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。