使無人機運行無縫融入空中交通管理

資料圖

無人航空器系統(tǒng)(uas)或無人機的引入和接受嚴(yán)重打亂了傳統(tǒng)航空。無人機為公共服務(wù)和商業(yè)用途提供了顯著的經(jīng)濟效益。許多專家認(rèn)為，到2020年全球無人航空器系統(tǒng)市場將超過110億美元。美國聯(lián)邦航空局(faa)估計，在同一時間范圍內(nèi)，將有超過400萬個小型無人航空器系統(tǒng)在空域運行。歐洲單一天空空中交通管理研究(sesar)聯(lián)合執(zhí)行體預(yù)測，到2035年，不斷增長的歐洲無人機市場每年可能達到超過100億歐元的估值。

在蒙特利爾舉行的國際民航組織(icao)第13次空中航行會議上，航空航天工業(yè)協(xié)會國際協(xié)調(diào)理事會(iccaia)、空中交通管制員協(xié)會國際聯(lián)合會(ifatca)和航空公司駕駛員協(xié)會國際聯(lián)合會(ifalpa)共同提交了一份建議文件，使無人機運營無縫融入空中交通管理中。

目前，各國有各不相同的零星分散的監(jiān)管框架，但正在努力協(xié)調(diào)小型無人航空器系統(tǒng)(<25千克)的融合。icao的工作主要集中在遙控駕駛航空器系統(tǒng)(rpas)的融合上，最近剛開始解決小型無人航空器系統(tǒng)的出現(xiàn)以及通過無人系統(tǒng)規(guī)則制定聯(lián)合機構(gòu)(jarus)提供服務(wù)的可行性。而民用空中航行服務(wù)組織(canso)、rtca和歐洲民航設(shè)備組織(eurocae)的機構(gòu)也在繼續(xù)推廣有關(guān)如何在現(xiàn)有有人駕駛航空構(gòu)架中安全使用無人機的概念和想法。這仍有許多工作要做，因為許多關(guān)鍵問題仍未得到解決，這可能有助于無人航空器系統(tǒng)行業(yè)進一步發(fā)展。

隨著全球標(biāo)準(zhǔn)機構(gòu)的壓力越來越大，民航當(dāng)局及其相應(yīng)的空中航行服務(wù)提供者(ansp)必須立即采取行動，重點是制定統(tǒng)一理解的綜合準(zhǔn)則，鼓勵創(chuàng)新并維護全球空域系統(tǒng)的安全。必須有一種持續(xù)的整體方法，協(xié)調(diào)一致地促進無人航空器系統(tǒng)交通管理(utm)功能的全球統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)化，包括與空中交通管制(atc)的互操作性并包含城市空中通勤(uam)。

業(yè)界正在為無人航空器系統(tǒng)交通管理開發(fā)解決方案，以促進無人機任務(wù)的規(guī)劃和執(zhí)行，同時補充空中交通管理(atm)基礎(chǔ)設(shè)施。了解無人機的運行環(huán)境非常重要。這項工作將有助于進一步完善無人機的分類方式，以及它與其他無人和有人航空器的互動方式。性能細(xì)分將有助于確定所需的設(shè)備，并可以就遠程識別達成一致意見。無人航空器系統(tǒng)的性能應(yīng)包括多級地理參照(位置確定的準(zhǔn)確性)和地理圍欄(導(dǎo)航功能)。同樣，來自無人航空器系統(tǒng)交通管理提供者的不同級別的服務(wù)，將允許無人機運營人選擇能夠降低其運營所帶來的風(fēng)險并且適合其無人機性能的服務(wù)。地理圍欄數(shù)據(jù)應(yīng)通過權(quán)威來源發(fā)布和共享。這些數(shù)據(jù)對執(zhí)行任務(wù)至關(guān)重要，如果不能以確保安全和安保的方式進行處理，并使用適當(dāng)?shù)拇胧┌l(fā)布，數(shù)據(jù)可能會給空域系統(tǒng)帶來危險。地理圍欄和地理參照數(shù)據(jù)都應(yīng)根據(jù)適當(dāng)?shù)男阅軜?biāo)準(zhǔn)進行標(biāo)準(zhǔn)化。

設(shè)想的無人航空器系統(tǒng)交通管理(utm)環(huán)境與現(xiàn)有的傳統(tǒng)空中交通管理環(huán)境不同，但兩者必須融合。隨著概念的不斷發(fā)展，顯然需要實施一套通用的utm核心服務(wù)，以支持無人機本身將使用的越來越多的自主能力。業(yè)界需要一套核心原則，即最終將確定如何管理低空空域以及由誰管理、圍繞utm系統(tǒng)開發(fā)、數(shù)據(jù)交換模型、網(wǎng)絡(luò)安保要求和數(shù)據(jù)源驗證的標(biāo)準(zhǔn)，以便每個utm提供者或uas服務(wù)供應(yīng)商(uss)是按照相同的指導(dǎo)方針和規(guī)定運作的。如果沒有這些核心原則，行業(yè)就有可能產(chǎn)生安全隱患，從而導(dǎo)致災(zāi)難性后果。

雖然大多數(shù)法規(guī)都側(cè)重于在管制空域以外的低空空域進行的小型無人航空器系統(tǒng)的運行，但許多國家正在實施自己的無人機融合政策。其中許多政策在國家層面建立了框架，而有些政策可能允許地方市政當(dāng)局實施規(guī)則和條例。重點仍然主要在于哪些uas可以在哪里和在什么條件下運行，并且在大多數(shù)情況下依據(jù)重量、運行類型(目視視線(vlos)/目視視線之外(bvlos))和地面人口密度(城市/市郊/農(nóng)村)進行細(xì)分。將需要制定法規(guī)來確立共同的運營人規(guī)則。隨著utm概念的出現(xiàn)，商業(yè)運營人現(xiàn)在可以代表空中航行服務(wù)提供者在更加本地化的層面上進行監(jiān)督、組織和提供服務(wù)。在啟用此類委派之前，必須解決某些要素。

當(dāng)前，所有小型無人航空器系統(tǒng)(<25千克及以下)都被定性為一個類型的無人系統(tǒng)，而實際上其性能特征和功能可能大相徑庭。還必須考慮將小型無人航空器系統(tǒng)市場進一步細(xì)分為特定能力，并且可以對這些能力進行適當(dāng)級別的合格審定。目前沒有關(guān)于該行業(yè)這一部分的適當(dāng)開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)的討論或決定。必須更廣泛地審查全球航空是否采用傳統(tǒng)的atm開發(fā)指南，例如do-178c或do-278，還是采用其他一些適當(dāng)?shù)幕谛阅艿幕€。確定如何建立這種方法必須成為近期討論的優(yōu)先主題。但是，可以采取循序漸進的步驟。標(biāo)準(zhǔn)機構(gòu)必須關(guān)注將小型無人航空器系統(tǒng)劃分為多個類別的能力評估方法。測試機構(gòu)應(yīng)該明確地應(yīng)用這些標(biāo)準(zhǔn)，以確定航空器的能力，以及其運營人能夠從utm系統(tǒng)接收到服務(wù)的能力。最終由utm系統(tǒng)提供的服務(wù)將基于無人機及其機長(pic)的能力，即使機長是車輛上的軟件系統(tǒng)和地面部分的組合。無人機能力的細(xì)分將有助于對執(zhí)行某些運行和任務(wù)的無人機進行分類，并尋求更好地對空域使用進行組織和優(yōu)先排序(例如，最佳裝備者獲得最佳服務(wù))。

一旦確定了性能標(biāo)準(zhǔn)，就可以滿意地解決遠程識別問題。雖然大多數(shù)人都認(rèn)為必須有一定程度的電子登記和識別。但批評者反駁說，人們認(rèn)為存在侵犯個人隱私權(quán)的行為。可以轉(zhuǎn)用到任何國家的通用概念來登記和遠程識別用戶或機構(gòu)至關(guān)重要。通過首先確定無人機的特定性能，這將決定如何識別運營人。無論是傳統(tǒng)方法(通過航空電子設(shè)備或應(yīng)答機)，還是通過特定的無線電頻率(rf)標(biāo)識符(lte登記，sim卡)、性能特征和功能，這都有助于減輕隱私被侵犯這樣的看法，提供一種機制來識別已知參與者和不良行為者，并能夠?qū)⑴R時用戶與常規(guī)、商業(yè)和涉及公共安全的用戶分開。電子識別的標(biāo)準(zhǔn)化必須適應(yīng)無人機平臺的各種能力級別。在電子識別中也必須考慮基礎(chǔ)設(shè)施的可用性。為了完全確保遠程識別是合理的，還必須制定用于驗證的方法和界定電子標(biāo)識符的數(shù)據(jù)完整性的標(biāo)準(zhǔn)。功能細(xì)分和公平、安全的遠程識別方法，將有助于推動行業(yè)發(fā)展，并允許行業(yè)利用無人機進行多項運營，同時打消要知悉誰在操作這些平臺的愿望。

隨著引入更多的無人機在管制空域內(nèi)運行，空中航行服務(wù)提供者將繼續(xù)面臨挑戰(zhàn)，以便安全地管理有人和無人系統(tǒng)之間的互動，以及它們在同一空域系統(tǒng)內(nèi)的互動。

為確保在安全和效率的情況下實現(xiàn)這一目標(biāo)，該文件建議：

a)請各國注意到，無人機能力水平的實施將有助于使低空空域系統(tǒng)的發(fā)展更加清晰明了，并提供一種機制，以允許以性能為基礎(chǔ)進入空域；

b)要求國際民航組織繼續(xù)開發(fā)一個綜合的電子登記機制和數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，以支持遠程識別和飛行能力/資格信息；

c)敦促各國為落實發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)制定可接受的方法，該標(biāo)準(zhǔn)包含符合航空業(yè)規(guī)范的堅實的軟件和硬件準(zhǔn)則；

d)敦促各國鼓勵無人航空器系統(tǒng)交通管理提供者實施最高級別的網(wǎng)絡(luò)安保標(biāo)準(zhǔn)，以符合航空界對低空空域運行的期望和準(zhǔn)則；

e)敦促各國實施集中空域管理服務(wù)，包括但不限于地理圍欄和地理參照，以確保無人航空器系統(tǒng)交通管理運營人擁有經(jīng)過驗證的數(shù)據(jù)源，以便在空域系統(tǒng)內(nèi)規(guī)劃和執(zhí)行任務(wù)。