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如何用无人机新技术促进航空业发展,还需要哪

文章作者:www.1385.com 上传时间:2019-09-25

据IATA消息,近年来无人机异军突起,而其提供新商业服务和运营方式的能力仍在不断增长,这将为航空商业的发展提供捷径。如果航空业能采取接纳的态度,无人机技术的发展可能会为整个行业带来新的机遇。

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国际航空运输协会空中交通管理及基础设施总监罗布·伊格尔斯认为航空业应当接纳无人机带来的变化,他说:“无人机以及无人机空中交通管理系统的运作在很大程度上都是自动化的,这与现在的传统策略型空中交通管理非常不同。因此,无人机空管系统可以被看作是新思想、新技术和新运作概念的发展温床和试验场。”

文 | 王志

发展无人机空管系统益处多

来源 | 智能相对论(aixdlun)

新进入航空市场的谷歌、Space X、脸书和亚马逊等公司的身影已经在空中出现,随着在航空市场的扩张,这些公司的运作很快将和民航交汇。因此空管系统需要具备容纳各方的能力。

近日据海外媒体报道,亚马逊、Google等公司计划创建一个由私人投资并运营的空中交通管制网络,该私营网络将独立于目前的美国联邦系统,以适用于低空无人机的普遍应用。

伊格尔斯说:“研究无人机空管系统能带来巨大益处,人们发展这一部分的投资、投入的精力以及关注都有助于传统航空业的发展。”

并且FAA(美国联邦航空局)将与NASA合作一起对这一新型空中网络进行测试验证,比如在必要时利用地面雷达与空中交通管制人员对无人机进行监查,确保执法部门能快速方便地获得各种数据,来识别迷航、可疑的无人机。

这种可能出现的空域转变将会涉及多个领域。无人机空管系统无疑会涉及飞机对飞机的通信和数据交换等快速发展的技术,这将为交通管理、分离标准和空域规划的发展提供新机遇。简言之,无人机和无人机空管系统的发展可能使航空业的安全性更上一层楼。

www.1385.com,按照他们的预期,未来他们可利用蜂窝网络来追踪无人机,在空中建立起一个“无人机航线”从而避免无人机发生“撞机事件”。

支持无人机及无人机空管系统发展的另一个关键因素在于,相比于传统飞机,利用无人机能相对容易地获得技术和性能数据,而且也更廉价。这意味着航空价值链条上的管制方及相关部门可以更快地获得更多运行数据,以证明新概念或认证飞行器的运行。

据了解,FAA以前的监管政策只涉及到是否允许无人机起飞,而在起飞后只要不进入禁飞区则并没有太多监管,这也使得无人机干扰有人机的事件屡屡发生。

新商业模式

而无人机空中管制网络的建立,将会使无人机像民航一样更加规范化,也会使民用无人机产生更多的价值。

无人机空管系统也可能激发航空导航服务提供商们发展新的商业模式。

空中交通管制网络管什么?

随着低空无人机快递的迅速发展,许多国家可能不再利用传统渠道发展无人机空管系统网络,而是将这一网络交由第三方私营提供商构建。

无人机空中交通管制(ATC)是一个协调各个无人机系统、监视无人机发射回收、飞行状态的系统,主要是对无人机飞行空域进行管理。在传统分类中,美国将空域划分为绝对管制空域、管制空域和非管制空域,但长期以来民用无人机只能在非管制空域飞行,而非管制空域只是接近地面薄薄的一小层空域,远远满足不了无人机的发展需求,并且政府公共系统也不会为其提供空管服务。

无论这种方式是成功还是失败,结果都会对航空导航系统提供商的商业模式产生影响。

随着近年来无人机在各个领域的迅速发展,使得工业无人机逐渐形成一个庞大的市场,而无人机不管是在工作或者训练时都是需要空域的,如果无人机不能进入所需要的空域飞行,则会限制无人机产业的发展和商业效用的展现,而新型的空中交通管制网络将有望为无人机开放更多的空域,并为其提供相配套的空管服务。

无论如何,伊格尔斯认为传统航空业都必须纳入无人机空管系统的构建,否则空中就多出一个复杂的系统。

因为空域资源是特殊且有限的资源,为了保障空域的运行安全以及空中交通的流畅,会对空域进行分层、利用时间、高度和侧向距离将各种航空器间隔开来。而空域作为一种有限的资源必然也会追求“经济效益”,空域的管理目标也是使其产生更高的价值与更好的效益。

他说:“传统航空业和无人机发展方很可能联合起来寻找理想的解决办法。传统航空业在提升航空运营方面拥有多年的经验和许多事故经历,这些都是无价的,而且可以用来改变如今航空业的运作方式,进而让所有人在未来受益。”

其中影响空域运行的一个重要因素是飞行器的飞行间隔,有人机的飞行间隔是由驾驶员的目视距离确定的,而无人机则很难用这种方法确定,而且无人机会对按仪表飞行的有人机产生较大影响,所以必须严格遵循空管的指令进行避让等各种操作。

如何建立无人机空管系统

该规范的有一个大的原则就是无人机不能给其他空域的用户带来威胁和危险,也不能使有人机在无人机的影响下减慢在该空域的运行节奏。也就是说,无人机在空域中的优先级是最低的,所以在有可能发生撞机的情况下,是无人机避让有人机,进行航路等待的也是无人机。

但无人机空管系统框架的建设仍是一个辩论焦点。美国和欧洲正在积极测试和设计无人机空管系统,日本和新加坡也紧随其后。很明显,在未来数年内,越来越多有关无人机空管系统的规定会得到实施。

空中交通管制系统还会对无人机机组人员进行资格审定,以保证无人机指挥员能评估气象条件、熟知自己所操作的无人机性能、并且能迅速响应空管的间隔保障指令。虽然新的空管系统的建立为无人机的适用提供了极大的便利,但还是面临着一些限制。

欧洲委员会交通运输委员Violeta Bulc称:“我们需要欧盟在无人机管制方面领先并且在2019年之前建立一个安全并开始运行的无人机服务市场。”

无人机建“航线”还要哪些条件?

空客认为欧盟展开的工作充满前景。空客公司城市空中交通部门总经理托马森说:“我们欢迎欧洲委员会发起的U-Space项目,这为建立欧盟无人机服务市场做了铺垫。”而澳大利亚基础设施及交通运输部长达伦·切斯特也表示鼓励无人机及无人机市场的发展,并将努力为这些发展创造良好的环境。

总的来说,无人机想要进入其所需空域的根本条件,是要像有人机一样可靠,因为无人机是会与有人机一起共享空域的,而对于所有飞行器来说,共享空域的一大条件是飞行器具备“感知和避让(SAA)”其他飞行器的能力,而无人机的“使能技术”还远不如有人机的“使能技术”,所以对空域的其他用户会产生较大的影响。

许多人认为未来航空空域的管制和运营要求将会合并为一个整体,因为他们认为无人机空管系统将与民航空管系统联合运行。

智能相对论(ID:aixdlun)认为,无人机想要建立航线还需要几个条件。

但有些人认为这种合并不太可能出现,因为有些无人机,比如低空快递,极少与传统飞机共享空域,因此他们认为提前制定飞行计划、预先划定飞行线路和基本的管制规则足够确保空域的正常运行。

一、法规监管是无人机共享空域的基础条件

恩格尔斯解释称,管理和监督无人机交通的负责方未来可能会发现意料之外的后果。未来无人机空管系统运行的经济和政治背景可能和现在完全不同,第三方监管商和竞争也是可能出现且比较实际的选项。

法规限制在于适航取证和无人机系统操作人员的合格审定,即确定无人机能不能飞的问题;适航主要关心的是无人机的材料和结构的完善性和整体性,以保证无人机不会在飞行中解体或坠落时对地面的生命财产造成重大伤害;而为了保证飞行的规范化,也会对无人机的操作机组人员和维修人员进行相关资格审定。

包容迎接发展

二、SAA(感知和避让)能力是无人机的必要条件

伊格尔斯称IATA对无人机采取积极和包容的态度,无人机和无人机空管系统正在发展新思想,此外,在确保安全和效率这两大首要因素的同时,为所有无人驾驶和人类驾驶的飞行器重塑未来航空业的机遇已经展现在人们眼前。

而技术方面的限制就比较多了,除了上面提到的必须要有“感知和避让(SAA)”的能力之外,还对避让的时间有很高的限制,对于传统有人机的驾驶员来说,从看见障碍到执行避让时间延迟大约在10~12秒,而对于无人机来说,在数据链上传输和决策的延迟更长,目前的解决方案是使无人机具有自动避让的功能,然而如何制定避让的行动决策也是个困难的问题。

我们需要能够容纳各种不同飞行器运行的新运行概念。最重要的是,未来大量的无人机飞行需要我们建立一个不给其它飞行器造成负面影响、不危害安全的清晰构架,我们要确保无人机系统和人类驾驶飞行系统重合时空域可以实现安全运行和合并,这是至关重要的。

三、数据链安全是空管系统有效运行的条件

无人机飞行中,还必须确保数据链的安全,数据链是对无人机进行指挥控制和无人机将数据传输回测控站和机组人员的通路,一旦数据链被干扰或被敌意劫持则会产生很严重的后果,所以对数据链频谱进行有效的管理也是必须的;而在链路丢失时,即无人机通信产生故障接收不到信号时如何行动也很重要,这要求无人机能够根据预编程直接沿航线返回或继续执行任务,还有一种解决方法是建立两条双向数据链,使无人机的空中交通管制员也能在特殊情况下控制无人机。

四、飞行间隔和航线标准是空管系统高效运行的条件

还有一个与飞行环境有关的限制是无人机的航线偏差和飞行间隔,随着无人机的不断发展,空中交通流量肯定也会不断增加,而较小的飞行间隔和航线偏差则可以增加容量,也可以构造更多的标准航路。而目前的路基交通管制系统在处理大流量时会有点吃力,未来可能会转向机载交通管理,即为每一架无人机建立一个环绕的虚拟隔离系统,当两个虚拟空域相遇时就启动自动避让;还有一种基于AI的解决方案,因为航线规划其实是一个数据维度极高的计算问题,而AI能够将飞行时的空间信息、其他航空器信息、地面风险等各个维度的情况进行汇总,从而计算出安全高效的飞行航线。

虽然目前技术上还有所不足,但要想让无人机在更大范围内应用,释放它的商业价值,不仅仅依赖于技术的发展,更依赖于企业如何在法规和监管上推动实施。

智能相对论(微信id:aixdlun):深挖人工智能这口井,评出咸淡,讲出黑白,道出深浅。重点关注领域:AI 医疗、机器人、智能驾驶、AI 硬件、物联网、AI 金融、AI 安全、AR/VR、开发者以及背后的芯片、算法、人机交互等。

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