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UTM和U-space | 演進(jìn)中的無(wú)人機(jī)交管系統(tǒng)

02/16 11:25 來(lái)源:直觀解
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UTM(Unmanned Aircraft System Traffic Management)是一種專門設(shè)計(jì)來(lái)管理大量無(wú)人機(jī)和其他低空飛行器的系統(tǒng),這些飛行器通常在500英尺(約152米)以下的高度運(yùn)行。UTM旨在確保無(wú)人機(jī)的安全、高效運(yùn)行,同時(shí)避免與其他航空器發(fā)生沖突。

UTM的正式定義是與美國(guó)聯(lián)邦航空管理局(FAA)的空中交通管理系統(tǒng)(ATM)互補(bǔ)的一種生態(tài)系統(tǒng),專門用于管理低空無(wú)人機(jī)操作。

目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)多個(gè)無(wú)人機(jī)在視線范圍之外(Beyond Visual Line-of-Sight, BVLOS)的安全運(yùn)行,尤其是在人口密集區(qū)、城市環(huán)境和復(fù)雜地形中。

UTM目前主要是美國(guó)搞的概念,但后續(xù)隨著低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)際接軌,毫無(wú)疑問(wèn)我國(guó)也會(huì)提出類似概念。

UTM的管理范圍由歐盟提出的U-space概念來(lái)定義,U-space定義了無(wú)人機(jī)所允許的活動(dòng)空間和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。UTM和U-space(無(wú)人機(jī)空間)是兩個(gè)與無(wú)人機(jī)管理相關(guān)的概念,具有一定的重疊性。

特征 UTM U-space 差異點(diǎn)
定義 一種用于管理低空無(wú)人機(jī)操作的系統(tǒng),旨在確保無(wú)人機(jī)在低空空域的安全、高效運(yùn)行。 由歐洲航空安全局(EASA)提出的一個(gè)框架,旨在為無(wú)人機(jī)提供一個(gè)安全、高效的運(yùn)行環(huán)境。 U-space是特定機(jī)構(gòu)(EASA)提出的框架,而UTM是一個(gè)通用概念。
目標(biāo) 主要關(guān)注小型無(wú)人機(jī)的管理,特別是在人口密集地區(qū)進(jìn)行低空飛行的無(wú)人機(jī)。 覆蓋范圍更廣,包括所有類型的無(wú)人機(jī)運(yùn)行,從微型無(wú)人機(jī)到大型無(wú)人機(jī),甚至包括有人駕駛飛機(jī)。 U-space的目標(biāo)更加廣泛,涵蓋更多類型的無(wú)人機(jī)和有人駕駛飛機(jī)。
參與方 無(wú)人機(jī)運(yùn)營(yíng)商、服務(wù)提供商、監(jiān)管機(jī)構(gòu)等。 無(wú)人機(jī)運(yùn)營(yíng)商、服務(wù)提供商、空中導(dǎo)航服務(wù)提供商(ANSPs)、監(jiān)管機(jī)構(gòu)等。 U-space增加了空中導(dǎo)航服務(wù)提供商(ANSPs),使其參與方更為多樣。
技術(shù)特點(diǎn) 依賴于現(xiàn)有的通信技術(shù)和數(shù)據(jù)交換機(jī)制,如4G/5G網(wǎng)絡(luò)、地理圍欄技術(shù)等。 強(qiáng)調(diào)先進(jìn)的通信、導(dǎo)航和監(jiān)視技術(shù),如基于衛(wèi)星的定位系統(tǒng)、自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(ADS-B)等。 U-space的技術(shù)特點(diǎn)更為先進(jìn),包括基于衛(wèi)星的定位系統(tǒng)和ADS-B等高級(jí)技術(shù)。

很多資料從不同角度列出了UTM和U-space二者的區(qū)別,有的說(shuō)前者是后者的實(shí)現(xiàn),有的說(shuō)后者是前者的實(shí)現(xiàn)。

但綜合多種資料,筆者認(rèn)為二者是同一概念的兩個(gè)高低搭配的實(shí)現(xiàn),UTM是比較經(jīng)濟(jì)的低配版,U-space是昂貴的高配版。特別是U-space未來(lái)還要整合進(jìn)現(xiàn)有的民航系統(tǒng)。

紅色圓柱空間表示禁止無(wú)人機(jī)飛行,黃色表示可以但有風(fēng)險(xiǎn),其它沒(méi)有圓柱的區(qū)域表示無(wú)人機(jī)可以飛行。

U-space作為高配版的無(wú)人機(jī)交管系統(tǒng),還在持續(xù)演進(jìn)中。這點(diǎn)并不讓人意外,以下是演進(jìn)路線圖

Lv. 名稱 目標(biāo)
年份
服務(wù)
U1 U-space
基礎(chǔ)服務(wù)
2019 電子注冊(cè)(e-注冊(cè)),電子識(shí)別(e-識(shí)別),地理圍欄
U2 U-space
初始服務(wù)
2022-
2025
飛行計(jì)劃,飛行審批,跟蹤,空域動(dòng)態(tài)信息,與空中交通管制的程序接口
U3 U-space
高級(jí)服務(wù)
2025-
2030
容量管理,沖突檢測(cè)輔助
U4 U-space
全面服務(wù)
2030-
2050
有人駕駛航空集成接口

就像U-space一樣,UTM是集合監(jiān)管和操作一體的平臺(tái)系統(tǒng),打個(gè)比方類似于民航塔臺(tái)和交管局的聯(lián)合體,其功能包括:

無(wú)人機(jī)注冊(cè)和認(rèn)證:確保所有參與的無(wú)人機(jī)都經(jīng)過(guò)注冊(cè)和認(rèn)證,符合相關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。

實(shí)時(shí)監(jiān)控:通過(guò)衛(wèi)星、地面基站或其他通信手段,實(shí)時(shí)監(jiān)控?zé)o人機(jī)的位置、速度和高度等信息。

飛行規(guī)劃和審批:提供一個(gè)平臺(tái),供無(wú)人機(jī)運(yùn)營(yíng)商規(guī)劃飛行路線,并獲得必要的飛行許可。

沖突檢測(cè)和避讓:自動(dòng)檢測(cè)潛在的沖突,并采取措施避免碰撞。

緊急情況管理:在發(fā)生故障或其他緊急情況時(shí),提供應(yīng)急響應(yīng)和管理機(jī)制。

不同于無(wú)人機(jī)地面站GCS,UTM必須監(jiān)控所有無(wú)人機(jī)的實(shí)時(shí)位置和速度,才能實(shí)現(xiàn)沖突檢測(cè)和避讓,才能實(shí)現(xiàn)監(jiān)控各種無(wú)人飛行器是否滿足它們?cè)试S的U-space中飛行。自然的,UTM的監(jiān)控技術(shù)是必不可少的組成部分,其探測(cè)技術(shù)的演化路線如下:

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