根據上述“低空經濟”對直升機航電系統提出的五個方面的需求，結合系統架構和研發流程，可牽引得出直升機航電架構及關鍵技術的未來發展趨勢。

一、模塊化分布式架構

為了實現直升機的多場景、多功能使用，空、天、地信息互聯及開放生態共建，航電系統架構需要同時滿足通用化、模塊化和支撐智能化實現的要求，在包含傳統飛行器基本航電架構的同時，還要包含開放式、智能化以及具有云原生特性的服務化架構。

圖1 直升機航電模塊化分布式架構

如圖1  所示，直升機航電模塊化分布式架構的基礎在于構建統一的標準規范體系、數據算力中心、敏捷開發驗證環境，通過公開的標準規范支撐開放的生態環境，基于通用的運行環境提供共享共建的處理資源。敏捷開發驗證環境能夠幫助打通和細化研制鏈條，使得設計、制造、驗證各個環節執行更加順暢; 在此基礎上，在開放的生態中研發和選用符合標準規范的直升機控制系統、計算資源、顯控設備、態勢感知設備、任務執行設備，通過即插即用方式實現直升機的平臺能力，在開放生態中實現“觀察－判斷－決策－行動”( OODA) 閉環; 依托可靠的機內網絡、強韌的空天地協同網絡，實現機內的信息匯集共享，將點連線組網，建設信息“高速路”; 在開放式和智能化基礎平臺之上，通過互聯互通互操作形成低空體系中相關的態勢服務、感知服務、決策服務和跨平臺遠端資源共享服務，在應用商店中選用和定制開發面向用戶使用的各種功能APP，并且通過云原生技術推送到終端，從而將低空場景中的各種服務直升機航電模塊化分布式架構在技術方面是一套開放的功能邏輯物理架構，支持符合標準的各類物理形態與多樣的軟件應用組合; 在面向市場方面，該架構的軟硬件具有解耦和可配置的特點，可以衍生出適應低空飛行的高中低選配、定制化的航電系統，滿足各類消費群體的需求; 在使用和運維方面，該架構能夠快速迭代各種服務并將其推送給各類用戶來發揮作用和創造價值; 在產業群體中，該架構公開共享標準，可以有力支撐開放生態，促進共同創新和多元化發展，利于持續產生“低空經濟”效益。但這種分布式架構的形成需要統一構建框架以及全行業的共同努力。

二、智能化探測感知技術

直升機在低空飛行過程中，需要探測識別各類障礙物、目標和環境信息，從而感知形成完整統一的態勢，以支撐低空飛行器的安全運行和各類任務的完成。尤其是在復雜氣象環境中，更需要具備增強的探測感知能力。

探測傳感技術是獲取數據信息的基礎，可以應用多頻段雷達、多光譜光電等新型探測傳感器，獲取多維信息，如圖2所示。智能化信息處理技術是信息提取融合的基礎，結合模型算法與多學科技術的綜合，開展數據級、特征級和決策級的分析、識別、分類和融合處理，共享構成統一態勢，實現即時感知定位、障礙物和目標持續跟蹤、數字空間重建，為決策和操控提供依據。

圖2 智能化探測感知技術示意圖

目前，各種物理場的探測傳感器種類繁多，同時各型傳感器的性能提升空間還較大; 傳感器的數據格式和性能標準等有待規范和統一; 傳感器數據檢測識別算法、多傳感信息融合技術的準確度和虛警率還可以持續優化; 低空直升機探測感知領域需不斷改進。

三、智慧化決策規劃技術

在獲取周圍環境信息的基礎上，針對各種飛行場景和任務的智慧化決策將為飛行和任務執行提供輔助，是高效安全地完成各種低空任務的有力支持，能夠有效提高直升機的易用性。

隨著智能飛控技術的應用，直升機能夠實現自動駕駛。未來通過進一步引入知識圖譜、深度學習、強化學習等智能算法，可以結合環境感知后的結果，實現低空環境下的三維航路規劃、空中交通管理、飛行引導、障礙物預測告警、輔助起降和著陸等自動駕駛功能，如圖3 所示。智能飛控甚至能在執行特定任務時提供多種輔助決策方案，在授權情況下自動控制傳感器和任務設備實現特定功能，使飛行員有更多精力享受飛行和做好監控，減輕飛行員的工作負荷，提升飛行舒適性和安全性。

圖3 智慧化決策規劃技術示意圖

為支撐智慧化決策，一方面還需要大量的低空數據積累，另一方面針對獲取的數據還有大量的數據挖掘工作需要做，尤其是跨專業跨學科的數據分析和使用; 還需要結合場景、使用和先驗數據開展大量的算法研究，構造虛實結合的數字平行空間進行訓練和驗證，持續優化迭代可用的程序和算法，為低空飛行器打造更智慧的大腦。

四、智感化人機交互技術

無論有人直升機的飛行員還是無人直升機的操作員，都需要通過人機交互界面了解直升機的狀態、所處環境和執行的任務，乘客也希望通過更多交互方式增加飛行體驗感和沉浸感，這都將催生新技術與人機交互的賦能融合。

隨著“低空經濟”的發展，低空飛行器的密度會越來越高，近地飛行的態勢情況、航路管控動向、威脅告警、故障提示、任務提醒等信息的互動會更加頻繁。可以結合智能化信息推送處理和多模態交互技術，實現智能感知交互，將眾多維度信息科學合理地推送給相應的人員。在信息呈現方面，可以基于混合現實技術實現三維視景，將真實外景三維地形和虛擬引導圖像進行融合，通過大屏顯示器、風擋玻璃和頭戴式顯示器呈現給飛行員、乘客和空中交通管理人員，實現身臨其境、真實直觀的環境感受。在人機交互方面，可以通過眼動、手勢、語音識別、三維語音、體感、生理特征監控等應用，實現多通道控制和信息傳遞，從而提供更加敏捷、直觀的感知操控方式。

諸多關于顯示控制的工程應用技術的成熟度還需要提升，滿足各類環境的全彩頭盔和視景構建顯示、精確的動作理解和意圖識別、高亮度環境下風擋信息的顯示、多維信息推送與多通道人機交互的有機結合、個體差異化的交互特征信息處理等，尚需從應用驗證走向成熟應用。

五、低空智聯網技術

通過網絡鏈路實現的信息共享是發揮體系協同、大數據應用、信息增值的高架橋; 環境態勢信息、航路管控信息、任務信息的實時確定性傳遞更是保證飛行安全和任務完成的關鍵。如何結合使用場景，應用多種鏈路實現各類數據有效傳輸非常重要。低空飛行可用的無線電頻譜資源豐富，波形和組網協議的組合可以實現靈活多變的通信; 地基、空基、天基的無線傳輸和通信中繼構建了互聯互通的網絡信息傳輸信道; 此外結合無線電定向測距原理還可以實現低空飛行的導航定位。為了實現可靠互聯，如圖7 所示，可以構建新一代低空通訊、低空定位以及低空三維立體網格空域圖，將低空空域建設成類似現代地面交通的空域網格化指揮與服務系統，不僅能提供通信感知導航管控一體的全維服務，打造低空智聯網，還能自主評估信道質量和網絡安全狀況，自動采用高可靠通信方式實現互聯和信息傳遞。

由于飛行器上的空間、能源有限，各種天線的共孔徑技術、高增益輻射、低靈敏度探測接收技術和網絡信息安全技術等還需要改進; 此外需要進一步探索、研發和驗證通感一體化信道設計、多天線組網感知與干擾控制、時頻域感知和資源分配等多學科交叉融合技術。

六、全態勢多維空域管理技術

低空飛行器作為將融入交通運輸體系的新鮮力量，在創新應用和發揮效用的同時，也需要結合低空飛行的特點確保規范有序使用; 除了自身適航要求還需要與地面、中高空飛行做好協同的空域管理，全態勢多維空域管理是實現飛行安全、高效運營的保障。

隨著低空經濟規模逐步擴大，并且考慮到低空可以銜接陸海空，低空空管將可能成為比公路、鐵路、民航等交通運輸方式更加復雜的管理體系。屆時低空大密度、高頻次、多類型的飛行活動將需要更高效完備的審批、監督、管控規則和措施。除了傳統的飛行許可、航線管理、起降管控外，還需要: ①對低空空域分類及相應準入辦法等新規則進行研究和應用驗證，劃分不同安全等級要求的立體飛行區，許可不同技術狀態的飛行器運營執行相應的任務，規避可能發生的空中交通沖突; ②針對飛行器多維度狀態的實時監控和任務全周期管控制定數據規范; ③建設信息平臺，打通構建涵蓋陸、海、低空、中高空的全域全平臺全態勢的信息系統，通過信息系統進行數據匯集和處理，及時識別和管理技術狀態不合法、飛行行為不合理的飛行器進入許可以外的空域。

目前這種全態勢多維全覆蓋的空域管理技術和體系還需要進一步研究和構建。

七、全場景智能驗證技術

低空飛行場景多樣，交互對象和信息豐富，涌現出的增值服務和創造的低空經濟價值層出不窮; 同時新技術的充分驗證和快速迭代需要敏捷構建相應的驗證環境。如何針對需要，反復迭代驗證的技術，實現低成本高效測試驗證工作是一個重要命題。

傳統單平臺系統的測試驗證，常常采用系統綜合聯試的方式開展。低空飛行場景復雜，又涉及多平臺的協同和它們之間的互聯互通互操作，場景構建困難。相比地面驗證，飛行驗證的環境建設成本高、代價大、周期長，且涉及安全的測試項目風險高、難度大。隨著虛擬現實技術和AIGC( AI－GeneratedContent) 的發展，在數字平行空間中開展驗證成為可能。AIGC 依據給定的環境要求和測試邊界自動生成各類測試場景和相應的測試用例，并在數字化環境中反復執行測試驗證程序并記錄分析結果，成本代價低，構建迅速，還可加速運行，能夠支持新技術在DevOps 的循環中實現快速研發、迭代升級和價值閉環。

除了可見光仿真，數字平行空間還涉及多光譜、力、熱、電磁的多維仿真; 同時還需要保證仿真模型相對真實環境的高逼真度; 需要研究AIGC 構建時空統一的多維高仿真環境技術，并將包括開發、測試、運行和試驗記錄的工程研發環境與仿真環境無縫接入，支持全場景智能驗證。(作者：張子俊，葛晨，孟浩，雷詠春)