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無人機(jī)整機(jī)
無人機(jī)配件
無人機(jī)服務(wù)
設(shè)備與工具簡(jiǎn)介：隨著無人機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛，航空業(yè)面臨著新的挑戰(zhàn)，特別是在空中交通管制（ATC）領(lǐng)域?？罩薪煌ü苤浦饕?fù)責(zé)各類飛行器在管制空域中的安全飛行。為了保護(hù)常規(guī)飛行器，必須創(chuàng)建新的運(yùn)行環(huán)境以確保各類飛行器飛行的安全性和可行性。本文重點(diǎn)討論了無人機(jī)相關(guān)的安全和運(yùn)行問題。有人和無人機(jī)的共存對(duì)于空中交通管理（ATM）來說至關(guān)重要，因此需要重視對(duì)各類飛行器的管理。無人機(jī)交通管理系統(tǒng)（UTM）的廣泛使用可以解決關(guān)鍵的無人機(jī)運(yùn)行問題。本文對(duì)無人機(jī)交通管理系統(tǒng)運(yùn)行相關(guān)的服務(wù)和功能進(jìn)行了定義，這對(duì)于無人機(jī)的安全飛行來說是必不可少的。
1.引言
過去幾年中，小型的商用遙控飛行系統(tǒng)（RPAS）逐漸普及。由于科技發(fā)展，這些飛行器（通常稱為“無人機(jī)”）在未來將發(fā)揮越來越重要的作用。各種新技術(shù)的涌現(xiàn)和大規(guī)模生產(chǎn)導(dǎo)致無人機(jī)的價(jià)格逐漸下降，從而為挖掘新的無人機(jī)服務(wù)潛能提供了條件，推動(dòng)了無人機(jī)這一新興行業(yè)的迅速發(fā)展。無人機(jī)（UAV）以前主要由軍方使用，直到無人機(jī)的商業(yè)用途漸漸成為服務(wù)業(yè)、農(nóng)業(yè)和輕工業(yè)領(lǐng)域的優(yōu)先選項(xiàng)。想要滿足不同應(yīng)用的需求，無人機(jī)設(shè)計(jì)、參數(shù)以及管制模式等方面都需要制定完全不同的實(shí)施方案。
民用需求的增加推動(dòng)了航空無人機(jī)領(lǐng)域的發(fā)展，自第二次世界大戰(zhàn)以來，持續(xù)發(fā)展的航空業(yè)具有完全不同的發(fā)展階段特點(diǎn)。無人機(jī)的開發(fā)是開放性的，開發(fā)人員可以在任何開發(fā)程度的情況下重新加入任何參與方。這也導(dǎo)致在市場(chǎng)存在各種不同的無人機(jī)解決方案。由于無人機(jī)設(shè)備價(jià)格便宜、廣泛普及且容易獲取，導(dǎo)致用戶面較廣，幾乎任何人都可以進(jìn)入航空領(lǐng)域，這帶來了嚴(yán)重的安全性風(fēng)險(xiǎn)，無人機(jī)系統(tǒng)的日益普及可能危及民用航空以及基礎(chǔ)設(shè)施的安全性，甚至?xí)绊懭祟惿?。?duì)于無人機(jī)引起的航空安全等問題，必須找到全面的解決方案，從而最終實(shí)現(xiàn)無人機(jī)在使用空域時(shí)不會(huì)威脅常規(guī)空域用戶的目標(biāo)。
發(fā)達(dá)國家的許多領(lǐng)先科研機(jī)構(gòu)都在研究無人機(jī)解決方案，這些解決方案可以通過適當(dāng)?shù)陌踩ＷC來應(yīng)對(duì)出現(xiàn)的新挑戰(zhàn)。美國國家航空航天局（NASA）與美國聯(lián)邦航空局（FAA）合作，歐洲航行安全組織（EUROCONTROL）與英國國家空運(yùn)局（NATS）、德國航空航天中心（DLR）、德國空管局（DFS）、Indra、Thales等領(lǐng)先的航空研究機(jī)構(gòu)合作，以尋找令人滿意的答案。
2.無人機(jī)簡(jiǎn)介
為了避免文中的表達(dá)歧義，本文使用了國際民航組織（ICAO）術(shù)語?？稍趪H民航組織無人機(jī)系統(tǒng)（UAS）出版物中找到這些術(shù)語的定義。
2.1 無人機(jī)的分類
如今雖然還沒有統(tǒng)一的無人機(jī)分類標(biāo)準(zhǔn)，但是美國國防部使用各種標(biāo)準(zhǔn)對(duì)無人機(jī)進(jìn)行分類。根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)有以下幾種分類方式：
（1）按大小分類（表1）
表1 按大小分類的無人機(jī)
| 類型 | 大小 | 載荷 | 附加信息 |
| 超小型飛行器 | ~厘米 | ~10克 | 納米、微型、迷你無人飛行器 |
| 小型飛行器 | ~10厘米 | ~千克（例如相機(jī)、傳感器等） | 俗稱無人機(jī) |
| 中型飛行器 | ~米 | ~10千克 | 無法通過人力讓飛行器起飛。這些飛行器獨(dú)立于空中交通管制，因此只能在帶有應(yīng)答器的獨(dú)立空域中運(yùn)行。 |
| 大型飛行器 | ~10米 | ~100千克軍事戰(zhàn)術(shù)裝備 | 這些飛行器獨(dú)立于空中交通管制，因此只能在帶有應(yīng)答器的獨(dú)立空域中運(yùn)行。 |
（2）按性能分類（表2）
表2 按性能參數(shù)分類的無人飛行器
| 性能水平 | 類型 | 運(yùn)行高度 | 有效載荷 | 持續(xù)飛行時(shí)間 | 范圍 | |
| 低性能無人飛行器 | MAV | 低空 | ~10米 | ~克 | ~分鐘 | ~100米 |
| 中性能無人飛行器 | LASE | ~10-100米 | ~（1-5）千克 | ~10分鐘 | ~公里 | |
| 高性能無人飛行器（通常用于軍事或通用（國家）用途的設(shè)備） | LALE | ~100米 | ~（1-10）千克 | ~30分鐘 | ~10公里 | |
| MALE | 中空（~1-10公里） | ~10千克 | ~小時(shí) | ~100公里 | ||
| HALE | 高空（~10-30公里） | ~100千克 | ~10小時(shí) | ~1000公里 | ||
（3）按結(jié)構(gòu)分類（表3）：
表3 按結(jié)構(gòu)分類的無人飛行器
| 輕于航空器 | 重于航空器 | |||
| 氣球飛艇 | 固定翼 | 多種飛機(jī)混合（具有垂直起降能力的固定翼飛機(jī)、傾斜機(jī)翼飛機(jī)、傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)） | 旋翼飛機(jī)（單旋翼：常規(guī)配備共軸式弗萊特納旋翼） | 旋翼飛機(jī)（具有多個(gè)旋翼：3-8個(gè)） |
（4）按重量分類
低于250克；
250克至2千克之間；
2千克至25千克之間；
超過25千克（不超過150千克）。
（5）按功能分組
國家職能（包括軍事活動(dòng)）：
-執(zhí)法支持；
-刑事偵察；
-搜尋和救援；
-災(zāi)難救援；
-邊境防衛(wèi)；
-空中監(jiān)視，安全優(yōu)先事件等。
人道主義活動(dòng)（提供不可進(jìn)入?yún)^(qū)域）；
支持農(nóng)業(yè)活動(dòng)（噴灑、計(jì)數(shù)等）；
管道檢查（天然氣、汽油、原油、電力線等）；
環(huán)境和自然觀測(cè)；
航空攝影（照片和視頻）；
國防觀察（通過空中監(jiān)視補(bǔ)充或替換安全系統(tǒng)）；
科學(xué)活動(dòng)和研究（車輛制造、大氣物理等）；
空運(yùn)和客運(yùn)；
業(yè)余愛好和娛樂活動(dòng)。
2.2 無人機(jī)的業(yè)界關(guān)系
無人機(jī)的使用需要航空業(yè)界合作伙伴之間的持續(xù)合作。業(yè)界合作伙伴包括立法機(jī)構(gòu)（負(fù)責(zé)法規(guī)的國家/國際組織）。
承擔(dān)監(jiān)督和管制職責(zé)的航空監(jiān)管和政府機(jī)構(gòu)；
車輛制造商、開發(fā)商和科學(xué)研究機(jī)構(gòu)；
操作人員和用戶；
無人機(jī)交通管理服務(wù)提供商。這些合作伙伴負(fù)責(zé)保障與無人機(jī)交通管理相關(guān)的必要系統(tǒng)。這些系統(tǒng)與當(dāng)前的空中交通管理系統(tǒng)類似，但是只用于支持無人機(jī)系統(tǒng)解決方案，可劃分給其他服務(wù)提供商：
-雷達(dá)制造商、監(jiān)視/雷達(dá)服務(wù)提供商；
-航空信息服務(wù)（AIS）提供商；
-通信提供商；
-空中交通管理-無人機(jī)交通管理（ATM-UTM）集成商：確保不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸。
航行服務(wù)提供商（ANSP）/空中交通管理提供商。
培訓(xùn)機(jī)構(gòu)。
保險(xiǎn)公司，向操作人員提供強(qiáng)制責(zé)任保險(xiǎn)。
利益代表組織。
常規(guī)空域用戶。
機(jī)場(chǎng)。
3.空中交通管制與無人機(jī)的關(guān)系
為了應(yīng)對(duì)無人機(jī)運(yùn)行所帶來的挑戰(zhàn)，必須了解空中交通管制的基本任務(wù)。從空中交通管制員（ATCO）責(zé)任的角度來區(qū)分管制空域和非管制空域。管制員的責(zé)任只在管制空域中，根據(jù)簽發(fā)的許可證對(duì)多種飛行器進(jìn)行管制。在管制空域中，空中交通管制服務(wù)提供商負(fù)責(zé)提供飛行器之間的間隔標(biāo)準(zhǔn)，空中交通管制員確保各飛行器不會(huì)與其他飛行器、其他地面車輛以及任何自然或人為障礙物發(fā)生碰撞，維持交通有序流動(dòng)，并不斷將相關(guān)情況通知飛行員。在非管制空域中，雖然不能提供空中交通管制服務(wù)，但可以提供飛行信息和空中交通咨詢服務(wù)。這些服務(wù)的目的是向飛行員提供必要信息，以避免發(fā)生碰撞和任何其他危險(xiǎn)情況。這些服務(wù)并非管制服務(wù)，因此不提供許可證。服務(wù)提供商僅使用“建議”和“推薦”之類的措辭。在非管制空域中，飛行員對(duì)飛行安全負(fù)責(zé)。
無人機(jī)運(yùn)行的主要問題是需要使用超低空空域（離地面僅幾十米的高度），在這種情況下，無人機(jī)與常規(guī)空域用戶之間可能會(huì)發(fā)生沖突。當(dāng)不同用戶同時(shí)處于交通流量大且交通密度高的高度范圍時(shí)，將會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)。例如：機(jī)場(chǎng)附近的飛機(jī)進(jìn)場(chǎng)與離場(chǎng)高度范圍內(nèi)還存在低空飛行的政府或國家航班（警察、軍方等）、醫(yī)療救護(hù)直升機(jī)、檢查飛行等，極易發(fā)生碰撞事件。為了在管制空域和非管制空域中保持飛行器之間的必要間隔，至少需要獲得以下數(shù)據(jù)：
準(zhǔn)確的位置（坐標(biāo)和高度）；
飛行參數(shù)和性能（速度、爬升/下降坡度、性能和類型數(shù)據(jù)等）；
規(guī)劃的飛行路線（用于三維投影）；
與飛行員的通信；
運(yùn)行時(shí)需要遵守的特殊規(guī)則（例如，增加間隔等）。
這些數(shù)據(jù)應(yīng)向管制空域中的空中交通管制員提供，管制員可通過許可控制飛行間隔。在非管制空域中，空域用戶通過無線電通信共享數(shù)據(jù)，根據(jù)這些信息以安全的方式調(diào)整交通，并考慮必要的間隔。
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