比爾·凱利（華盛頓）

交通管理架構(gòu)正變得越來越清晰，空域分為不同層級(jí)，各層空域中的航路相互交叉，各種小型無人機(jī)和未來城市空中運(yùn)輸飛行器在不同空域?qū)舆\(yùn)行。但交通管理架構(gòu)在略微不同的發(fā)展階段，空域中的航路交叉形式截然不同。

航空縮略語在不斷擴(kuò)大，UAS代表無人機(jī)系統(tǒng),UTM代表無人機(jī)系統(tǒng)交通管理，UAM代表城市空中交通，AAM代表先進(jìn)空中交通?，F(xiàn)在，先進(jìn)空中交通具有更廣泛的內(nèi)涵，已包括城市空中交通概念。

無人機(jī)系統(tǒng)交通管理和城市空中交通的共同屬性是，兩者均使用數(shù)字化流程和平臺(tái)、數(shù)據(jù)共享、自動(dòng)化飛行規(guī)劃與執(zhí)行；兩者是一個(gè)聯(lián)合系統(tǒng)，涉及多個(gè)參與方。

空域分界線

美國聯(lián)邦航空管理局（FAA）設(shè)想，距離地面高度120m（AGL）是無人機(jī)系統(tǒng)交通管理與城市空中交通/先進(jìn)空中交通之間的空域分界線。

在距離地面高度120m以下空域，無人機(jī)系統(tǒng)服務(wù)提供商（USS）將與無人機(jī)操控員協(xié)同工作，并向操控員提供飛行規(guī)劃、空域授權(quán)、交通疏導(dǎo)和其他服務(wù)。

在距離地面高度120m以上空域即城市空中交通/先進(jìn)空中交通空域，大型有人機(jī)和無人機(jī)在機(jī)場、垂直起降機(jī)場和短跑道之間的指定航路飛行，城市空中交通服務(wù)提供商（PSU）先與大型有人機(jī)建立通信，然后才會(huì)與無人機(jī)通信。

無人機(jī)系統(tǒng)交通管理發(fā)展

圖1 美國聯(lián)邦航空管理局城市空中交通概念圖，中間黑色虛線代表120m空域分界線。

2018年美國聯(lián)邦航空管理局發(fā)布了1.0版無人機(jī)系統(tǒng)交通管理運(yùn)行概念文件，2020年3月發(fā)布了2.0版。2020年10月13日，在世界空中交通管理大會(huì)的一次論壇上，美國聯(lián)邦航空管理局無人機(jī)綜合辦公室執(zhí)行主任杰伊·梅克爾（Jay Merkle）介紹了低空空域下一步實(shí)施計(jì)劃。梅克爾表示，無人機(jī)系統(tǒng)交通管理現(xiàn)在的工作重點(diǎn)是，在120m以下空域引入無人機(jī)超視距飛行，即無人機(jī)在操控員視線外飛行?？沼蛟O(shè)計(jì)人員還將補(bǔ)充公共安全人員在該低空空域結(jié)構(gòu)中的工作職責(zé)，并制定必要措施，以保護(hù)敏感軍事和國土安全設(shè)施免遭未經(jīng)授權(quán)無人機(jī)的攻擊。

城市空中交通規(guī)劃

與無人機(jī)系統(tǒng)交通管理類似，城市空中交通是一種“基于社區(qū)”的聯(lián)合系統(tǒng)，由各飛行器運(yùn)營商與多家城市空中交通服務(wù)提供商組成。

2020年6月，美國聯(lián)邦航空管理局已發(fā)布第一版城市空中交通運(yùn)營概念（Conops）文件。布拉德福德2020年10月在美國國際無人系統(tǒng)協(xié)會(huì)舉辦的“超越”（Xponential）線上會(huì)議，曾介紹這種概念架構(gòu)。

運(yùn)營監(jiān)管

城市空中交通由美國聯(lián)邦航空管理局監(jiān)管，該管理局始終保留重新調(diào)整空域使用的權(quán)利，如果城市空中交通運(yùn)營達(dá)到一個(gè)峰值，基于社區(qū)的需求/空域容量平衡原則不再起作用。

航路與運(yùn)行規(guī)劃

與無人機(jī)系統(tǒng)交通管理不同的是，城市空中交通/先進(jìn)空中交通客運(yùn)及運(yùn)貨飛行器將在空域航路運(yùn)行，初期這些航路將設(shè)立在典型通用航空和直升機(jī)航路中。

根據(jù)行業(yè)預(yù)測(cè)，美國聯(lián)邦航空管理局將城市空中交通過渡期設(shè)為10年。在最開始，飛行員在航路駕駛城市空中交通飛行器，并與傳統(tǒng)空中交通管制（ATC）系統(tǒng)進(jìn)行通信，然后逐漸過渡到自動(dòng)駕駛飛行器在航路飛行。

布拉德福德表示，必要時(shí)美國聯(lián)邦航空管理局必須實(shí)現(xiàn)需求與產(chǎn)能的平衡，希望這是基于社區(qū)的規(guī)則要求并予以批準(zhǔn)，為順利開展過渡期工作，該管理局不會(huì)直接參與其中的工作。

圖2 先進(jìn)空中交通空域環(huán)境想象圖，下方為小型無人機(jī)交通空域。

運(yùn)行條件

飛行器進(jìn)入城市空中交通航路運(yùn)行，其性能必須滿足要求，性能要求可能會(huì)根據(jù)飛行速度和空域需求而改變。布拉德福德指出，為保持無人機(jī)之間的安全距離，無人機(jī)操控員需共享飛行計(jì)劃實(shí)現(xiàn)策略性疏導(dǎo)，以及共享態(tài)勢(shì)感知和協(xié)同過程。

進(jìn)入城市空中交通航路運(yùn)營可自愿申請(qǐng)，但離開航路必須遵守空中交通管制系統(tǒng)要求。持續(xù)進(jìn)入和按需進(jìn)入航路的區(qū)別是，如果飛行器在城市空中交通空域航路運(yùn)行，不必向美國聯(lián)邦航空管理局提供其持續(xù)更新的定位信息，因?yàn)樵摴芾砭植惶峁┓?wù)，但如果飛行器離開航路進(jìn)入空中交通管制區(qū)，需要向該管理局提供信息。

為優(yōu)化空域使用效率，美國聯(lián)邦航空管理局將保留提升個(gè)別飛行器飛行性能要求的權(quán)利。一旦空域使用需求增大，可能只允許達(dá)到一定導(dǎo)航性能或計(jì)劃共享的飛行器，在某一天的特定時(shí)間在航路運(yùn)行。因?yàn)榭沼蚴褂眯枨罅孔钚〉娘w行器占用大量空域，使需求量很大的飛行器不能快速運(yùn)行，將喪失公平性。

服務(wù)提供商聯(lián)合工作

目前無人機(jī)軟件平臺(tái)、空中交通管理和眾多電信公司在共同支持無人機(jī)系統(tǒng)交通管理，但無人機(jī)系統(tǒng)交通管理先于城市空中交通發(fā)展，因此出現(xiàn)了一個(gè)問題：無人機(jī)系統(tǒng)服務(wù)提供商能否同時(shí)作為城市空中交通服務(wù)提供商，或者城市空中交通服務(wù)提供商能否同時(shí)成為無人機(jī)系統(tǒng)服務(wù)提供商？在2020年召開的一次會(huì)議，美國聯(lián)邦航空管理局首席科學(xué)家史蒂夫·布拉德福德（Steve Bradford）給出肯定答案，但他表示提供商將使用不同名稱，因?yàn)轱w行器在距離地面高度120m以下運(yùn)行和在120m以上的航路運(yùn)行，服務(wù)提供商對(duì)信息和飛行器性能的要求可能有所不同。

城市空中交通服務(wù)提供商通過連接無人機(jī)系統(tǒng)服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)，可以獲得航路下方無人機(jī)飛行信息，反過來無人機(jī)系統(tǒng)服務(wù)提供商也可連接城市空中交通服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)，建立通信并獲取信息。

第三方公司提供服務(wù)

空中導(dǎo)航服務(wù)提供商（ANSP）是空中交通管理（ATM）的傳統(tǒng)管理者，它可以完全歸政府所有或與政府共同擁有所有權(quán)，也可完全自行掌管?？罩袑?dǎo)航服務(wù)提供商有可能將業(yè)務(wù)委托給第三方和企業(yè)技術(shù)供應(yīng)商，這些供應(yīng)商將負(fù)責(zé)向有人機(jī)飛行員和無人機(jī)操控員提供飛行計(jì)劃服務(wù)和授權(quán)。

目前，美國聯(lián)邦航空管理局即將完成空域結(jié)構(gòu)定義，正向?qū)嵤┘?xì)節(jié)邁進(jìn)。梅克爾表示，美國聯(lián)邦航空管理局在美國希望采取無人機(jī)系統(tǒng)交通管理與城市空中交通聯(lián)合的方式，可避免空中導(dǎo)航服務(wù)提供商直接向飛行器所有者和運(yùn)營人提供大量服務(wù)；同時(shí)該管理局希望盡可能少地管理，以便盡可能多地鼓勵(lì)創(chuàng)新，并保證航空安全和空域安全。