针对无人机的空中交通管理探究

摘 要:近年来,国内外无人机从设计、生产、销售到最终的应用已初步形成了一个较成熟的产业,也正是随着这个产业的蓬勃发展,关于无人机飞行安全的问题也日趋严峻,国内屡次出现因为无人机的非法飞行而影响民航航班正常运行的情况。本文将针对无人机的空中交通管理进行研究。

关键词:无人机;空中交通管制;无人机飞行管控平台

随着科学技术的不断演进,无人机的应用已逐步从军用普及到了民用,但也正是伴随无人机在民用领域的大量使用,近年来不断出现因无人机的非法飞行造成的航班延误、航空器空中避让,甚至关闭跑道的事件。2016年5月28日傍晚,成都双流机场发生了一起无人机影响航班正常起降的事件,导致双流机场东跑道(02R/20L)关闭约一个半小时,期间直接造成五十多个航班不能正常起降。针对无人机的空中交通管理已势在必行。

针对无人机的空中交通管理探究

1.无人机分类

根据《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》,无人机分为民用无人机和国家无人机。而根据运行风险的大小,民用无人机又分为微型、轻型、小型、中型、大型。

2.无人机空中交通管理难点

近十年来无人机的技术不断迭代更新,不过针对无人机的空中交通管理规定却没有跟上发展的步伐,对一些规章的制定也比较落后,且在实际管理中存在一定的难点。

第一,无人机与载人民航客机在飞行模式和飞机结构上有本质的区别,且飞行目的有很大不同,所以现如今的民用航空空中交通管理规定无法直接应用到无人机的管理上。

第二,如今国内的空中交通管制主要依赖于雷达,尤其是二次雷达。二次雷达的工作原理是由地面基站发出询问信号,再由机载二次雷达应答机作出应答,而无人机受制于其重量的限制,安装二次雷达应答机并不现实。一次雷达的工作原理是电磁波的反射,而无人机体积通常不大,利用一次雷达探测无人机的雷达回波难度也很大。

第三,目前我国对低空空域的限制仍然比较大,且我国对空域的划分与管理和国外有一定的差别,针对低空空域开放这个课题仍然处在一个研讨和试验的过程中,相应的基础设施也正在不断的完善。相信待低空空域逐步放开后,无人机侵入民航空域的事件会慢慢减少。

禁飞区与限制区

3.禁飞区与限制区

与民航的禁飞区与限制区一样,设置无人机禁飞区与限制区是必要的。根据中国民航有关规定,民用机场的净空保护区域为跑道两端20公里、两侧10公里之间的范围。在这个范围内民航客机飞行的高度通常不高,例如当飞机ILS进近距离跑道端10公里时,飞行高度只有大约520米左右,而这个高度无人机能轻松达到,如果在此阶段民航客机受到无人机的干扰对民航的危害是极大的,可能会发生无人机与民航客机相撞、无人机被吸入民航客机发动机等不良事件。

民航业内有“黑色十分钟”这个说法,即飞机起飞离场阶段的三分钟和进近着陆阶段的七分钟,从过去全球已发生的飞行事故数据统计来看,绝大多数的事故都发生在这个时间段内。通过GPS对无人机进行定位,如果检测到其处于机场净空保护区域范围内,将禁止无人机起降,从而降低无人机对民航客机正常飞行的影响。其次,空管部门可根据实际需要例如重大活动、人流密集区设置一些无人机飞行限制区,严格限制无人机飞行高度与范围。

4.无人机飞行管控平台

相关部门应统筹建立一个无人机飞行管控平台,这个平台要能实时监测无人机的飞行动态,并将这个平台的信息通过网络与空管部门与公安部门进行信息共享。此外,所有无人机都需要具有唯一的识别码并配备有GPS系统。生产厂商需要在无人机出厂之前将该无人机的基本信息录入到无人机飞行管控平台中,从事无人机飞行活动的单位或者个人在实施飞行活动前,应当向平台提交飞行计划申请,经核实批复后方可实施。飞行计划内容应当包括:

1)无人机识别码;

2)实施飞行活动的单位或个人;

3)飞行目的

4)无人机类型及架数;

5)起飞、降落地(地理坐标)

6)起飞时间及预计飞行时间

7)飞行高度、速度与范围

8)无人机机载设备

9)应急处置程序及联络方式

当无人机飞行管控平台收到飞行计划后,将根据预计起飞时间当时的禁区、限制区或其他空域使用情况自动对飞行计划进行批复,若平台无法判断该飞行计划能否正常实施可转为通过人工来进行计划的审核与批复。

无人机避障与监视

5.无人机避障与监视

无人机拥有自主避障能力将大大减少发生碰撞的几率。为了解决这个问题各个无人机厂商都投入重金进行该技术的研发,主要是利用红外传感系统。即红外测距仪,基本原理就是传感器发射出一定频率的红外信号,然后根据发射出的信号与接收到的信号时间差计算出信号的传输时间,最后再根据无人机的飞行速度等参量换算出与障碍物之间的距离从而避障。

在無人机监视方面,刚上文就一次雷达与二次雷达对无人机的监视进行了论述,两者由于工作原理与机载设备的原因都不适合于无人机的监视。ADS-B(广播式自动相关监视)作为近年来开始普及的一种监视手段,不但定位精度更高刷新频率更快,地面站的建设也更加简便灵活且不受地形限制,相较于前两者明显更适合于无人机的监视。ADS-B应用可分为发送(OUT)和接收(IN),其中ADS-B IN(接收) 通过准确提供周围飞行器位置、地速等信息能提高飞行员对空中交通态势的感知,促进飞行安全。在无人机上安装ADS-B OUT,空中飞行时将不间断向外发布自己的实时位置与飞行参数,这样其他航空器就能在空中感知到无人机的存在,提前做好避让从而提升航空安全。

6.总结

无人机系统的迭代更新速度极快,市场对于无人机的需求也日益增加,多个快递与电商平台已在无人机物流方向进行了布局与验证,相信在不久的将来无人机定会成为航空业重要的组成部分之一。有了汽车但是没有交通规则就会导致交通事故发生,同样无人机产业正在蓬勃发展,针对无人机的空中交通管理也必须跟上时代的步伐。

针对无人机的空中交通管理探究

参考文献:

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[2]李家杰,未来空管对无人机的监视与服务探讨,科技创新与应用,2016(27):22-24.

[3]胡枫,关于二次雷达与ADS-B广播式自动相关监视的对比研究,数字通信世界,2016(4):248-249.

[4]民用无人驾驶航空器系统空中交通管理办法,MD-TM-2016-004.

[5]轻小无人机运行规定(试行),AC-91-FS-2015-31.

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