北大工学院黄迅教授在《自然》发表评论文章阐释低空经济无人机革命

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2024年，低空经济在中国迎来元年。无人机、电动垂直起降飞行器（eVTOL）和通用航空飞行器是其核心驱动力。然而，大规模无人机群的安全性融入现有智慧城市系统，是摆在科学家面前的一大挑战。

北京大学工学院航空航天工程系、湍流与复杂系统国家重点实验室黄迅教授团队，基于其在气动噪声、空气动力学和飞行智能控制方面的研究积累，深入分析了无人机赋能低空经济面临的四个关键问题，相关成果以评论文章的形式，于2024年12月19日在线发表于《自然》（Nature）期刊（“The small-drone revolution is coming”, Vol. 637, 2025），这是低空经济领域在该期刊上发表的首篇文章。

目前，全球超过70%的无人机供应链来自中国，其中硬件制造占比超过50%，服务业占比不足20%。物流业是低空经济快速发展的关键领域之一。无人机配送不仅能缓解城市交通拥堵，还能将每公里碳排放降低90%。中国正在积极探索无人机物流的两种主要模式：利用小型无人机（1000公斤级）支持区域物流中心快递服务。

无人机配送飞越长城（图片由美团公司提供）

针对无人机大规模应用，文章指出四个关键的科学和技术问题：

首先是安全问题。目前缺乏无人机碰撞测试及对地面人群危害评估的标准，亟需借鉴航空发动机鸟撞测试标准，评估小型无人机吸入和撞击民航发动机的风险。此外，物流无人机充电站多设于高楼楼顶，需要制定相关的防火等安全标准和规范。

其次是安全防护问题。2024年，天津滨海国际机场无人机入侵事件和新泽西州神秘无人机群入侵事件，引发了广泛关注，甚至引发了对国家安全的讨论。虽然已有“地理围栏”、“地理牢笼”等软件技术，以及利用5G基站作为传感器网络监测低空目标等新技术，但仍需突破传感器阵列海量数据复杂信号处理和大规模计算的瓶颈。

第三是隐私保护问题。无人机（及未来的eVTOL）配备多种传感器，容易侵犯航路下居民隐私，甚至涉及地理信息等国家安全数据。因此，需要在设计和操作阶段融入隐私保护机制，例如开发自动删除非指定区域人员视频、拒止采集特定地理信息等软硬件技术。

最后是环保问题。虽然无人机在碳排放方面优于民航，但噪声问题仍然制约其大规模应用。研究表明，消费级无人机的噪声接近吸尘器工作噪声，而工业级应用在复杂环境中的噪声污染更大。因此，需要研究低噪声无人机（和eVTOL）设计，并发展基于噪声感知的无人机飞行路径规划和飞行管控系统。利用生成式AI进行城市复杂楼宇和气象环境下的无人机集群航线规划，也是一个重要的研究方向。北大团队也参与了相关国际标准（ISO 5305:2024）的制定。

2024年国庆节深圳街头无人机配送（图片由课题组毕业生，现任香港科技大学研究助理教授陈望桥提供）

文章来源：北京大学

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