UTM和U-space | 演進中的無人機交管系統(tǒng)

02/16 11:25 來源:直觀解
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UTM(Unmanned Aircraft System Traffic Management)是一種專門設計來管理大量無人機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)以下的高度運行。UTM旨在確保無人機的安全、高效運行,同時避免與其他航空器發(fā)生沖突。

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

目標是實現(xiàn)多個無人機在視線范圍之外(Beyond Visual Line-of-Sight, BVLOS)的安全運行,尤其是在人口密集區(qū)、城市環(huán)境和復雜地形中。

UTM目前主要是美國搞的概念,但后續(xù)隨著低空經(jīng)濟發(fā)展和國際接軌,毫無疑問我國也會提出類似概念。

UTM的管理范圍由歐盟提出的U-space概念來定義,U-space定義了無人機所允許的活動空間和技術標準。UTM和U-space(無人機空間)是兩個與無人機管理相關的概念,具有一定的重疊性。

特征 UTM U-space 差異點
定義 一種用于管理低空無人機操作的系統(tǒng),旨在確保無人機在低空空域的安全、高效運行。 由歐洲航空安全局(EASA)提出的一個框架,旨在為無人機提供一個安全、高效的運行環(huán)境。 U-space是特定機構(EASA)提出的框架,而UTM是一個通用概念。
目標 主要關注小型無人機的管理,特別是在人口密集地區(qū)進行低空飛行的無人機。 覆蓋范圍更廣,包括所有類型的無人機運行,從微型無人機到大型無人機,甚至包括有人駕駛飛機。 U-space的目標更加廣泛,涵蓋更多類型的無人機和有人駕駛飛機。
參與方 無人機運營商、服務提供商、監(jiān)管機構等。 無人機運營商、服務提供商、空中導航服務提供商(ANSPs)、監(jiān)管機構等。 U-space增加了空中導航服務提供商(ANSPs),使其參與方更為多樣。
技術特點 依賴于現(xiàn)有的通信技術和數(shù)據(jù)交換機制,如4G/5G網(wǎng)絡、地理圍欄技術等。 強調先進的通信、導航和監(jiān)視技術,如基于衛(wèi)星的定位系統(tǒng)、自動識別系統(tǒng)(ADS-B)等。 U-space的技術特點更為先進,包括基于衛(wèi)星的定位系統(tǒng)和ADS-B等高級技術。

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

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

紅色圓柱空間表示禁止無人機飛行,黃色表示可以但有風險,其它沒有圓柱的區(qū)域表示無人機可以飛行。

U-space作為高配版的無人機交管系統(tǒng),還在持續(xù)演進中。這點并不讓人意外,以下是演進路線圖

Lv. 名稱 目標
年份
服務
U1 U-space
基礎服務
2019 電子注冊(e-注冊),電子識別(e-識別),地理圍欄
U2 U-space
初始服務
2022-
2025
飛行計劃,飛行審批,跟蹤,空域動態(tài)信息,與空中交通管制的程序接口
U3 U-space
高級服務
2025-
2030
容量管理,沖突檢測輔助
U4 U-space
全面服務
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系統(tǒng),打個比方類似于民航塔臺和交管局的聯(lián)合體,其功能包括:

無人機注冊和認證:確保所有參與的無人機都經(jīng)過注冊和認證,符合相關的安全標準和規(guī)定。

實時監(jiān)控:通過衛(wèi)星、地面基站或其他通信手段,實時監(jiān)控無人機的位置、速度和高度等信息。

飛行規(guī)劃和審批:提供一個平臺,供無人機運營商規(guī)劃飛行路線,并獲得必要的飛行許可。

沖突檢測和避讓:自動檢測潛在的沖突,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,提供應急響應和管理機制。

不同于無人機地面站GCS,UTM必須監(jiān)控所有無人機的實時位置和速度,才能實現(xiàn)沖突檢測和避讓,才能實現(xiàn)監(jiān)控各種無人飛行器是否滿足它們允許的U-space中飛行。自然的,UTM的監(jiān)控技術是必不可少的組成部分,其探測技術的演化路線如下:

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