郭鳳明

摘要：在過去的十年中，汽車和飛機(jī)等車輛的自動(dòng)化有望從根本上改變貨物和人員的運(yùn)輸方式。本文中，我們主要分析了無人機(jī)飛行系統(tǒng)，其最初的設(shè)想是在人口稠密的城市進(jìn)行的小型低空無人機(jī)飛行一邊更好的運(yùn)送貨物等。但我們認(rèn)為，如果沒有新一代的空中交通管制和管理服務(wù)，就不可能實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。本文提出了一種基于云的城市無人駕駛空中交通管理系統(tǒng)，為保障城市安全所需的原型傳感器系統(tǒng)的建立和分析。

關(guān)鍵詞：城市；無人機(jī)；交通管制

飛機(jī)運(yùn)行在國家空域系統(tǒng)（簡稱NAS）通常是由世界各國政府控制。自1950年以來，涉及控制系統(tǒng)和服務(wù)的基本原理一直受到控制和運(yùn)籌學(xué)界的關(guān)注[1]。今天，全球和我們國家都可能處于規(guī)模轉(zhuǎn)型的邊緣。2012年，美國的運(yùn)輸統(tǒng)計(jì)局記錄了209000架通用航空和7400架商用貨運(yùn)/過境飛機(jī)。這些數(shù)字與美國年度無人機(jī)銷量相比相形見絀，2015年美國無人機(jī)銷量超過25萬架，預(yù)計(jì)到2019年將達(dá)到100萬架。在我們國內(nèi)，無人機(jī)的需求和銷量也出現(xiàn)了大幅度的提升，但是，隨之而來的問題也是顯而易見的，我們通過一個(gè)簡單的計(jì)算來評(píng)估新的規(guī)模。如果中國每年的飛機(jī)銷量為10萬架，中國航空航天局將增長一個(gè)數(shù)量級(jí)（注：2014年的銷量已經(jīng)超過這個(gè)數(shù)值）。如果每年無人機(jī)銷售量達(dá)到100萬架，NAS將增加到1000萬架運(yùn)營飛機(jī)的數(shù)量級(jí)，增長兩個(gè)數(shù)量級(jí)。系統(tǒng)工程師知道，規(guī)模的一個(gè)數(shù)量級(jí)的變化會(huì)改變復(fù)雜性，給建立在新原理上的新系統(tǒng)帶來壓力。本文旨在探討數(shù)以百萬計(jì)的飛機(jī)所需的新型空中交通管制，以期為我們國家無人機(jī)的發(fā)展出謀劃策。

一、無人機(jī)的概念

（一）無人機(jī)的商業(yè)價(jià)值

具有低成本空中交通管制服務(wù)的低空飛行。驅(qū)動(dòng)增長的無人機(jī)定價(jià)一般為500到50000的消費(fèi)品。它們一般作為低空玩具或個(gè)人航拍工具。在西方一些國家，由于聯(lián)邦航空局的限制，商業(yè)運(yùn)營規(guī)模仍然很小，但是在我們國家，也有一定的限制，但是很多時(shí)候已經(jīng)作為了商用，新系統(tǒng)的研究將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)影響，現(xiàn)階段主要的商用價(jià)值體現(xiàn)在：農(nóng)業(yè)——農(nóng)作物噴粉和田間成像；電影和商業(yè)電影攝影；公用事業(yè)和能源公司調(diào)查數(shù)以百計(jì)；電力線路或管道公里；快遞服務(wù)，如Amazon Prime Air、UPS或谷歌的項(xiàng)目翼等。

（二）無人機(jī)的商業(yè)問題

之前有過這么一個(gè)案例，在杭州的喬司站附近上，一名航拍愛好者操作飛機(jī)進(jìn)行航拍，但此人竟然操作無人機(jī)飛入了電氣化鐵路軌行區(qū)，可能是受到來自25KV交流接觸網(wǎng)強(qiáng)烈的電磁輻射干擾后，無人機(jī)失控并“炸機(jī)”，所幸掉落地并非軌道或接觸網(wǎng)正上方，沒有對(duì)列車行駛造成很嚴(yán)重的影響，肇事者主動(dòng)報(bào)案后，派出所民警在近40℃的高溫天氣下長時(shí)間搜尋，終于在路基邊的雜草從中找到了那臺(tái)精靈4無人機(jī)。該事件或許沒有造成非常嚴(yán)重的后果，但是給我們帶來的警醒作用還是很大的。當(dāng)飛機(jī)飛行超過1000英尺時(shí)，以為高度問題，人們可能不會(huì)太過注意。然而，在50到100米飛行的無人駕駛飛機(jī)表現(xiàn)得更像我們平時(shí)使用的一些交通工具，它們會(huì)被人們所注意，甚至影響人們的生活。

二、交通管制中的無人機(jī)問題

（一）社區(qū)無人機(jī)平臺(tái)規(guī)劃問題

建立一個(gè)由公民和城市管理者使用的基于云的平臺(tái)，用于創(chuàng)建低空空域。我城市無人機(jī)商務(wù)需要具有明確定義航線的結(jié)構(gòu)化空域。這是社區(qū)無人機(jī)平臺(tái)的第一個(gè)目的。我們通過從城市的樓房的房頂獲取相關(guān)的區(qū)域，并將每個(gè)地塊擠壓到500英尺，從而在其上方創(chuàng)建空中地塊，來劃分空域結(jié)構(gòu)。每個(gè)建筑物都被假定為一個(gè)包裹?？者\(yùn)包裹的所有權(quán)默認(rèn)分配給土地所有者，城市道路上空的空運(yùn)包裹被分配給城市相關(guān)區(qū)域負(fù)責(zé)人，公園或水域上空的空運(yùn)包裹被分配給公園或水務(wù)局等等。每個(gè)航空包裹擁有者可以被授權(quán)登錄系統(tǒng)并發(fā)布關(guān)于區(qū)域的信息。重要信息包括建筑物高度、飛行限制、著陸區(qū)域和通往該區(qū)域的安全接近路徑。

（二）無人機(jī)的責(zé)任制

空域只有在無人駕駛飛機(jī)上有法人負(fù)責(zé)時(shí)才開放飛行。這意味著每個(gè)無人機(jī)飛行需要一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)符，可追溯到負(fù)責(zé)的法人。候選的唯一標(biāo)識(shí)符包括由FAA注冊(cè)中心支持的飛機(jī)尾部編號(hào)，該注冊(cè)中心將該編號(hào)連接到法人；對(duì)于汽車，我們有相應(yīng)的牌照。這是需要在消費(fèi)者的范圍內(nèi)放置唯一標(biāo)識(shí)符的基礎(chǔ)設(shè)施。無人機(jī)是飛行設(shè)備，意味著SIM卡或IP地址可以成為成為其標(biāo)識(shí)符。電信公司為SIM卡提供跟蹤基礎(chǔ)設(shè)施，ICANN與IP地址的聯(lián)系人相同。

（三）無人機(jī)的監(jiān)管方法

無人空中交通管理和執(zhí)法功能將需要實(shí)時(shí)識(shí)別無人駕駛飛機(jī)。美國聯(lián)邦航空局的空中交通管制局目前通過使用二級(jí)監(jiān)視雷達(dá)或其現(xiàn)代版本ADS-B來解決大型飛機(jī)的這一問題。該系統(tǒng)提供標(biāo)有飛機(jī)的唯一識(shí)別符的飛機(jī)位置，與我們的FIU的數(shù)據(jù)相同。這些系統(tǒng)用于遠(yuǎn)程監(jiān)視操作員的飛行空域。我們關(guān)注于一個(gè)城市無人機(jī)警戒，必須要識(shí)別正在飛行的無人機(jī)，就像可以隨時(shí)根據(jù)監(jiān)控調(diào)取汽車的牌照號(hào)碼一樣。具體解決方案是基于蜂窩數(shù)據(jù)通信和LED的，這兩種解決方案可以結(jié)合一起使用。

三、總結(jié)

本文主要通過描述無人機(jī)的增長和使用的速度的增長趨勢引述出現(xiàn)階段現(xiàn)代城市無人機(jī)的交通管制已經(jīng)勢在必行。首先描述了無人機(jī)的相關(guān)概念和用途，然后分別以區(qū)域的規(guī)劃、無人機(jī)的責(zé)任制和無人機(jī)的監(jiān)管三個(gè)層面分別對(duì)其加以闡述。具有很大的顯示意義。

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