无人机要建好“航线”,还需要哪些条件?

作者:智能相对论
时间:2018-03-19
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文 | 王志

来源 | 智能相对论(aixdlun)

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。

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。

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”。

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。

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。

空中交通管制网络管什么?

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。

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。

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。

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。

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。

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。

无人机建“航线”还要哪些条件?

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。

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。

一、法规监管是无人机共享空域的基础条件

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。

二、SAA(感知和避让)能力是无人机的必要条件

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。

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。

智能相对论
2018-03-19 23:03:11
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