特等奖【高校GIS论坛创新创业大赛】|基于动态网格的低空飞行安全监测与自主避障关键技术研发

项目背景

随着低空经济的蓬勃发展,无人机物流、城市空中交通(UAM)、应急救援、农业植保等应用场景日益广泛。然而,低空域环境复杂,存在建筑物、电线、飞鸟、其他飞行器等静态和动态障碍物,对飞行安全构成了严峻挑战。传统的避障技术,如基于规则或简单传感器的方案,在复杂、动态、大流量的城市低空环境中已难以满足高安全性、高可靠性的要求。

在此背景下,动态网格(Dynamic Grid)技术作为一种新兴的环境感知与建模方法,通过将空域划分为可动态更新的网格单元,并实时融合多源传感器数据(如激光雷达、视觉、毫米波雷达、ADS-B),能够构建高精度、低延迟的周围环境态势图谱。本项目旨在研发基于动态网格的核心关键技术,为低空飞行器提供一套实时、精准、智能的安全监测与自主避障系统解决方案,填补国内在该领域的技术空白,护航低空经济安全、高效发展。

市场定位

低空经济市场正处于爆发前夜。根据权威机构预测,全球城市空中交通(UAM)市场预计到2030 年将超过千亿美元,中国低空经济市场规模有望在2025 年达到1.5 万亿元。无人机物流配送、eVTOL(电动垂直起降飞行器)载人运输将成为核心增长极。所有这些应用都极度依赖可靠的安全避障系统作为基础设施。因此,本项目所针对的安全避障系统市场,是万亿级低空经济市场的核心基石与必备环节,市场前景极为广阔。

产品与服务

本项目旨在研发一套以"动态网格"为核心技术的低空飞行安全监测与自主避障系统。系统主要包括:多传感器融合感知层:融合激光雷达、双目视觉、毫米波雷达等数据。

动态网格建模层:核心算法,实时构建和更新周围环境的3D 网格地图,准确标识自由空间、障碍物及不确定性。

智能决策规划层:基于强化学习或优化算法,在动态网格上实时规划出安全、平滑、符合飞行器动力学的避障路径。

硬件计算平台:研发适配的嵌入式边缘计算单元,满足机载实时计算需求。

最终成果为:一套软硬件一体化的自主避障核心模块,可向eVTOL、无人机整机厂商提供技术解决方案或直接供应核心模块

自适应动态网格

项目创新

技术先进性:专注于动态网格算法,在复杂动态环境下的感知精度和路径规划效率上具有理论优势。

实时性优势:算法针对嵌入式GPU/NPU 进行深度优化,计算延迟远低于行业平均水平。

泛化能力强:模块化设计,可通过参数配置适配多种飞行器平台和任务场景(物流、载人、巡检等)。

"中国场景"理解:研发和测试基于中国复杂的城市低空环境(高楼林立、电线密布),解决方案更具针对性。

总结与规划

目前项目处于初期研发阶段。已完成技术可行性论证与核心算法仿真验证,已申请相关发明专利3 项(专利号:202510224225.3、202510223986.7、202510224459.8)。

下一阶段目标:完成实验室环境下的原理验证,并开展室外真实环境下的样机研发和测试。

短期(1-2 年):完成核心算法研发与工程化,推出第一代原型产品,与1-2 家行业领军企业达成POC(概念验证)合作。

中期(3-4 年):完成产品定型与适航相关认证,实现小批量量产,占据细分市场领先地位,实现千万级营收。

长期(5 年以上):成为低空飞行安全领域的"隐形冠军"和标准制定者之一,技术授权与硬件销售双轮驱动,探索平台化运营模式。

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