柏藝琴

近年來(lái)，民用無(wú)人機(jī)的生產(chǎn)和應(yīng)用在國(guó)內(nèi)外蓬勃發(fā)展，無(wú)人機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，其在個(gè)人娛樂(lè)、資源勘查、海洋監(jiān)測(cè)、航空攝影測(cè)量、農(nóng)林業(yè)監(jiān)視等領(lǐng)域，都顯示出巨大的潛力。隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)與無(wú)人機(jī)技術(shù)的相互融合，民用無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈已從“垂直進(jìn)步”走向“水平進(jìn)步”，通過(guò)開(kāi)拓不同的應(yīng)用領(lǐng)域，無(wú)人機(jī)帶動(dòng)了一系列“無(wú)人機(jī)+”類型的新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，推動(dòng)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此在國(guó)務(wù)院制定的《中國(guó)制造2025》規(guī)劃中明確指出：推進(jìn)無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展是我國(guó)下一階段產(chǎn)業(yè)升級(jí)的重點(diǎn)工作。

當(dāng)前，我國(guó)的無(wú)人機(jī)行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了高速發(fā)展階段。據(jù)中國(guó)民航局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，截至2017年12月31日，我國(guó)民用無(wú)人機(jī)駕駛員合格證總數(shù)為24407個(gè)，而無(wú)人機(jī)駕駛員合格證按季度增長(zhǎng)的統(tǒng)計(jì)則更是可以看出我國(guó)無(wú)人機(jī)行業(yè)發(fā)展的迅猛趨勢(shì)，如圖1。

值得注意的是在這2.4萬(wàn)余名無(wú)人機(jī)駕駛員中，獲得多旋翼駕駛員合格證的有20833名，這表明雖然目前大型貨運(yùn)無(wú)人機(jī)和載人無(wú)人機(jī)已經(jīng)試飛成功、并且產(chǎn)生了巨大的社會(huì)影響，但是低空、慢速、輕小型無(wú)人機(jī)仍然是我國(guó)民用無(wú)人機(jī)的絕大多數(shù)。如何對(duì)數(shù)量眾多并且還在快速增加的低慢小型無(wú)人機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，是我國(guó)民航無(wú)人機(jī)管理領(lǐng)域的重點(diǎn)工作之一。與其他航空器一樣，無(wú)人機(jī)并不是獨(dú)立運(yùn)行的，必須依靠無(wú)人機(jī)平臺(tái)提供的空管（ATM）及其他服務(wù)，因此對(duì)無(wú)人機(jī)平臺(tái)進(jìn)行有效管理就成了無(wú)人機(jī)管理工作的主要抓手。

為了滿足無(wú)人機(jī)行業(yè)發(fā)展的需要，2015年民航局飛行標(biāo)準(zhǔn)司發(fā)布了《輕小無(wú)人機(jī)運(yùn)行規(guī)定（試行）》，其中對(duì)無(wú)人機(jī)平臺(tái)運(yùn)營(yíng)商的資格和標(biāo)準(zhǔn)做了詳細(xì)說(shuō)明，民航局依據(jù)該咨詢通告對(duì)無(wú)人機(jī)平臺(tái)運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行審定和批準(zhǔn)。

無(wú)人機(jī)云系統(tǒng)概念的提出

無(wú)人機(jī)云是輕小型民用無(wú)人機(jī)運(yùn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，用于向無(wú)人機(jī)用戶提供航行服務(wù)、氣象服務(wù)等，同時(shí)民用無(wú)人機(jī)將運(yùn)行數(shù)據(jù)上傳至無(wú)人機(jī)云端，以便民航監(jiān)管方和其他相關(guān)部門對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。2017年10月，由飛行標(biāo)準(zhǔn)司提出，中國(guó)民航科學(xué)技術(shù)研究院負(fù)責(zé)編寫，多家無(wú)人機(jī)和通信技術(shù)公司參與起草、標(biāo)準(zhǔn)制定及最終審定工作的中國(guó)民用航空行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《無(wú)人機(jī)云系統(tǒng)接口數(shù)據(jù)規(guī)范》（MH/T 2009-2017）正式發(fā)布，這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)已于2017年12月1日起開(kāi)始實(shí)施。規(guī)范首次規(guī)定了輕小型民用無(wú)人機(jī)系統(tǒng)與無(wú)人機(jī)云系統(tǒng)之間的傳輸數(shù)據(jù)要求、數(shù)據(jù)加密要求、編碼規(guī)則和性能要求。同時(shí)在該標(biāo)準(zhǔn)中還明確指出，無(wú)人機(jī)系統(tǒng)和無(wú)人機(jī)云系統(tǒng)之間應(yīng)按照要求的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口進(jìn)行雙向通信，通信內(nèi)容應(yīng)包含注冊(cè)信息，動(dòng)態(tài)信息，數(shù)據(jù)類型，差異數(shù)據(jù)等。未來(lái)，無(wú)人機(jī)不需要增加硬件，只需在通信模塊直接兼容云接口標(biāo)準(zhǔn)即可接入云系統(tǒng)。無(wú)人機(jī)用戶可以自行選擇接入任何一個(gè)云系統(tǒng)。

目前的無(wú)人機(jī)云系統(tǒng)的主要功能包括：

用戶注冊(cè)管理：對(duì)提交系統(tǒng)注冊(cè)信息的無(wú)人機(jī)用戶及企業(yè)信息（個(gè)人身份證、營(yíng)業(yè)執(zhí)照、地址、聯(lián)系方式等）審核，審核通過(guò)的用戶注冊(cè)為系統(tǒng)合法用戶，每次登錄系統(tǒng)均需進(jìn)行身份認(rèn)證。

用戶無(wú)人機(jī)注冊(cè)管理：系統(tǒng)無(wú)人機(jī)用戶在平臺(tái)統(tǒng)一注冊(cè)自己無(wú)人機(jī)，全國(guó)注冊(cè)號(hào)唯一，可追溯。注冊(cè)信息包括無(wú)人機(jī)型號(hào)、飛控設(shè)備號(hào)、類別以及相關(guān)技術(shù)參數(shù)。

飛行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上報(bào)：平臺(tái)注冊(cè)的無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中實(shí)時(shí)上報(bào)自身的飛行數(shù)據(jù)到系統(tǒng)。

全國(guó)無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控：對(duì)平臺(tái)注冊(cè)的全國(guó)各地?zé)o人機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)視，包括計(jì)劃飛行區(qū)域、實(shí)際飛行區(qū)域、飛行軌跡、執(zhí)行的飛行任務(wù)、飛行航跡等數(shù)據(jù)。

飛行計(jì)劃快速報(bào)備：每次飛行前無(wú)人機(jī)用戶提前報(bào)備飛行計(jì)劃，系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)劃預(yù)審，如果存在違規(guī)情況，則提示用戶;緊急情況用戶可快速申請(qǐng)臨時(shí)飛行計(jì)劃報(bào)批。

飛行計(jì)劃報(bào)批：用戶申請(qǐng)飛行計(jì)劃后，監(jiān)管單位可實(shí)時(shí)接收并進(jìn)行審批，審批結(jié)果系統(tǒng)自動(dòng)通知申報(bào)人。

無(wú)人機(jī)信息實(shí)時(shí)監(jiān)視：對(duì)每一架飛行中無(wú)人機(jī)的所屬擁有人、飛行員及證照、位置、高度和速度、飛行任務(wù)、計(jì)劃飛行時(shí)間段等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)視和顯示。

禁飛區(qū)數(shù)據(jù)、無(wú)人機(jī)圍欄數(shù)據(jù)查看及數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)更新：無(wú)人機(jī)用戶從系統(tǒng)中可查看全國(guó)最新禁飛區(qū)數(shù)據(jù)（限制區(qū)、機(jī)場(chǎng)等），飛行前可及時(shí)了解哪些區(qū)域可以飛行;相關(guān)監(jiān)管單位可及時(shí)繪制禁飛區(qū)域，并更新系統(tǒng)地圖數(shù)據(jù)。

飛行記錄回放。

無(wú)人機(jī)保險(xiǎn)服務(wù)：與保險(xiǎn)公司合作推出無(wú)人機(jī)第三者保險(xiǎn)服務(wù)產(chǎn)品和相關(guān)無(wú)人機(jī)保險(xiǎn)產(chǎn)品。

此外，還有一些無(wú)人機(jī)云系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了與空軍、公安等管理部門系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)管理或分區(qū)域管理。。

由此可見(jiàn)，無(wú)人機(jī)云系統(tǒng)目前具有的功能囊括了無(wú)人機(jī)注冊(cè)、飛行計(jì)劃申報(bào)、運(yùn)行監(jiān)控等任務(wù)，可以滿足無(wú)人機(jī)運(yùn)行的實(shí)際需要。

無(wú)人機(jī)云數(shù)據(jù)交換平臺(tái)

如前所述，無(wú)人機(jī)可以選擇不同的無(wú)人機(jī)云服務(wù)商，因此為了實(shí)現(xiàn)注冊(cè)于各家云系統(tǒng)的無(wú)人機(jī)互相可見(jiàn)，2017年，飛標(biāo)司通過(guò)安全能力建設(shè)項(xiàng)目，委托中國(guó)民航科學(xué)技術(shù)研究院對(duì)各個(gè)無(wú)人機(jī)云之間的數(shù)據(jù)交換進(jìn)行研究，開(kāi)發(fā)了“無(wú)人機(jī)云數(shù)據(jù)交換平臺(tái)”，實(shí)現(xiàn)了多家無(wú)人機(jī)云系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換和共享，實(shí)現(xiàn)了同一空域下注冊(cè)無(wú)人機(jī)互相可見(jiàn)，進(jìn)而保障飛行運(yùn)行安全。其中2017年無(wú)人機(jī)云數(shù)據(jù)交換平臺(tái)月數(shù)據(jù)交換量如圖2所示。無(wú)人機(jī)云數(shù)據(jù)交換平臺(tái)還可擴(kuò)展，與通航運(yùn)行監(jiān)視系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)，目前已有北大荒通航公司的飛行監(jiān)視系統(tǒng)和湖北低空監(jiān)視系統(tǒng)接入該平臺(tái)。這些通航運(yùn)行監(jiān)視系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行，驗(yàn)證了無(wú)人機(jī)在融合空域中與通航飛機(jī)共同安全飛行的技術(shù)方案，充分表明無(wú)人機(jī)與通航飛機(jī)互相感知是可行的。無(wú)人機(jī)云數(shù)據(jù)交換平臺(tái)在不另行增加成本的基礎(chǔ)上，有效保障了無(wú)人機(jī)之間或無(wú)人機(jī)與通航飛機(jī)之間的飛行安全。

與現(xiàn)有ATM的結(jié)合

為降低無(wú)人機(jī)飛行干擾航班正常運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)，提高無(wú)人機(jī)沖突數(shù)據(jù)報(bào)告的規(guī)范化程度，優(yōu)化監(jiān)管部門及時(shí)采取風(fēng)險(xiǎn)緩解措施的決策流程，201 7年7月19日，民航局飛標(biāo)司簽發(fā)了“關(guān)于飛行機(jī)組報(bào)告無(wú)人機(jī)沖突風(fēng)險(xiǎn)的通知”（局發(fā)明電[2017]2158號(hào)），并制作了“無(wú)人機(jī)報(bào)告表”供飛行機(jī)組使用，作為無(wú)人機(jī)位置信息獲取途徑的重要補(bǔ)充。另一方面，也在將無(wú)人機(jī)云系統(tǒng)與現(xiàn)有ATM融合，以避免無(wú)人機(jī)干擾航班正常運(yùn)行。

無(wú)人機(jī)通過(guò)聯(lián)網(wǎng)，特別是接人手機(jī)通信常用的蜂窩網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)通過(guò)智能手機(jī)進(jìn)行便捷實(shí)名登記，并通過(guò)蜂窩網(wǎng)絡(luò)輔助定位校驗(yàn)GPS位置的可信度，防止GPS不準(zhǔn)或者造假。因此，4G/5G網(wǎng)絡(luò)的使用為。因此，提供了可靠的數(shù)據(jù)傳輸，并通過(guò)加密認(rèn)證技術(shù)實(shí)現(xiàn)了整體業(yè)務(wù)安全等，達(dá)到無(wú)人機(jī)飛行“事前可預(yù)警、事中可管控、事后可追蹤”。

實(shí)踐證明，大帶寬、低時(shí)延、高可靠的通信技術(shù)，可以支撐未來(lái)空中低空無(wú)人機(jī)智能交通管理系統(tǒng)與現(xiàn)有民航ATM體系的融合，兩者結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)高效有序的低空和超低空交通管理，使無(wú)人機(jī)在合法的前提下安全、有序、自由的飛行。

我國(guó)無(wú)人機(jī)云系統(tǒng)現(xiàn)狀

在國(guó)內(nèi)，無(wú)人機(jī)云系統(tǒng)的應(yīng)用已有兩年的歷史，主要使用對(duì)象是7kg以上無(wú)人機(jī)，現(xiàn)已取得了良好的示范作用。截至2018年2月28日，民航局飛行標(biāo)準(zhǔn)司共批準(zhǔn)了5家無(wú)人機(jī)云系統(tǒng)提供商，具體如表1。

而且這些云系統(tǒng)均已實(shí)現(xiàn)了對(duì)無(wú)人機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，包括位置、速度、高度、航向等運(yùn)行數(shù)據(jù)，無(wú)人機(jī)和無(wú)人機(jī)駕駛員的注冊(cè)登記，飛行計(jì)劃的在線申報(bào)、航行氣象服務(wù)、航空保險(xiǎn)購(gòu)買等以及對(duì)侵入電子圍欄的無(wú)人機(jī)具有報(bào)警功能。

無(wú)人機(jī)云系統(tǒng)經(jīng)批準(zhǔn)后，各家云服務(wù)提供商積極吸引無(wú)人機(jī)用戶加入云系統(tǒng)，表2是在各家云系統(tǒng)上注冊(cè)的無(wú)人機(jī)注冊(cè)數(shù)量。

大多數(shù)無(wú)人機(jī)云服務(wù)提供商也建立了相應(yīng)的質(zhì)量管理體系，并根據(jù)ICAO9859文件《安全管理手冊(cè)》初步建立了安全管理手冊(cè)。

民航無(wú)人機(jī)云系統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘研究

目前無(wú)人機(jī)云服務(wù)商已經(jīng)積累了大量的無(wú)人機(jī)動(dòng)態(tài)信息。這些信息是數(shù)據(jù)挖掘的基礎(chǔ)。通過(guò)定向的數(shù)據(jù)分析，可以準(zhǔn)確地了解目前我國(guó)無(wú)人機(jī)運(yùn)行的基本狀況，并且可以針對(duì)特定的應(yīng)用進(jìn)行有針對(duì)性的數(shù)據(jù)挖掘。

例如，《無(wú)人機(jī)云系統(tǒng)接口數(shù)據(jù)規(guī)范》（MH/T 2009-2017）中要求輕小型無(wú)人機(jī)向云平臺(tái)發(fā)送的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)包括經(jīng)緯度、高度、時(shí)間、地速、航向、定位精度等信息。從統(tǒng)計(jì)可以看出，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中絕大多數(shù)的無(wú)人機(jī)飛行速度在5m/s，即絕大多數(shù)的無(wú)人機(jī)作業(yè)為低速運(yùn)行如圖3所示。

圖4顯示的是2017年國(guó)內(nèi)無(wú)人機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行區(qū)域分布圖，由圖可知我國(guó)大部分無(wú)人機(jī)的飛行區(qū)域與各地經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的地區(qū)基本重合。這一信息可供無(wú)人機(jī)維修、無(wú)人機(jī)飛行員服務(wù)等方面的經(jīng)濟(jì)投資參考。

當(dāng)然，以上兩個(gè)事例采用的條件較為寬松，如果需要也可以按專項(xiàng)需求進(jìn)行分析，例如針對(duì)農(nóng)用無(wú)人機(jī)的速度可以單獨(dú)研究，為相關(guān)企業(yè)的研發(fā)提供支持;再如，如果要開(kāi)發(fā)一省的無(wú)人機(jī)市場(chǎng)，則可以只針對(duì)該省的無(wú)人機(jī)運(yùn)行數(shù)量進(jìn)行分析，從而發(fā)現(xiàn)商機(jī)。

中國(guó)民航無(wú)人機(jī)云系統(tǒng)的國(guó)際推廣

2015年9月6-17日，無(wú)人系統(tǒng)規(guī)則制定聯(lián)合體（ JARUS）在北京舉辦2015年第二次全體會(huì)議，中國(guó)民用航空局飛行標(biāo)準(zhǔn)司首次參加JARUS全體工作組會(huì)議，在會(huì)上介紹了無(wú)人機(jī)云系統(tǒng)，并在會(huì)上現(xiàn)場(chǎng)演示了無(wú)人機(jī)云系統(tǒng)對(duì)于無(wú)人機(jī)的運(yùn)行監(jiān)視情況。來(lái)自美國(guó)、法國(guó)、歐洲航空安全局（EASA）的代表對(duì)無(wú)人機(jī)云概念非常贊同，并針對(duì)細(xì)節(jié)進(jìn)行了詳細(xì)的提問(wèn)和討論。我國(guó)使用無(wú)人機(jī)云系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)輕小無(wú)人機(jī)監(jiān)視，在國(guó)際上處于領(lǐng)先地位。2016年法國(guó)和意大利的兩家公司參考了我國(guó)無(wú)人機(jī)云系統(tǒng)的技術(shù)方案，也研發(fā)了類似的無(wú)人機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)，并在JARUS 2016全體會(huì)議上進(jìn)行了展示。

2017年9月19-21日，飛標(biāo)司派員參加了國(guó)際民航組織（ICAO）在蒙特利爾舉辦的第二屆遠(yuǎn)程駕駛航空器系統(tǒng)研討會(huì)。本次大會(huì)飛標(biāo)司代表介紹了中國(guó)民用無(wú)人機(jī)管理現(xiàn)狀，特別向與會(huì)各國(guó)代表介紹了我國(guó)無(wú)人機(jī)云系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r和應(yīng)用情況。與會(huì)代表一致認(rèn)為，我國(guó)的方案是優(yōu)選方法，各國(guó)可以借鑒。據(jù)了解，目前EASA、美國(guó)的無(wú)人機(jī)交通管理系統(tǒng)（UTM）等解決方案中的無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理部分與我國(guó)的無(wú)人機(jī)云與通航及ATM相結(jié)合的方案非常類似。

盡管無(wú)人機(jī)云系統(tǒng)在發(fā)展過(guò)程中，也產(chǎn)生過(guò)附加硬件、監(jiān)督權(quán)力歸屬等各種討論，但現(xiàn)今無(wú)人機(jī)云系統(tǒng)作為我國(guó)民航創(chuàng)新的技術(shù)方案，現(xiàn)已得到了國(guó)際的認(rèn)可和國(guó)內(nèi)的應(yīng)用，已成為了無(wú)人機(jī)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，未來(lái)隨著5G通信、無(wú)線基站定位等技術(shù)發(fā)展，無(wú)人機(jī)云系統(tǒng)將最大程度地抑制無(wú)人機(jī)黑飛、無(wú)人機(jī)與民航飛機(jī)互相干擾等問(wèn)題，而普通用戶也將由此大大簡(jiǎn)化無(wú)人機(jī)注冊(cè)、空域申請(qǐng)等流程。