射發(fā)射與輻射敏感度測(cè)試:在半電波暗室或開(kāi)闊場(chǎng),使用校準(zhǔn)過(guò)的接收機(jī)、信號(hào)源、天線(如雙錐天線、對(duì)數(shù)周期天線、喇叭天線)和天線因子,測(cè)量飛行器輻射的電磁場(chǎng)強(qiáng)及其在外部電磁場(chǎng)作用下的性能表現(xiàn),天線因子和場(chǎng)強(qiáng)的量值溯源至關(guān)重要。

(3)天線性能計(jì)量:測(cè)量機(jī)載通信、導(dǎo)航、遙控遙測(cè)天線的方向圖、增益、效率、阻抗、極化特性等,通常在微波暗室中進(jìn)行,依賴于精密的網(wǎng)絡(luò)分析儀和定位系統(tǒng)。

(4)頻譜監(jiān)測(cè)與管理:對(duì)低空運(yùn)行區(qū)域進(jìn)行頻譜監(jiān)測(cè),識(shí)別干擾源,評(píng)估頻譜使用效率都依賴于高精度、寬頻帶的頻譜分析儀和測(cè)向設(shè)備的校準(zhǔn)。

3.6 載荷與任務(wù)效能計(jì)量  

(1)貨物重量/體積計(jì)量:對(duì)集成高精度稱重傳感器(應(yīng)變式、壓電式)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn);利用3D視覺(jué)或激光掃描精確測(cè)量貨物體積。

(2)噴灑系統(tǒng)計(jì)量:在特定條件下,使用標(biāo)準(zhǔn)收集裝置(如水敏紙、量筒)測(cè)量單位面積沉積量、霧滴粒徑分布(使用激光粒徑分析儀)和均勻性。

 

4 面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn)

4.1 復(fù)雜動(dòng)態(tài)環(huán)境下的測(cè)量難題

(1)高動(dòng)態(tài)性:高速飛行帶來(lái)的加速度變化,對(duì)IMU、組合導(dǎo)航系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)誤差建模與補(bǔ)償[11]提出極高要求,傳統(tǒng)靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)標(biāo)定方法難以滿足。

(2)環(huán)境干擾強(qiáng):復(fù)雜背景(如高樓、樹(shù)木)對(duì)視覺(jué)感知造成干擾;低空多變的風(fēng)場(chǎng)影響飛行狀態(tài)和傳感器讀數(shù);密集的民用電磁信號(hào)會(huì)帶來(lái)頻譜干擾。

(3)微型化與低功耗約束:小型無(wú)人機(jī)載荷有限,要求傳感器及其計(jì)量校準(zhǔn)裝置必須輕量化、低功耗化,這與高精度、高穩(wěn)定性的需求互相矛盾。

4.2 多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合與可信溯源

(1)傳感器種類繁多:毫米波雷達(dá)、超聲波、氣壓計(jì)等原理和特性各不相同。

(2)時(shí)空基準(zhǔn)統(tǒng)一難:不同傳感器采樣率、延遲、時(shí)間戳精度不同,導(dǎo)致實(shí)現(xiàn)納秒/微秒級(jí)時(shí)間同步和統(tǒng)一空間坐標(biāo)系下的精確配準(zhǔn)困難。

(3)融合算法驗(yàn)證難:在復(fù)雜的室外場(chǎng)景,融合結(jié)果的計(jì)量可信度評(píng)估體系還不夠完善。

(4)全鏈路溯源保障難:從底層傳感器校準(zhǔn),到機(jī)載數(shù)據(jù)處理,再到地面站接收和應(yīng)用的數(shù)據(jù)鏈路的溯源,都面臨著復(fù)雜的系統(tǒng)挑戰(zhàn)。

4.3 標(biāo)準(zhǔn)化與法規(guī)體系的滯后

(1)專用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)缺失:針對(duì)低空飛行器特定應(yīng)用場(chǎng)景的計(jì)量方法、測(cè)試程序、性能評(píng)價(jià)指標(biāo)和量傳溯源體系尚未完全建立或統(tǒng)一,制約了行業(yè)規(guī)?;瘧?yīng)用。

(2)適航審定要求待細(xì)化:針對(duì)新型eVTOL、自主飛行系統(tǒng)的計(jì)量測(cè)試要求和符合性驗(yàn)證方法,目前仍處于積極探索和制定階段。

(3)跨行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)同不足:低空經(jīng)濟(jì)涉及航空、通信、電子、測(cè)繪、人工智能等多個(gè)領(lǐng)域,現(xiàn)有計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)缺乏有效整合。

4.4 成本、效率與規(guī)?;瘧?yīng)用的矛盾

(1)高精度計(jì)量成本高昂:精密轉(zhuǎn)臺(tái)、大型微波暗室、激光跟蹤儀、高等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)器等設(shè)備成本高昂,并且需要配備專業(yè)的計(jì)量技術(shù)人員。

(2)計(jì)量與檢測(cè)能力較弱:傳統(tǒng)計(jì)量模式難以滿足市場(chǎng)需求,對(duì)于海量運(yùn)行狀態(tài)的無(wú)人機(jī),缺乏便捷、高效、可靠的快速校準(zhǔn)和狀態(tài)監(jiān)測(cè)手段。

 

5 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)與展望

5.1 技術(shù)融合創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)智能計(jì)量

(1)人工智能賦能:優(yōu)化傳感器誤差在線建模與補(bǔ)償、提升多源數(shù)據(jù)融合精度、實(shí)現(xiàn)測(cè)量設(shè)備的智能診斷與自校準(zhǔn)、開(kāi)發(fā)虛擬計(jì)量和數(shù)字孿生應(yīng)用。

(2)量子精密測(cè)量探索:量子傳感(如量子磁力計(jì)、量子慣性傳感器、量子時(shí)間頻率基準(zhǔn))具有超高精度和抗干擾潛力,未來(lái)有望應(yīng)用于對(duì)導(dǎo)航、授時(shí)精度要求極高的低空?qǐng)鼍啊?/span>

(3)新型感知與測(cè)量原理:探索基于事件相機(jī)、太赫茲成像、分布式光纖傳感等新技術(shù)在低空環(huán)境感知與狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用及其計(jì)量方法。

5.2 構(gòu)建適應(yīng)低空特性的專用計(jì)量體系

(1)開(kāi)發(fā)低空專用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置:研制適應(yīng)小型飛行器、高動(dòng)態(tài)、復(fù)雜環(huán)境特點(diǎn)的移動(dòng)式、便攜式、高精度計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置和現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)平臺(tái)。

(2)建立低空綜合測(cè)試驗(yàn)證場(chǎng):建設(shè)覆蓋多種典型低空環(huán)境(城市、郊區(qū)、野外、海岸)的實(shí)景測(cè)試場(chǎng),集成高精度真值測(cè)量網(wǎng)絡(luò),為飛行器性能、導(dǎo)航定位精度、感知能力、通信鏈路等提供“一站式”計(jì)量測(cè)試與驗(yàn)證服務(wù)。

(3)完善量傳溯源體系:針對(duì)低空新興參數(shù)(如精確地理圍欄、動(dòng)態(tài)空域間隔、無(wú)人機(jī)噪聲等效距離),需加快構(gòu)建專用設(shè)備計(jì)量體系,制定相應(yīng)規(guī)程,成立無(wú)人機(jī)領(lǐng)域國(guó)家基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室。

5.3 推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化與協(xié)同發(fā)展

(1)加快制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn):制定統(tǒng)一的低空經(jīng)濟(jì)關(guān)鍵參數(shù)的計(jì)量測(cè)試方法、性能評(píng)價(jià)準(zhǔn)則和認(rèn)證規(guī)范。

(2)促進(jìn)跨領(lǐng)域協(xié)同:加強(qiáng)航空、計(jì)量、通信、電子、信息、人工智能等領(lǐng)域的交叉融合與協(xié)同創(chuàng)新,共同攻克低空復(fù)雜環(huán)境下的計(jì)量測(cè)試難題。

(3)發(fā)展智能在線計(jì)量與遠(yuǎn)程校準(zhǔn):利用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算技術(shù),發(fā)展飛行器關(guān)鍵參數(shù)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程診斷和校準(zhǔn)能力,提高計(jì)量效率,降低維護(hù)成本。

5.4 探索新型服務(wù)模式與基礎(chǔ)設(shè)施

(1)計(jì)量測(cè)試服務(wù):為低空經(jīng)濟(jì)參與者提供便捷的計(jì)量測(cè)試服務(wù),包括設(shè)備租賃、現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)、實(shí)驗(yàn)室測(cè)試、數(shù)據(jù)分析、認(rèn)證咨詢等。

(2)建設(shè)低空計(jì)量大數(shù)據(jù)平臺(tái):匯聚飛行器運(yùn)行數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù)、計(jì)量校準(zhǔn)數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù),通過(guò)大數(shù)據(jù)分析,優(yōu)化計(jì)量策略、預(yù)測(cè)設(shè)備性能衰退、支撐運(yùn)行安全管理和政策制定。

(3)將計(jì)量融入低空基礎(chǔ)設(shè)施:在基礎(chǔ)設(shè)施中,集成標(biāo)準(zhǔn)化的計(jì)量監(jiān)測(cè)單元,為在該區(qū)域運(yùn)行的飛行器提供實(shí)時(shí)的環(huán)境參數(shù)基準(zhǔn)和性能驗(yàn)證參考。

 

6 結(jié)語(yǔ)

2025年的政府工作報(bào)告明確指出,要開(kāi)展新技術(shù)新產(chǎn)品新場(chǎng)景大規(guī)模應(yīng)用示范行動(dòng),推動(dòng)商業(yè)航天、低空經(jīng)濟(jì)等新興產(chǎn)業(yè)安全健康發(fā)展。計(jì)量測(cè)試技術(shù)在保障低空飛行器性能與安全、實(shí)現(xiàn)高精度可靠導(dǎo)航定位與態(tài)勢(shì)感知、滿足環(huán)境與法規(guī)要求以及優(yōu)化運(yùn)營(yíng)與任務(wù)效能(載荷、噴灑、能源)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)發(fā)揮著重要作用。

然而,低空環(huán)境固有的高動(dòng)態(tài)性、強(qiáng)干擾性、復(fù)雜異構(gòu)性,以及飛行器平臺(tái)對(duì)微型化、低成本、低功耗的嚴(yán)苛要求,也給計(jì)量測(cè)試帶來(lái)了前所未有的挑戰(zhàn),如復(fù)雜環(huán)境下的測(cè)量準(zhǔn)確度保持、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的融合可信度保障、專用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)體系的缺失以及規(guī)?;瘧?yīng)用下的成本效率矛盾,成為亟待突破的瓶頸。

展望未來(lái),作為產(chǎn)業(yè)載體的各類低空飛行器的數(shù)量和種類不斷增加,拓展新的檢測(cè)領(lǐng)域和項(xiàng)目、構(gòu)建適應(yīng)低空特性的專用計(jì)量體系、加速標(biāo)準(zhǔn)化與跨領(lǐng)域協(xié)同、探索智能在線計(jì)量與新型服務(wù)模式,是破局的關(guān)鍵方向。只有建立起精準(zhǔn)、可靠、高效、覆蓋全產(chǎn)業(yè)鏈的低空經(jīng)濟(jì)計(jì)量測(cè)試技術(shù)體系,才能為飛行器的安全適航、空域的高效運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ),從而真正釋放低空經(jīng)濟(jì)的巨大潛能,驅(qū)動(dòng)這一新質(zhì)生產(chǎn)力成為推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的重要引擎。

 

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