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UTM來(lái)了 管制員需變身“大數(shù)據(jù)”專家?

發(fā)布日期:2015-10-29??來(lái)源:中國(guó)民航報(bào)我要投稿我要評(píng)論

UTM面臨的挑戰(zhàn)

首先,如何突破感知避讓的技術(shù)障礙。有人機(jī)在空中運(yùn)行采取“看見(jiàn)避讓”的原則,即使在儀表飛行時(shí),如果氣象條件許可,駕駛員仍需遵守“看見(jiàn)避讓”。無(wú)人機(jī)上由于沒(méi)有駕駛員,應(yīng)當(dāng)采取“感知避讓”的運(yùn)行原則,但是FAA規(guī)定,無(wú)人機(jī)感知避讓能力不得低于看見(jiàn)避讓能力。從目標(biāo)來(lái)分,無(wú)人機(jī)感知避讓可分為合作式和非合作式兩種類型。
 

合作式感知面臨的挑戰(zhàn)是需要降低設(shè)備價(jià)格、減輕重量和減少能耗。Amazon公司提出了一種地面車——車通信手段(V2V)解決方案。Google提出了移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)(3G、4G)通信技術(shù),此外還有短距離ADS-B設(shè)備(UAT和1090ES模式)、LTE無(wú)線通信設(shè)備、基于802.11p通信協(xié)議的設(shè)備用于合作式感知避讓。雖然在技術(shù)上不存在太多障礙,但是如果用于低載荷能力的微小型無(wú)人機(jī),仍然存在較大困難。
 

非合作式感知技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)是感知避讓精度有待提高。美國(guó)有近5000架有人機(jī)沒(méi)有裝備應(yīng)答機(jī)等設(shè)備,其中有一半飛機(jī)甚至連航電設(shè)備都沒(méi)有(例如動(dòng)力三角翼、滑翔機(jī)等),駕駛員很難觀測(cè)到空中的無(wú)人機(jī),即使觀測(cè)到無(wú)人機(jī)目標(biāo),仍然需要判斷這是近處的一架無(wú)人機(jī),還是遠(yuǎn)處的一架有人機(jī)。這些都是非合作感知避讓目標(biāo)。航空無(wú)線電委員會(huì)(RTCA)規(guī)定:無(wú)人機(jī)在空中要及時(shí)發(fā)現(xiàn)有人機(jī)并進(jìn)行避讓。但是,基于傳感器(慣性測(cè)量裝置、激光雷達(dá)、相機(jī)等設(shè)備)的非合作式感知避讓技術(shù)受到精度、機(jī)載設(shè)備精度、計(jì)算能力和軌跡預(yù)測(cè)能力的限制,仍存在較大誤差,有待提高。
 

其次,在差異化載荷設(shè)備水平和運(yùn)行環(huán)境下,如何制定UTM標(biāo)準(zhǔn)。在特定空域下,小型無(wú)人機(jī)的機(jī)載能力以及運(yùn)行方式并不一定適應(yīng)所有場(chǎng)景和飛行任務(wù)。例如,配置較低裝備的無(wú)人機(jī)可能滿足在邊遠(yuǎn)地區(qū)飛行的安全需求。然而,如果需要在城市環(huán)境運(yùn)行,則需要更為高配、安全的設(shè)備,以最大程度減少對(duì)人身安全、財(cái)產(chǎn)等造成損失的風(fēng)險(xiǎn)。Amazon將無(wú)人機(jī)載荷設(shè)備能力分為四類,分別為“Basic”、“Good”、“Better”和“Best”。其中,Best包括以下設(shè)備能力:(1)具有保證安全間隔的地測(cè)數(shù)據(jù),(2)在線飛行規(guī)劃管理,(3)可靠的網(wǎng)絡(luò)鏈接,(4)合作型感知避讓,(5)非合作感知避讓。具有Best能力的無(wú)人機(jī)可以在低空實(shí)現(xiàn)安全自動(dòng)化運(yùn)行。UTM面臨的挑戰(zhàn)在于多元異類空域主體之間(包括有人飛機(jī),不同設(shè)備能力的無(wú)人機(jī)),如何協(xié)調(diào)好空域間隔和相關(guān)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)以滿足國(guó)際民航組織要求的空域技術(shù)風(fēng)險(xiǎn),即不超過(guò)每飛行小時(shí)2.5×10m-9次致命碰撞事故。
 

最后,在空域服務(wù)商(ASPs)模式下,如何進(jìn)行無(wú)人機(jī)安全認(rèn)證。在UTM框架中,除管制部門(mén)和無(wú)人機(jī)運(yùn)營(yíng)商之外,選取第三方空域服務(wù)商的模式被廣泛認(rèn)同。但是,空域服務(wù)商如何構(gòu)建無(wú)人機(jī)安全認(rèn)證機(jī)制,是UTM需要解決的核心問(wèn)題之一。Google公司提出了無(wú)人機(jī)安全認(rèn)證系統(tǒng),通過(guò)身份注冊(cè)機(jī)構(gòu)、認(rèn)證授權(quán)機(jī)構(gòu)和權(quán)限審查機(jī)構(gòu)3家機(jī)構(gòu)建立無(wú)人機(jī)安全認(rèn)證的生態(tài)系統(tǒng)。首先建立高效的公鑰設(shè)施(PublicKeyInfrastructure(PKI)),使無(wú)人機(jī)運(yùn)營(yíng)商生成一個(gè)公共的和一個(gè)私用的“密匙對(duì)”。運(yùn)營(yíng)商將公共密匙提交給注冊(cè)機(jī)構(gòu),注冊(cè)成功后,進(jìn)一步將信息遞交至認(rèn)證授權(quán)中心,認(rèn)證授權(quán)中心通過(guò)認(rèn)證后給運(yùn)營(yíng)商發(fā)放資格證書(shū),資格證書(shū)包含了運(yùn)營(yíng)商和認(rèn)證授權(quán)中心二者的信息。然后,運(yùn)營(yíng)商將資格證書(shū)與飛行計(jì)劃一同提交給空域服務(wù)商,后者繼續(xù)將資格證書(shū)遞交至權(quán)限驗(yàn)證中心,通過(guò)驗(yàn)證授權(quán)后,即完成了無(wú)人機(jī)的安全認(rèn)證工作。最后,空域服務(wù)商受理飛行計(jì)劃,提供空域服務(wù)??沼蚍?wù)商雖然只提供信息認(rèn)證和飛行計(jì)劃受理服務(wù),但是在管制部門(mén)和無(wú)人機(jī)運(yùn)營(yíng)商之間架起了一座橋梁,模塊化地解決了無(wú)人機(jī)安全認(rèn)證問(wèn)題。

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