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UTM和U-space | 演进中的无人机交管系统

02/16 11:25 来源:直观解
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UTM(Unmanned Aircraft System Traffic Management)是一种专门设计来管理大量无人机和其他低空飞行器的系统,这些飞行器通常在500英尺(约152米)以下的高度运行。UTM旨在确保无人机的安全、高效运行,同时避免与其他航空器发生冲突。

UTM的正式定义是与美国联邦航空管理局(FAA)的空中交通管理系统(ATM)互补的一种生态系统,专门用于管理低空无人机操作。

目标是实现多个无人机在视线范围之外(Beyond Visual Line-of-Sight, BVLOS)的安全运行,尤其是在人口密集区、城市环境和复杂地形中。

UTM目前主要是美国搞的概念,但后续随着低空经济发展和国际接轨,毫无疑问我国也会提出类似概念。

UTM的管理范围由欧盟提出的U-space概念来定义,U-space定义了无人机所允许的活动空间和技术标准。UTM和U-space(无人机空间)是两个与无人机管理相关的概念,具有一定的重叠性。

特征 UTM U-space 差异点
定义 一种用于管理低空无人机操作的系统,旨在确保无人机在低空空域的安全、高效运行。 由欧洲航空安全局(EASA)提出的一个框架,旨在为无人机提供一个安全、高效的运行环境。 U-space是特定机构(EASA)提出的框架,而UTM是一个通用概念。
目标 主要关注小型无人机的管理,特别是在人口密集地区进行低空飞行的无人机。 覆盖范围更广,包括所有类型的无人机运行,从微型无人机到大型无人机,甚至包括有人驾驶飞机。 U-space的目标更加广泛,涵盖更多类型的无人机和有人驾驶飞机。
参与方 无人机运营商、服务提供商、监管机构等。 无人机运营商、服务提供商、空中导航服务提供商(ANSPs)、监管机构等。 U-space增加了空中导航服务提供商(ANSPs),使其参与方更为多样。
技术特点 依赖于现有的通信技术和数据交换机制,如4G/5G网络、地理围栏技术等。 强调先进的通信、导航和监视技术,如基于卫星的定位系统、自动识别系统(ADS-B)等。 U-space的技术特点更为先进,包括基于卫星的定位系统和ADS-B等高级技术。

很多资料从不同角度列出了UTM和U-space二者的区别,有的说前者是后者的实现,有的说后者是前者的实现。

但综合多种资料,笔者认为二者是同一概念的两个高低搭配的实现,UTM是比较经济的低配版,U-space是昂贵的高配版。特别是U-space未来还要整合进现有的民航系统。

红色圆柱空间表示禁止无人机飞行,黄色表示可以但有风险,其它没有圆柱的区域表示无人机可以飞行。

U-space作为高配版的无人机交管系统,还在持续演进中。这点并不让人意外,以下是演进路线图

Lv. 名称 目标
年份
服务
U1 U-space
基础服务
2019 电子注册(e-注册),电子识别(e-识别),地理围栏
U2 U-space
初始服务
2022-
2025
飞行计划,飞行审批,跟踪,空域动态信息,与空中交通管制的程序接口
U3 U-space
高级服务
2025-
2030
容量管理,冲突检测辅助
U4 U-space
全面服务
2030-
2050
有人驾驶航空集成接口

就像U-space一样,UTM是集合监管和操作一体的平台系统,打个比方类似于民航塔台和交管局的联合体,其功能包括:

无人机注册和认证:确保所有参与的无人机都经过注册和认证,符合相关的安全标准和规定。

实时监控:通过卫星、地面基站或其他通信手段,实时监控无人机的位置、速度和高度等信息。

飞行规划和审批:提供一个平台,供无人机运营商规划飞行路线,并获得必要的飞行许可。

冲突检测和避让:自动检测潜在的冲突,并采取措施避免碰撞。

紧急情况管理:在发生故障或其他紧急情况时,提供应急响应和管理机制。

不同于无人机地面站GCS,UTM必须监控所有无人机的实时位置和速度,才能实现冲突检测和避让,才能实现监控各种无人飞行器是否满足它们允许的U-space中飞行。自然的,UTM的监控技术是必不可少的组成部分,其探测技术的演化路线如下:

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