民用無人機綜合管理模式研究

陳 棋，劉建光

（國家無線電監(jiān)測中心云南監(jiān)測站，昆明　650000）

1　引言

隨著民用無人機的應用爆發(fā)式增長，“黑飛”事件頻發(fā)，導致全國多起航班滯留，嚴重干擾部分機場的航運安全。針對頻發(fā)的“黑飛”事件，中國民用航空局、空軍、民航和公安等多個部門聯(lián)合執(zhí)法。“黑飛” 事件治理效果顯著，但管理過程中存在現(xiàn)場執(zhí)法困難，無法有效引導消費者使用無人機，推動無人機產(chǎn)業(yè)發(fā)展受阻等問題。“黑飛”事件引起了人們對個人隱私和公共安全問題的嚴重關切，也引發(fā)對民用無人機管理方式的熱烈探討。本文嘗試基于多維度的無人機綜合管理構架，對能解決民用無人機造成的飛行沖突及頻譜干擾，提高管理效率，更好服務于消費者，促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展的無人機綜合管理模式進行初步探討。

2　“黑飛”事件頻發(fā)

無人機技術的愈發(fā)成熟和消費級無人機爆發(fā)式發(fā)展，隨之而來的負面問題不斷，違規(guī)違法飛行，嚴重干擾航空飛行安全，給旅客生命安全造成威脅，從事犯罪活動，侵犯公眾隱私，危害國家安全。針對 “黑飛”事件，中國民用航空局出臺詳盡的無人機管理條例，空軍、民航和公安等多個部門聯(lián)合執(zhí)法查處多起“黑飛”案件，全國“黑飛”事件發(fā)生次數(shù)大幅度下降，也讓使用者增強規(guī)范飛行的意識。

雖然監(jiān)管措施效果顯著，但也出現(xiàn)了“一放就亂、一管就死”的管理難題。無人機系統(tǒng)分類復雜，應用領域廣泛，產(chǎn)業(yè)鏈上下游涉及眾多研發(fā)機構、公司、管理部門和個人，無人機管理要面對復雜的執(zhí)法環(huán)境，行政執(zhí)法難度大。“黑飛”監(jiān)測的人員要求具有較高的無線電專業(yè)技術和法律素養(yǎng)，符合監(jiān)測需求的人才隊伍短缺。繁瑣的申請流程，增加了無人機使用難度，降低消費者使用率，影響國內(nèi)民用無人機市場。總之，現(xiàn)有的傳統(tǒng)管理方式不能滿足當前的無人機管理需求，無法給予消費者更好的用戶體驗，不利于助推無人機制造業(yè)發(fā)展。

3　民用無人機綜合管理模式研究

3.1　民用無人機綜合管理模式概述

根據(jù)無人機系統(tǒng)分類分級復雜、技術構型差異大、應用領域眾多等特點，通過對生命周期、分級分類和應用對象三個維度進行管理，構建覆蓋全生命周期的民用無人機綜合管理模式。生產(chǎn)周期管理是對研發(fā)、注冊、鑒定、制造、流通、運行和報廢等一系列相互聯(lián)系的價值創(chuàng)造活動所組成的鏈式集合化管理，注重生命周期中各項活動相互關聯(lián)，加強相互之間良性影響。把握無人機運行特點，將無人駕駛航空器系統(tǒng)分為微型、輕型、小型和大型進行分級管理。從應用對象角度，將無人駕駛航空器系統(tǒng)分為農(nóng)業(yè)應用、電力應用、安防應用、測繪應用、其他應用等五類應用進行分類管理。

圖1　傳統(tǒng)民用無人機管理中存在的難題

圖2　民用無人機綜合管理模式構架

在深入分析標準化需求的基礎上，將分級分類維度和應用對象維度組成的平面依次映射到生命周期維度的七個層級，形成研發(fā)、注冊、鑒定、制造、流通、運行和報廢等七類管理標準，分類施策發(fā)揮標準引領和規(guī)范新興行業(yè)發(fā)展的作用，實現(xiàn)國家管理標準、行業(yè)管理標準、團體管理標準和企業(yè)管理標準的協(xié)調(diào)發(fā)展。

3.2　民用無人機綜合管理目標

民用無人機綜合管理從滿足消費者需求、支撐政府監(jiān)管和推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展為出發(fā)點，通過頂層設計，為管理者提供高效、全面、合理、智能和輕松的管理模式，為消費者帶來“自由”的飛行體驗，最終引領無人機產(chǎn)業(yè)有序健康發(fā)展。

圖3　無人機綜合管理模式結構圖

圖4　民用無人機綜合管理目標及方法

通過覆蓋全生命周期的管理標準體系、民用無人機產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)中心和跨部門、跨行業(yè)數(shù)據(jù)融合等技術手段，使管理人員全面掌握民用無人機產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況，借助大數(shù)據(jù)智能化的方案做出合理決策，幫助多部門協(xié)同合作，輕松解決管理難題。2016年3月4日，中國民用航空局批準的無人機云系統(tǒng)U-Cloud獲批試運行，這是民用無人機綜合管理邁出的第一步。該系統(tǒng)是順應無人機和“互聯(lián)網(wǎng)+”發(fā)展趨勢，與相關部門與企業(yè)共同研發(fā)的低空空域民用無人機飛行管理動態(tài)大數(shù)據(jù)云系統(tǒng)，可滿足數(shù)量龐大的無人機群體的飛行數(shù)據(jù)管理，推動和加速互聯(lián)網(wǎng)向低空民用無人機監(jiān)管領域拓展。

4　民用無人機綜合管理技術手段探討

4.1　合理的無線電頻譜管理

4.1.1促進民用無人機發(fā)展的無線電頻譜規(guī)劃

由于無人機具有數(shù)據(jù)傳輸量大、消耗帶寬多的特點，隨著民用無人機應用領域越來越廣泛，種類和數(shù)量明顯增多，無人機能夠使用的頻譜資源愈發(fā)緊張。為避免無人機用頻沖突，降低無人機監(jiān)管難度，無人機用頻規(guī)劃應以促進無人機技術發(fā)展和滿足無線電管理需求為側(cè)重。無人機用頻規(guī)劃應充分考慮未來無人機的用頻發(fā)展趨勢，評估潛在頻譜需求，用頻適當向高頻方向傾斜，特別是Ku、Ka頻段衛(wèi)星固定業(yè)務頻段，以適應未來大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆?/p>

建立民用無人機用高效用頻技術研究保障體系，提高用頻技術自主創(chuàng)新能力，解決用頻緊張問題。通過加強與發(fā)達國家在高頻技術應用和頻譜共享技術方面的交流與合作，逐步建立以企業(yè)為主體，“產(chǎn)、學、研、用”相結合的技術和服務創(chuàng)新體系，推動民用無人機新技術和頻譜動態(tài)分配管理系統(tǒng)的研發(fā)，有效提升民用無人機的頻譜資源保障。

4.1.2探索低空數(shù)字化創(chuàng)新應用

2016年8月愛立信與中國移動合作完成世界第一個無人機5G無人機現(xiàn)場試驗，結果表明無人機可和手機一樣可以在不同的小區(qū)間切換，能和手機和諧共處、共享基站資源，充分證明無人機網(wǎng)絡的商用可行性。當無人機接入低空移動通信網(wǎng)絡，飛行信息和使用者檔案等數(shù)據(jù)都會實時納入云數(shù)據(jù)庫，監(jiān)管部門對無人機的“一舉一動”實時掌握，并緊密結合民航最新政策法規(guī)、禁飛區(qū)數(shù)據(jù)和電子圍欄相關信息進行執(zhí)法。此外，還能提供使用者需要的所有服務，包括飛行計劃快速報批、氣象查詢、航行期報查詢、保險購買和違規(guī)查詢等。低空數(shù)字化應用讓無人機和諧飛行，有助于設備的監(jiān)管、航線的規(guī)范、效率的提升，促進空域的合理利用，產(chǎn)生巨大經(jīng)濟價值。

因此，應對無人機與低空移動通信網(wǎng)絡的結合方式進行探索，深入挖掘低空數(shù)字化創(chuàng)新應用對通信網(wǎng)絡的需求，為低空數(shù)字化應用搭建4G+5G網(wǎng)絡，積極開展網(wǎng)聯(lián)無人機的應用研發(fā)及測試驗證，推出市場前景廣闊的新應用、新業(yè)務、新模式，推動無人機聯(lián)網(wǎng)的落地，促進無人機監(jiān)管的完善，實現(xiàn)無人機低空飛行和民航和諧共存。

4.2　更兼容的無人機空中管制方案

隨著軍用和民用無人機的大量應用，越來越多的無人機出現(xiàn)在天空，對現(xiàn)有有人飛機為主的空中管制格局帶來新的挑戰(zhàn)。如何保證無人機飛行能夠合理地使用空域，不影響軍民航有人飛機的安全飛行，這已成為航管部門亟待解決的重要問題。

為了確保民用無人機能充分發(fā)揮其作用，同時不影響有人飛機的安全飛行，應將無人機整合到統(tǒng)一的空管系統(tǒng)當中，共享一片天空。無人機飛行空域劃設應遵循統(tǒng)籌配置、靈活使用、安全高效的原則，以隔離運行為主、兼顧部分混合飛行需求，建立與之相適應的法規(guī)，其中包括：建立無人機的適航標準、無人機飛行員的資格許可；明確無人機飛行申請和批準的權限、空域使用的原則和協(xié)同方法等。解決無人機空中管制問題，還應從技術方面采取措施，加大對無人機的傳感器空投和高性能計算的研發(fā)，使無人機具備“感知與規(guī)避”能力等。

5　結束語

解決民用無人機造成的飛行沖突及頻譜干擾帶來的嚴重的航運安全問題，助推民用無人機產(chǎn)業(yè)發(fā)展，需要創(chuàng)新管理理念和手段。以生命周期、分級分類和應用對象三個維度構建民用無人機綜合管理模式，通過更合理的無線電管理和更兼容的空中管制方案為技術支撐，使得無人機產(chǎn)業(yè)管理智能化，給消費者舒適的用戶體驗，促進產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展，放飛中國“智造”夢想，讓中國民用無人機展翅高飛。■

[1]李繼舟，張國良，雷小兵.美無人機頻譜使用現(xiàn)狀及未來需求.電信技術研究，2013（01）.

[2]袁仕繼，王煙青，楊會杰，劉春茂.體系作戰(zhàn)中無人機系統(tǒng)頻譜管理研究.現(xiàn)代軍事通信，2015（05）.

[3]民用無人駕駛航空器實名制登記管理規(guī)定.航空器適航審定司（2017）3 號，2017-05-16.

[4]工業(yè)和信息化部關于無人駕駛航空器系統(tǒng)頻率使用事宜的通知.工業(yè)和信息化部，2015-04-14.

[5]無人駕駛航空器系統(tǒng)標準體系建設指南（2017-2018年版）.工業(yè)和信息化部，2017-06-27.

[6]王克.淺談對無人機的干擾與反制.中國無線電，2017（11）.

[7]詹鎮(zhèn)烈，項建鵬.淺談信息化建設對無線電管理行政執(zhí)法工作的促進作用.中國無線電，2017（3）.

[8]無人駕駛航空器飛行管理暫行條例（征求意見稿）.國務院、中央軍委空中交通管制委員會辦公室，2018-1-26.