低空安全风险体系：飞行器故障、空域冲突、恶意飞行的防控研究
作者单位：巴克豪斯智能科技（苏州）有限公司、巴克豪斯低空经济研究院、巴克豪斯中国低空经济产业网
摘要
随着我国低空经济政策持续放开，无人机、eVTOL、载人旋翼机等各类低空飞行器数量快速增长，低空空间从过去的管制空域逐步向常态化商用、民用开放。低空产业规模化落地的同时，安全风险呈多元化、高频化、隐蔽化特征。本研究聚焦低空安全三大核心风险类别：飞行器故障风险、空域冲突风险、恶意飞行风险，系统梳理风险形成机理、风险表现形式，评估当前国内低空安全防控技术体系短板，构建一体化低空安全风险识别、监测、预警、处置闭环防控框架。研究结合国内外低空安全治理实践，从技术装备、空域管理、法规标准、监管平台、应急处置五个维度提出防控路径与落地对策，为地方低空试点建设、企业低空业务运营、行业监管体系完善提供理论支撑与实操参考。本研究认为，低空安全不是单一技术问题，是空域资源、飞行器本体、通信链路、人员管理、法律法规交织形成的复杂系统工程；飞行器故障属于本体可靠性风险，空域冲突属于空域资源与感知协同风险，恶意飞行属于人为主动安全威胁，三类风险相互耦合，必须建立一体化风险体系进行分层管控，才能支撑低空经济可持续、安全发展。
关键词：低空经济；低空安全；飞行器故障；空域冲突；恶意飞行；风险防控
第一章 绪论
1.1 研究背景
低空经济作为国家战略性新兴产业，已经成为新质生产力重要组成部分。从物流配送、城市空中交通、巡检测绘、文旅观光到应急救援，低空飞行器应用场景持续拓展。我国多地陆续开展低空改革试点，简化低空飞行审批流程，推进空域精细化管理，释放低空产业发展空间。低空开放的核心前提是安全可控。传统高空民航监管体系、空管基础设施并不适配低空低速、海量、异构飞行器的运行特征。低空飞行器种类繁多，包含消费级无人机、工业级多旋翼无人机、垂直起降载人飞行器、轻型直升机、滑翔类航空器等，飞行高度集中于 1000 米以下，飞行路径灵活，大量飞行器没有传统民航的机载应答机、防撞系统，地面管控难度显著高于高空航空。
低空安全事故与违规事件逐年增多，风险类型可以归纳为三大类：飞行器本体故障引发的失控坠机；多飞行器同时运行、感知缺失造成的空域冲突碰撞；人为操控的恶意飞行活动，包括黑飞闯入禁飞区、偷拍窃密、撞击设施、干扰公共活动等。三类风险单独发生时即可造成财产损失、人员伤亡；多风险叠加时，极易引发连锁事故，严重威胁城市基础设施、公共活动、机场净空、重要目标安全。
当前国内低空安全研究多偏向单一技术方向，例如无人机探测、飞行器可靠性测试，缺少将飞行器故障、空域冲突、恶意飞行整合在统一风险体系下的系统性研究。行业缺少完整的风险分类、风险评估、分级处置框架，监管平台建设、企业运营风控、空域规则制定缺少一体化理论依据。在此背景下，巴克豪斯智能科技（苏州）有限公司联合巴克豪斯低空经济研究院、巴克豪斯中国低空经济产业网，开展本次低空安全风险体系专项研究，构建覆盖三类核心风险的防控体系，为低空产业安全治理提供研究成果。
1.2 研究意义
1.2.1 理论意义
本研究建立低空安全风险三维分类模型，将低空风险划分为本体可靠性风险（飞行器故障）、空域运行风险（空域冲突）、人为主动威胁风险（恶意飞行），厘清三类风险内在关联、传导路径与耦合机制，丰富低空安全风险基础理论。区别于传统航空安全研究侧重大型民航客机的思路，本研究适配海量小型低空异构飞行器的运行特征，完善低空安全风险识别、风险评估、风险分级、风险处置的理论框架，填补国内低空多源风险一体化防控研究的部分空白，为后续低空安全学科建设、学术研究提供基础范式。
1.2.2 实践意义
从政府监管层面，本研究成果可以为地方低空试点、低空管控平台建设、空域划设、飞行审批制度优化提供风险参考，支撑监管部门建立分级预警与应急处置机制；从产业企业层面，为飞行器制造企业、低空运营企业建立安全内控体系、飞行器可靠性测试、飞行任务风控提供规范思路；从基础设施建设层面，为低空感知网络、通信链路、反制装备部署规划提供风险导向的建设方案。通过三类风险协同防控，降低低空事故发生率，减少黑飞、恶意飞行事件，保障低空经济在安全底线之上有序发展。
1.3 研究内容与研究框架
本研究主体分为六章。第一章绪论，阐述研究背景、意义、研究方法；第二章低空安全风险体系总体框架，定义低空边界、风险分类逻辑，分析三类风险耦合关系；第三章飞行器故障风险研究，分析故障类型、故障诱因、风险评估方法与防控手段；第四章空域冲突风险研究，分析空域冲突成因、冲突模式、感知避障技术、空域管理防控策略；第五章恶意飞行风险研究，梳理恶意飞行行为类型、识别技术、探测反制与法律管控路径；第六章低空安全一体化防控体系构建，从技术、空域、法规、平台、应急五个维度提出完整防控方案，最后总结研究结论，提出未来研究方向。
研究方法包含文献分析法、案例分析法、风险矩阵评估法、系统分析法。梳理国内外低空安全法规、行业事故统计、技术标准，收集国内外无人机故障、空中相撞、恶意黑飞典型案例；采用风险矩阵，从发生概率、危害等级两个维度对不同风险进行分级；采用系统工程思路，把飞行器、空域、通信、人、监管平台作为整体系统分析，研究风险传导逻辑。
1.4 国内外研究现状
国外低空经济起步较早，欧美在城市空中交通（UAM）领域同步开展低空安全研究。欧美航空管理机构重点关注 eVTOL 适航认证、机载故障容错设计，建立数字化空域管理系统 UTM（城市空中交通管理），解决海量低空飞行器空域冲突问题，同时针对无人机恶意入侵机场、关键基础设施场景，发展无源探测、射频侦测、光电识别等低空安防技术。国外研究优势在于数字化空域管理框架成熟，飞行器适航可靠性体系完善；但国外场景、法律体系、空域基础条件与我国差异较大，相关方案不能直接照搬，尤其在重点区域安防、空域审批机制上需要本土化改造。
国内方面，近年来随着低空政策加速落地，国内高校、科研院所、头部企业陆续开展低空安全相关研究。现有研究大多分散：飞行器方向重点研究电机、电池、飞控系统故障诊断；空管方向研究低空空域规划、无人机交通管理（UTM）平台；安防方向研究无人机侦测与反制。现有成果存在明显割裂：研究飞行器故障的较少考虑空域冲突连锁反应，研究空域冲突很少兼顾恶意飞行人为威胁，缺少三类风险统一的风险评估与闭环处置体系。大量研究停留在单一技术层面，缺少面向完整产业生态的系统性风险治理方案。本次研究正是针对这一缺口，整合三类核心风险，构建统一低空安全风险体系。
1.5 核心概念界定
1. 低空：本研究定义低空为垂直高度 1000 米以下空域，是当前国内低空改革主要开放空域范围，包含城市建成区、郊区、交通干线、自然保护区等多元地理环境。
2. 低空飞行器：包含消费级无人机、工业无人机、载人 eVTOL、轻型载人航空器、轻型旋翼机等各类可在低空运行的无人驾驶或有人驾驶轻型航空器。
3. 飞行器故障：飞行器本体硬件、软件、动力、飞控、通信导航系统发生失效，导致飞行性能下降、失控、坠机的非人为故意失效事件。
4. 空域冲突：两架或多架低空飞行器在时空维度上存在飞行轨迹交汇，存在空中碰撞风险，包含预测冲突和即时近距离冲突。
5. 恶意飞行：人为故意操控飞行器，违反空域管理法规，以窃密、干扰、破坏、骚扰为目的的飞行活动，区别于普通 “黑飞”（单纯未经审批飞行）。
第二章 低空安全风险体系总体框架
2.1 低空安全系统构成
低空运行系统是复杂人机系统，主要组成要素包括低空飞行器本体、机载感知与通信导航系统、地面空域管理平台、地面感知监测基础设施、飞行操作人员、空域规则、应急处置力量。任意要素失效都可能触发安全风险。系统要素之间相互关联，单一风险会传导、诱发其他风险。例如飞行器电池故障失控，不仅属于飞行器本体故障，失控漂移的飞行器会闯入其他飞行器航线，诱发空域冲突；如果飞行器被恶意篡改飞控程序，既属于飞行器软件故障，同时属于恶意飞行行为。
2.2 三大核心风险分类
本研究将低空安全核心风险划分为三类：飞行器故障风险、空域冲突风险、恶意飞行风险。
飞行器故障风险属于系统本体失效风险，风险源头集中在飞行器硬件、软件、动力系统，风险触发多为非主观故意，属于可靠性工程范畴；
空域冲突风险属于空域运行交互风险，风险来源于多飞行器在有限低空空间内轨迹交互，和空域规划、飞行计划、协同感知、避障能力强相关，属于空域运行管理范畴；
恶意飞行风险属于人为主动威胁风险，风险源头是人的主观恶意，人为操控飞行器实施违规、破坏行为，属于公共安全、安防管控范畴。
2.3 三类风险耦合传导机制
三类风险不是相互独立，存在多种耦合模式。
第一种，本体故障诱发空域冲突：飞行器飞控失效、GPS 丢失、动力中断，飞行器脱离预定航线，闯入其他飞行器飞行路径，原本无冲突的飞行任务，因单机故障引发空中碰撞。
第二种，空域冲突诱发次生故障：飞行器为避让冲突目标进行紧急机动，超出飞行器结构、动力极限，造成电机过载、电池急速放电，诱发飞行器硬件故障，最后坠机。
第三种，恶意飞行叠加空域冲突：恶意飞行器主动闯入正常作业飞行器航线，主动制造空中碰撞，属于人为主动制造空域冲突。
第四种，恶意篡改造成飞行器故障：攻击者入侵飞控、导航软件，人为破坏飞行器控制系统，属于恶意飞行 + 软件故障复合风险。
风险传导链条具有快速、不可预测特征，低空飞行器速度虽然不高，但城市环境下地面人口密集，一旦风险触发，地面人员、建筑受损概率远高于野外空域。因此风险防控不能单独处理某一类风险，必须建立一体化风险监测、预警、处置体系，识别风险耦合链条，提前阻断风险传导。
2.4 低空安全风险评估模型
本研究采用风险矩阵评估方法，评估指标包含两个维度：风险发生概率、风险后果严重等级。
风险发生概率分为五级：极低、低、中、较高、高；
后果严重等级分为五级：无影响、轻微损失、一般事故、重大事故、特别重大事故。
对三类风险进行基础评估：飞行器电池故障、飞控软件 bug 发生概率较高，后果跨度大，野外场景为一般事故，城市人口密集区可升级为重大事故；空域冲突在高密度飞行场景下发生概率中等，一旦碰撞极易造成多机损毁；恶意飞行发生概率整体偏低，但针对机场、政府、大型活动的恶意飞行，一旦实施，后果可达到特别重大等级，社会影响极强。
基于风险矩阵结果，划分风险等级：红色高风险、橙色中高风险、黄色中风险、蓝色低风险，针对不同等级风险制定差异化预警阈值、处置流程。
第三章 飞行器故障风险防控研究
3.1 飞行器故障类型与诱因分析
飞行器故障可以分为硬件故障、软件故障、环境诱发故障三大类。
硬件故障是最常见故障类型。动力系统故障占比最高，包含锂电池鼓包、热失控、供电中断；电机绕组烧毁、电机轴承失效；电调驱动失效。其次是结构故障，机臂断裂、螺旋桨断裂、起落架失效，多来自材料疲劳、碰撞损伤、加工缺陷。导航与感知硬件故障：GPS / 北斗模块失效、惯性测量单元漂移、视觉避障传感器镜头起雾、激光雷达故障。通信硬件故障包含数传图传模块损坏、天线脱落，造成飞行器失去地面遥控链路，进入失联状态。
软件故障包含飞控固件 bug、导航算法失效、传感器融合算法异常、机载软件内存溢出、程序死锁。软件故障具有隐蔽性，在特定飞行姿态、电磁环境下才会触发，地面静态测试很难完全复现，是适航认证难点。部分软件故障还来自固件非法修改、第三方破解固件。
环境诱发故障不属于飞行器本身质量缺陷，但外部环境加速故障发生。低温环境降低锂电池放电能力，高温环境加速电池热失控；强电磁干扰会干扰导航与通信；大风、强降雨、雷电造成飞行器载荷超限、进水短路；高海拔、复杂城市峡谷会造成卫星导航信号遮挡，诱发定位漂移。
从故障发生时序，飞行器故障分为渐进式故障和突发性故障。渐进式故障例如电池容量衰减、结构疲劳，可以通过机载实时监测提前发现；突发性故障如螺旋桨瞬间断裂、电池热失控爆发，预警窗口极短，留给系统处置时间极少。
3.2 飞行器故障风险的危害特征
飞行器故障的直接后果分为：可控返航、迫降、完全失控坠机。在开阔野外场景，故障坠机主要造成设备财产损失；在城市建成区、人员密集广场、交通主干道，坠机可能砸伤人员、损毁车辆建筑；若在机场净空区、能源设施上空故障失控漂移，会进一步诱发次生重大安全事件。载人 eVTOL 的飞行器故障风险后果远高于小型无人机，一旦动力、飞控故障，直接威胁机上人员生命安全，载人航空器对故障容错、冗余设计提出更高要求。
飞行器故障还存在连锁风险：故障失联飞行器无法按照预定航线降落，成为空域内不受控 “漂浮障碍物”，提升空域冲突概率，也就是本体故障向空域冲突风险传导。
3.3 飞行器故障识别与监测技术体系
飞行器故障监测分为机载端实时监测和地面远程监测两个层面。
机载端监测依靠机载传感器，实时采集电池电压、电流、温度、电机转速、振动数据、姿态数据、导航定位状态。飞控内置故障诊断算法，对参数阈值进行判断，识别电池异常、电机过载、传感器漂移等故障，触发机载故障告警，执行预设故障处置策略，例如自动返航、就近迫降、动力冗余切换。对于载人 eVTOL，必须采用多旋翼动力冗余、多套独立飞控、多源导航冗余设计，单点故障不造成整机失控，满足适航容错要求。
地面运维监测平台，接收飞行器实时遥测数据，建立飞行器全生命周期健康管理 PHM 系统。PHM 系统存储飞行器历次飞行数据、电池循环次数、部件更换记录，通过机器学习模型预测部件老化趋势，实现预测性维护，在故障发生前识别潜在隐患，而不是故障发生后告警。
故障诊断存在难点：部分故障特征微弱，噪声干扰下容易出现误报、漏报；机载算力有限，复杂故障诊断算法难以全部部署在机载端；不同厂商飞行器数据协议不统一，跨品牌飞行器健康数据难以接入统一平台，是当前低空运维体系一大障碍。
3.4 飞行器故障风险防控策略
3.4.1 源头管控：适航与产品质量管控
从制造端落实飞行器可靠性设计，建立分级适航体系。小型消费无人机、工业无人机、载人 eVTOL 实行差异化适航标准。载人飞行器强制要求冗余系统、故障容错设计；工业无人机针对巡检、城市飞行场景提升电池安全防护、结构强度设计；消费级无人机强化固件安全、电池保护电路。完善出厂老化测试、高低温测试、振动测试、电磁兼容测试，降低出厂硬件缺陷概率。建立产品召回机制，对存在共性固件缺陷、电池缺陷的飞行器实施召回升级。
3.4.2 运维管控：全生命周期健康管理
运营企业建立飞行器运维管理制度，飞行前检查、定期检修、电池寿命管理。电池是故障高发部件，严格管控充放电循环次数，避免过充过放，存储环境控制温湿度。每次飞行前进行自检，检测螺旋桨裂纹、紧固件松动、传感器状态。建立单机档案，记录每一台飞行器飞行时长、故障记录、维修更换记录，达到寿命阈值强制报废部件。
3.4.3 机载策略：故障自动处置逻辑
预先在飞控内设置分级故障处置预案。轻微故障：告警，继续执行任务并准备返航；中等故障：终止任务，自动返航至预设安全降落点；严重故障，动力快速衰减、电池热失控风险，执行就近迫降，优先避开人群、建筑、交通线路。载人飞行器在单点故障下，维持可控飞行，寻找应急着陆点。同时设计链路丢失保护机制，遥控信号中断后，飞行器启动失联保护。
3.4.4 环境与任务管控
飞行前评估气象、电磁环境。大风、雷雨、强电磁区域限制飞行。规划飞行航线时，避开人口极密集区域，预设多个应急迫降区域，一旦故障发生，尽可能将坠机风险降到最低。对高风险任务增加飞行器冗余备份，关键巡检任务可双机备份。
3.5 飞行器故障应急处置
当故障已经发生，地面管控平台收到故障告警后，第一步骤是锁定飞行器实时位置，预判漂移轨迹；通知周边空域内其他飞行器避让；地面应急人员快速抵达预估迫降区域，设置警戒，疏散地面人员；飞行器落地后开展事故调查，分析故障根因，排查同批次设备隐患，形成事故复盘报告，更新故障模型与运维规范。
第四章 空域冲突风险防控研究
4.1 空域冲突定义与类型
空域冲突，指低空空域内两架及以上航空器，在时间与空间上出现轨迹交汇，存在碰撞风险。按照冲突发现时机，分为预测冲突和即时冲突。预测冲突：通过飞行计划、预申报航线，提前计算未来一段时间轨迹，预判两机距离会小于安全间隔；即时冲突，飞行器实时感知附近其他飞行器，当前距离已经逼近安全阈值，需要紧急避障。
按照参与飞行器类型，可以分为无人机与无人机冲突、无人机与有人轻型航空器冲突、低空飞行器与高空民航航空器闯入冲突。城市低空场景下，大量异构飞行器同时运行，飞行器性能差异巨大：有的飞行器速度快，有的低速悬停；部分飞行器具备机载防撞，大量低端消费无人机没有任何协同感知能力，是空域冲突最大诱因。
4.2 空域冲突形成诱因
第一，空域资源精细化程度不足。传统空域划设以固定大块空域为主，缺少碎片化、动态低空航线。城市低空建筑遮挡，可用飞行通道狭窄，大量任务集中在少数可用空域，造成空域拥挤。
第二，飞行计划申报不完整、不及时。部分运营主体未提前申报飞行计划，“无计划飞行”，管控平台无法提前预判轨迹，不能提前发现潜在冲突。部分申报航线粗略，没有精确高度、时间窗口，轨迹预测精度不足。
第三，协同感知缺失。很多小型无人机不具备广播位置信息的能力，没有 ADS-B 或者低空广播协议，无法向其他飞行器和地面平台广播自身位置，属于 “看不见的飞行器”。飞行器仅依靠机载视觉、激光雷达感知周边，感知距离有限，在逆光、雾霾、夜间环境感知能力大幅下降，容易出现感知漏检。
第四，轨迹不确定性。飞行器受到风力、故障、人为临时操控影响，实际飞行轨迹偏离预先申报航线，原本无冲突的计划，因为轨迹偏移产生冲突，这也是飞行器故障诱发空域冲突的核心逻辑。
第五，多主体飞行任务缺乏协同。不同企业、不同部门在同一空域开展独立飞行，相互之间飞行计划不互通，缺少统一调度。
4.3 空域冲突探测与冲突解算技术
空域冲突防控分为事前预冲突解算和实时机载避撞两层架构，对应 UTM 低空交通管理体系。
事前预冲突解算：所有合规飞行器提前上报飞行计划，包含起飞降落点、航线、高度、起止时间、飞行器性能参数。低空管理平台对所有飞行计划进行时空运算，计算飞行器之间的最小水平间隔、垂直间隔。如果最小间隔低于安全阈值，判定存在预冲突，平台向运营方告警，协调调整起飞时间或者修改航线，在飞行实施前消除冲突。预冲突解算优势是处置时间充足，属于主动预防；缺点是只能处理提前申报的飞行，无法覆盖未经报备黑飞飞行器。
实时冲突探测包含两种路线：协同感知与非协同感知。协同感知，飞行器搭载低空广播模块，周期性广播自身位置、高度、速度、身份，其他飞行器和地面平台接收广播信息，计算相对位置，评估碰撞风险。协同感知距离远、精度高，是高密度低空运行首选方案；前提是飞行器统一通信协议，全部搭载广播设备。非协同感知依靠地面雷达、光电、射频探测，探测没有广播信号的飞行器，也就是没有协同能力的飞行器，弥补协同感知盲区；缺点是设备成本高，城市环境建筑遮挡造成探测盲区。
机载自主避障：飞行器依靠视觉、激光雷达，实时探测附近目标，自动计算避让轨迹，进行爬升、下降、横向机动，实现自主避撞。机载避障是最后一层防护，但是感知距离有限，复杂环境容易失效，不能替代空域平台事前调度。
冲突解算算法常用包含几何轨迹法、蒙特卡洛概率预测。几何法基于当前速度姿态线性外推轨迹，计算最近会遇距离；概率预测考虑风扰动、导航误差，计算冲突发生概率，给出概率型告警，比简单几何模型更适合低空复杂环境。
4.4 空域冲突防控体系构建
4.4.1 空域精细化规划与动态空域管理
改变传统静态空域划设方式，建立动态可复用低空航线网络。在城市划分低空走廊、隔离空域、自由空域。低空走廊为固定航线通道，飞行器沿走廊单向或者双向通行，保障有序运行；隔离空域限定单一主体使用，避免多机混飞冲突；自由空域适用于低密度野外区域，简化航线约束。
引入动态空域：根据任务需求、实时飞行器密度，动态开放、关闭部分低空空间。例如大型活动期间，临时收缩可用空域；夜间、恶劣天气减少空域容量。建立垂直分层，不同类型飞行器分配不同高度层，优先利用垂直间隔降低水平碰撞风险。
4.4.2 飞行计划申报与协同调度机制
建立统一低空飞行申报平台，所有商用低空飞行必须提前提交飞行计划，平台进行集中冲突预校验。平台发现冲突后，自动推送冲突告警，支持多方在线协同调整飞行时间、航线。对于应急救援、医疗运输优先保障，赋予优先级，调整其他普通任务避让。建立飞行计划动态更新机制，飞行器航线变更、起飞延迟必须实时上报平台，更新轨迹预测。
4.4.3 分层感知网络建设
构建天地一体化感知网络，“机载协同广播 + 地面雷达 / 光电 / 射频探测” 融合。合规飞行器强制搭载协同广播终端，形成协同感知基础；在城市关键节点、空域走廊出入口部署地面感知基站，探测非协同飞行器，弥补机载感知盲区。感知数据统一接入低空交通管理平台，形成全域低空态势一张图，实时展示所有飞行器位置、身份、状态。
4.4.4 分级冲突处置规则
划分冲突预警等级：预警（潜在远期冲突）、告警（近距离冲突）、紧急冲突（碰撞风险迫在眉睫）。
预警阶段：平台通知运营方调整飞行计划，事前化解；
告警阶段：通知飞行器操作员，人工操控避让；
紧急冲突：触发机载自主避障，平台同步指令相关飞行器执行避让机动。同时设置避让优先级规则，应急飞行器优先级高于普通商用飞行器，同优先级遵循统一避让准则，避免避让决策矛盾。
4.5 空域冲突处置难点
城市峡谷环境下，建筑物遮挡雷达、卫星导航，感知存在盲区；大量存量小型无人机没有协同广播，非协同探测压力巨大；不同厂商 UTM 平台协议不互通，跨平台飞行计划难以互通；人为临时改航、飞行器故障漂移，带来轨迹不确定性，增加冲突预测难度。高密度载人 eVTOL 规模化运行后，空域冲突后果会显著放大，对空域调度实时性、可靠性提出更高要求。
第五章 恶意飞行风险防控研究
5.1 恶意飞行行为界定与分类
恶意飞行区别于普通未经审批的黑飞。普通黑飞多为个人娱乐飞行，仅违反空域管理规定，没有主观破坏意图；恶意飞行是行为人主观故意，操控飞行器实施侵害行为，目的包含窃密偷拍、干扰机场运行、冲击重大活动、撞击关键基础设施、投放危险品、扰乱公共秩序等。
按照行为目标，恶意飞行分为四类：
1. 针对关键基础设施恶意飞行：机场、变电站、油气设施、通信基站、水利枢纽，飞行器靠近、悬停、撞击设施，造成设备损坏、运行中断；
2. 针对重大公共活动恶意飞行：大型赛事、集会、庆典，飞行器闯入活动空域，制造恐慌、干扰活动；
3. 情报窃密类恶意飞行：使用无人机航拍军事、涉密单位、重要厂区，窃取影像资料；
4. 骚扰攻击类恶意飞行：针对特定人员、车辆实施跟踪、投掷物品、低空恐吓。
恶意飞行使用飞行器跨度很大，从廉价消费级改装无人机，到大载重工业无人机，未来还可能出现改装轻型载人航空器实施恶意活动。恶意飞行行为具有突发性、隐蔽性，行为人可以远距离操控，作案后快速撤离，溯源难度高。
5.2 恶意飞行风险特点
恶意飞行属于人为主动威胁，风险触发不受飞行器本体可靠性、空域计划约束，行为人会主动规避管控，寻找探测盲区、管控薄弱点。恶意飞行攻击目标选择性强，优先选择高价值重点目标，一旦实施，社会影响巨大，极易引发舆情。恶意飞行技术门槛持续降低，普通消费无人机简单改装就可以完成拍摄、投掷，攻击成本低；同时攻击手段持续迭代，包含飞控固件破解、跳频通信、伪装信号、多机集群协同恶意飞行，对抗探测反制。
恶意飞行和前面两类风险存在明显区别：飞行器故障、空域冲突属于 “意外风险”，防控思路是提升可靠性、提前调度；恶意飞行是对抗性安全威胁，防控是攻防博弈，攻击者会持续寻找防控体系漏洞，防控体系需要持续迭代升级。
5.3 恶意飞行探测、识别、溯源技术体系
恶意飞行防控链路分为：探测、识别、跟踪、反制、溯源五个环节。
探测技术包含无源射频探测、有源低空雷达、光电红外探测。射频侦测接收无人机遥控器、图传信号，快速发现无人机信号，识别信号特征，优点是不受光线影响；缺点是容易受到环境射频干扰，无法判断飞行器位置。低空雷达可以测距测角，定位目标轨迹，适合远距离预警；城市环境建筑遮挡造成盲区。光电 / 红外摄像头，可见光识别飞行器外形，红外适合夜间探测，确认目标类型，区分飞鸟、无人机，降低虚警。单一探测手段虚警率高，工程上采用多传感器融合，雷达 + 光电 + 射频联合探测，降低误报漏报。
目标识别：识别目标是飞鸟、风筝、合规无人机，还是可疑恶意飞行器。提取飞行器信号特征、外形特征、飞行行为特征。行为特征是识别恶意飞行重要依据：飞行器在禁飞区长时间悬停、反复绕飞目标、快速靠近关键设施，这类异常飞行行为可以判定高可疑。平台建立行为识别模型，对飞行轨迹做行为分析，自动标记可疑目标。
跟踪：锁定可疑飞行器，持续输出轨迹，预判飞行目的地，评估目标威胁等级。
反制技术分为非摧毁式和摧毁式。非摧毁方式包含导航欺骗（GPS 诱骗）、射频干扰，切断遥控、图传链路，迫使飞行器原地降落或者返航；优点是不会产生空中坠物，适合城市人口密集区域。摧毁式反制包含网捕无人机、高能激光，直接捕获或者损毁飞行器；适合偏远关键设施，城市区域慎用，被击落飞行器坠落可能造成地面伤害。反制操作必须严格遵守法律边界，不能随意对不明飞行器实施反制，避免误伤合法飞行。
溯源技术：捕获无人机后，提取飞控日志、存储影像，溯源遥控器序列号、通信指纹；通过信号定位找到地面操控者位置，固定证据。部分新型无人机具备身份标识，合规飞行器携带数字身份证书，无合法身份的飞行器标记为可疑，辅助快速区分合规飞行与恶意飞行。
5.4 恶意飞行全链条防控策略
5.4.1 源头管控：飞行器生产、销售、实名登记
从源头减少恶意飞行可用工具。落实无人机实名登记制度，建立飞行器身份管理体系，消费级、工业无人机出厂写入唯一数字身份。规范无人机销售渠道，对大载重、长续航、可改装无人机加强销售管理。限制高危改装配件流通，防止普通无人机被改装用于攻击、投送。完善固件安全，防止固件被破解篡改，关闭非法刷机通道。
5.4.2 重点区域防护，建设低空安防感知屏障
在机场、重要能源设施、重大活动场馆、涉密单位周边布设低空安防感知站点，划定低空管控禁区。设置分级防御圈，外层远距离预警，中层持续跟踪，内层实施反制处置。重大活动期间临时布设移动探测设备，构建临时低空安防体系。
5.4.3 空域准入与飞行身份核验
所有进入管控空域飞行器，必须核验飞行器身份、操作员资质、飞行任务审批文件。低空 UTM 平台实时校验飞行器身份，没有备案身份、未申报飞行计划的飞行器，判定为可疑目标，自动告警给安防监管平台。
5.4.4 法律与人员管控，打击恶意飞行行为
完善低空领域法律法规，明确恶意飞行行为法律责任，区分行政违法、刑事犯罪边界。加强宣传教育，明确非法改装、闯入禁飞区、利用无人机实施窃密破坏的法律后果。建立跨部门联动处置机制，空管、公安、应急、行业主管部门联动，发现恶意飞行事件，快速协同处置，抓捕操控人，固定证据，依法追责。
5.4.5 集群恶意飞行应对
未来多机集群恶意飞行是新威胁。多机协同、分散突防，单点探测设备难以同时处理大量目标。防控方案需要全域分布式感知，平台集群目标识别算法，多设备协同反制，提前划定集群入侵处置预案，开展演练。
5.5 恶意飞行防控局限与挑战
攻防对抗持续升级，攻击者不断开发新的通信规避手段；城市复杂环境带来探测盲区、虚警高；反制手段存在法律约束，城市内直接硬摧毁风险高；部分境外改装飞行器，信号特征不入库，识别难度增加；恶意飞行作案快速，抓捕、溯源取证难度大。恶意飞行防控不能只依靠技术装备，必须技术、空域管理、法律、社会治理多手段结合。
第六章 低空安全一体化防控体系建设与综合对策
6.1 一体化风险防控总体架构
前面三章分别研究飞行器故障、空域冲突、恶意飞行三类独立风险，而低空安全治理核心，是建立统一一体化低空安全风险体系，打通三类风险监测、预警、处置链路，实现 “一个平台、一套态势、分级预警、多部门协同处置”。一体化平台融合飞行器健康监测数据、空域飞行计划、全域低空探测数据，统一评估当前风险，自动识别风险类型，判断是否存在风险耦合，推送对应处置预案。
一体化体系包含五大子系统：飞行器健康监测子系统、低空交通调度子系统、低空安防探测识别子系统、风险评估与预警子系统、应急联动处置子系统。五大子系统数据互通，统一态势展示，实现三类风险统一管理。
体系遵循分层防控思路：第一层事前预防，适航、运维、空域规划、飞行审批，尽可能降低风险发生概率；第二层实时监测，机载与地面感知实时监测飞行器状态、空域态势，识别故障、冲突、可疑恶意飞行；第三层预警告警，基于风险矩阵分级推送告警；第四层自动 / 人工干预，机载自主处置、平台调度、安防反制；第五层事后处置与复盘，事故应急、调查、溯源，更新模型与制度，形成闭环。
6.2 技术体系建设对策
第一，统一低空数据与通信标准。推动低空飞行器身份标识、协同广播协议、遥测数据、飞行计划接口标准化，解决不同厂商设备、不同平台数据孤岛问题，实现跨企业、跨区域态势互通。
第二，天地一体化感知网络统筹规划。按照城市地形、重点目标分布布局地面感知站点，兼顾协同感知和非协同探测，消除重点区域探测盲区；机载端强制在商用飞行器部署健康监测与协同广播模块。
第三，构建统一低空风险 AI 引擎。融合飞行器故障诊断、冲突解算、异常行为识别模型，自动识别单一风险和耦合风险，量化风险等级，智能推荐处置方案。
第四，完善机载冗余与自主应急技术。提升飞行器故障容错能力，完善自主避障算法，优化迫降决策模型，把机载系统作为第一道安全防线。
第五，建立仿真推演平台。利用数字孪生低空空域，模拟飞行器故障、空域高密度冲突、恶意入侵场景，开展预案推演、算法测试，减少真实空域试错风险。
6.3 空域管理体系对策
建立分级分类空域管理制度，划分禁飞区、限制区、适飞区；动态低空走廊、垂直分层管理；完善飞行计划申报、变更、取消全流程数字化。建立空域容量评估机制，实时评估空域承载上限，当飞行器数量逼近容量阈值，限制新飞行计划审批，防止空域过载诱发冲突。建立跨区域空域协同机制，突破行政边界，实现跨城低空飞行协同调度。
6.4 法规标准与行业治理对策
加快完善低空领域法律法规、行业标准。完善飞行器分级适航标准、低空运营企业安全管理规范、低空探测反制设备管理规范、操作员资质管理规范。明确各类主体责任：飞行器制造企业承担产品可靠性责任；低空运营企业承担飞行任务安全主体责任；空域管理部门承担空域调度责任；公安部门承担恶意飞行公共安全处置责任。建立低空安全事故调查机制，发生故障坠机、碰撞、恶意飞行事件，开展独立事故调查，厘清责任，推动行业安全改进。建立行业安全信用体系，对违规企业、操作人员进行信用记录，实施信用约束。
6.5 应急联动与演练体系建设
建立跨部门应急联动机制，明确空管、公安、应急、消防、属地政府职责，制定三类风险专项应急预案：飞行器坠机事故预案、空中冲突事故预案、恶意飞行入侵处置预案。预案明确告警流转路径、信息上报流程、现场处置步骤、警戒疏散方案。常态化组织联合演练，模拟故障失控漂移、空中多机冲突、恶意无人机闯入大型活动场景，检验感知平台、通信链路、处置力量协同能力，发现预案短板持续优化。建立事故复盘机制，每起安全事件完成复盘，更新风险模型、规则、运维规范，实现持续安全能力迭代。
6.6 人才与产业生态建设
低空安全是跨学科领域，融合航空工程、电池动力、飞控软件、雷达光电、空管、公共安全、法律。行业缺少复合型低空安全人才。支持产学研协同，开展低空安全风险、故障诊断、空域冲突、低空安防方向研究；企业建立内部低空安全工程师队伍，飞行器运维、空域调度、低空安防岗位专业化培训。构建低空安全产业生态，飞行器检测、PHM 健康管理、低空感知设备、UTM 平台、风险评估服务企业协同发展，形成完整安全产业链，支撑低空安全体系落地。
6.7 体系建设阶段性实施路径
短期阶段：优先在低空试点城市搭建基础一体化平台，部署重点区域感知设施，建立飞行器故障监测、飞行计划预冲突校验能力，完善重点目标低空安防，完成基础制度建设，解决最突出坠机、恶意入侵风险。
中期阶段：扩大感知网络覆盖，推进飞行器协同广播规模化部署，高密度空域实现自动化冲突管理，完善飞行器全生命周期健康管理，形成常态化跨部门应急联动。
长期阶段：建成全域数字孪生低空管理体系，支持大规模载人 eVTOL 常态化运行，实现飞行器故障、空域冲突、恶意飞行风险全要素智能预测、预警、自动处置，形成成熟可复制全国低空安全治理范式。
第七章 结论与展望
7.1 研究结论
本研究系统构建以飞行器故障、空域冲突、恶意飞行三大核心风险为主体的低空安全风险体系，分析风险机理、危害、耦合传导关系，分别研究三类风险监测识别技术与防控策略，提出一体化闭环防控框架，得到核心结论如下。
第一，低空安全风险分为本体可靠性风险、空域交互运行风险、人为主动对抗风险三类，三类风险不是孤立，存在明显耦合传导，飞行器故障可诱发空域冲突，恶意飞行可以主动制造空域冲突，在安全体系设计中必须统一评估，不能单独分治。
第二，飞行器故障风险源头集中在动力、飞控、导航硬件与软件，电池故障是最高发故障；防控核心是源头适航管控、全生命周期健康预测性维护，机载内置分级故障处置逻辑，同时在航线规划预留应急迫降空间，降低坠机地面损害。
第三，空域冲突风险根源是空域资源有限、异构飞行器感知能力不均衡、飞行计划缺少协同调度。防控要坚持事前预冲突解算为主，机载自主避障作为最后防护；采用协同广播 + 地面非协同感知融合方案，精细化动态空域划分，建立飞行计划协同调度机制。
第四，恶意飞行属于对抗性公共安全威胁，攻击成本低、溯源难，防控是攻防博弈。采用源头实名登记、重点区域感知屏障、身份核验、多传感器融合识别、分级反制、跨部门联合溯源追责综合手段；反制手段使用必须严守法律边界，避免次生伤害。
第五，低空安全防控是系统工程，单一技术装备无法解决全部风险。必须搭建一体化低空安全平台，整合飞行器健康监测、空域交通调度、低空安防，从事前预防、实时监测、预警干预、应急处置到事后复盘形成闭环，从技术、空域、法规、应急、产业生态多维度协同建设，才能支撑低空经济安全可持续发展。
7.2 未来研究展望
随着低空飞行器向大型化、载人化、集群化发展，未来低空风险将出现新特征。载人 eVTOL 投入商用后，飞行器故障、空域冲突后果将显著升级；无人机集群技术成熟，集群恶意飞行将成为新的重大威胁；AI 自主飞行器出现后，飞行器自主决策行为会带来全新风险模式。
后续研究方向可以包含：基于数字孪生的低空风险动态仿真、载人 eVTOL 故障容错与适航风险评估、无人机集群冲突与集群恶意入侵防控、AI 自主飞行器安全风险伦理与管控规则、跨区域低空安全协同治理机制。未来巴克豪斯低空经济研究院将持续跟踪低空产业技术迭代与政策变化，持续完善低空安全风险体系研究，输出系列研究成果，为国内低空经济高质量安全发展持续提供理论与技术支撑。
数据来源
1. 国内各省市低空经济试点公开文件、空域改革政策文本
2. 民航局、公安部公开无人机事故、违规飞行事件统计通报
3. 国内外 UTM（无人机交通管理）、城市空中交通行业白皮书、适航相关技术报告
4. 飞行器动力、飞控系统故障公开试验数据、工业无人机安全事故案例库
5. 低空安防设备、雷达光电探测系统行业测试报告
6. 巴克豪斯低空经济研究院内部低空场景仿真试验数据、风险建模数据
免责声明
本报告由巴克豪斯智能科技（苏州）有限公司、巴克豪斯低空经济研究院、巴克豪斯中国低空经济产业网独立研究编制，仅用于行业学术研究、内部研讨与参考，不构成任何商业承诺、法律意见、项目落地实施的强制性方案。报告中观点、评估模型、风险分析基于当前公开资料、行业案例与模拟仿真数据，受技术迭代、法规更新、地理环境差异等因素影响，不保证完全适配所有地域、所有低空业务场景。任何单位依据本报告开展项目规划、系统建设、飞行运营产生的决策与行为，相关风险由实施方自行承担。未经书面许可，不得将本报告内容用于篡改、断章取义对外宣传，引用时请完整标注作者单位。
