現代城市中的無人機：空中交通管制問題探究

郭鳳明

摘要：在過去的十年中，汽車和飛機等車輛的自動化有望從根本上改變貨物和人員的運輸方式。本文中，我們主要分析了無人機飛行系統，其最初的設想是在人口稠密的城市進行的小型低空無人機飛行一邊更好的運送貨物等。但我們認為，如果沒有新一代的空中交通管制和管理服務，就不可能實現這一目標。本文提出了一種基于云的城市無人駕駛空中交通管理系統，為保障城市安全所需的原型傳感器系統的建立和分析。

關鍵詞：城市；無人機；交通管制

飛機運行在國家空域系統（簡稱NAS）通常是由世界各國政府控制。自1950年以來，涉及控制系統和服務的基本原理一直受到控制和運籌學界的關注[1]。今天，全球和我們國家都可能處于規模轉型的邊緣。2012年，美國的運輸統計局記錄了209000架通用航空和7400架商用貨運/過境飛機。這些數字與美國年度無人機銷量相比相形見絀，2015年美國無人機銷量超過25萬架，預計到2019年將達到100萬架。在我們國內，無人機的需求和銷量也出現了大幅度的提升，但是，隨之而來的問題也是顯而易見的，我們通過一個簡單的計算來評估新的規模。如果中國每年的飛機銷量為10萬架，中國航空航天局將增長一個數量級（注：2014年的銷量已經超過這個數值）。如果每年無人機銷售量達到100萬架，NAS將增加到1000萬架運營飛機的數量級，增長兩個數量級。系統工程師知道，規模的一個數量級的變化會改變復雜性，給建立在新原理上的新系統帶來壓力。本文旨在探討數以百萬計的飛機所需的新型空中交通管制，以期為我們國家無人機的發展出謀劃策。

一、無人機的概念

（一）無人機的商業價值

具有低成本空中交通管制服務的低空飛行。驅動增長的無人機定價一般為500到50000的消費品。它們一般作為低空玩具或個人航拍工具。在西方一些國家，由于聯邦航空局的限制，商業運營規模仍然很小，但是在我們國家，也有一定的限制，但是很多時候已經作為了商用，新系統的研究將產生巨大的經濟影響，現階段主要的商用價值體現在：農業——農作物噴粉和田間成像；電影和商業電影攝影；公用事業和能源公司調查數以百計；電力線路或管道公里；快遞服務，如Amazon Prime Air、UPS或谷歌的項目翼等。

（二）無人機的商業問題

之前有過這么一個案例，在杭州的喬司站附近上，一名航拍愛好者操作飛機進行航拍，但此人竟然操作無人機飛入了電氣化鐵路軌行區，可能是受到來自25KV交流接觸網強烈的電磁輻射干擾后，無人機失控并“炸機”，所幸掉落地并非軌道或接觸網正上方，沒有對列車行駛造成很嚴重的影響，肇事者主動報案后，派出所民警在近40℃的高溫天氣下長時間搜尋，終于在路基邊的雜草從中找到了那臺精靈4無人機。該事件或許沒有造成非常嚴重的后果，但是給我們帶來的警醒作用還是很大的。當飛機飛行超過1000英尺時，以為高度問題，人們可能不會太過注意。然而，在50到100米飛行的無人駕駛飛機表現得更像我們平時使用的一些交通工具，它們會被人們所注意，甚至影響人們的生活。

二、交通管制中的無人機問題

（一）社區無人機平臺規劃問題

建立一個由公民和城市管理者使用的基于云的平臺，用于創建低空空域。我城市無人機商務需要具有明確定義航線的結構化空域。這是社區無人機平臺的第一個目的。我們通過從城市的樓房的房頂獲取相關的區域，并將每個地塊擠壓到500英尺，從而在其上方創建空中地塊，來劃分空域結構。每個建筑物都被假定為一個包裹。空運包裹的所有權默認分配給土地所有者，城市道路上空的空運包裹被分配給城市相關區域負責人，公園或水域上空的空運包裹被分配給公園或水務局等等。每個航空包裹擁有者可以被授權登錄系統并發布關于區域的信息。重要信息包括建筑物高度、飛行限制、著陸區域和通往該區域的安全接近路徑。

（二）無人機的責任制

空域只有在無人駕駛飛機上有法人負責時才開放飛行。這意味著每個無人機飛行需要一個唯一的標識符，可追溯到負責的法人。候選的唯一標識符包括由FAA注冊中心支持的飛機尾部編號，該注冊中心將該編號連接到法人；對于汽車，我們有相應的牌照。這是需要在消費者的范圍內放置唯一標識符的基礎設施。無人機是飛行設備，意味著SIM卡或IP地址可以成為成為其標識符。電信公司為SIM卡提供跟蹤基礎設施，ICANN與IP地址的聯系人相同。

（三）無人機的監管方法

無人空中交通管理和執法功能將需要實時識別無人駕駛飛機。美國聯邦航空局的空中交通管制局目前通過使用二級監視雷達或其現代版本ADS-B來解決大型飛機的這一問題。該系統提供標有飛機的唯一識別符的飛機位置，與我們的FIU的數據相同。這些系統用于遠程監視操作員的飛行空域。我們關注于一個城市無人機警戒，必須要識別正在飛行的無人機，就像可以隨時根據監控調取汽車的牌照號碼一樣。具體解決方案是基于蜂窩數據通信和LED的，這兩種解決方案可以結合一起使用。

三、總結

本文主要通過描述無人機的增長和使用的速度的增長趨勢引述出現階段現代城市無人機的交通管制已經勢在必行。首先描述了無人機的相關概念和用途，然后分別以區域的規劃、無人機的責任制和無人機的監管三個層面分別對其加以闡述。具有很大的顯示意義。

參考文獻：

[1]史遠.輕小無人機管制相關問題研究[J].法制博覽，2016 （8）.

[2]潘衛軍，卓星宇.無人機響應延遲對共用管制空域的影響研究[J].飛航導彈，2017 （2）：25-30.

[3]錢季平.禁飛管制：無人機管理的現實選擇和有效途徑[J].環球市場，2016 （13）：97-98.

[4]葛靦，徐杰，王文松.基于3G/4G和北斗鏈路民用無人機航空管制體系研究設計[J].大眾科技，2016，18 （1）：7-10.

[5]李雪.無人機“黑飛”相關法律問題研究[J].寧波廣播電視大學學報，2017，15 （3）：59-64.