英國企業積極推動無人交通管理

安古斯·貝蒂

無人機的快速發展驅動空中交通管理的變革，英國也不例外。作為世界上最繁忙的空域之一，將無人機安全、無縫地集成到融合空域，英國將面臨很多挑戰，英國的企業在無人交通管理解決方案、飛行員培訓等方面積極主動作為。

商用無人機系統將成為歐洲、北美和世界航空業未來最大的市場之一，這已成為社會共識。僅舉一個最近的研究為例：5月下旬，普華永道發布了一項研究成果，估計到2030年，單憑無人機技術就能使英國的國內生產總值增加420億英鎊(即540億美元)。然而，任何和所有此類預測都以無人機能夠安全、無縫地集成到融合空域為前提。只有當操作員具有像常規飛機飛行員今天所享受的那樣容易和快速的航線飛行能力時，才能實現無人機在國家領空進行常規飛行所帶來的經濟和實際效益。

不幸的是，未來的無人機革命的助推器還不存在。由于存在許多阻礙，例如小型無人機裝備規避飛行碰撞所必需的傳感器套件的可行性有限，獲得監管部門的審批平臺系統缺乏，懷疑者甚至是敵對的公眾吹捧風險大于利益。無論這些挑戰看起來多么艱巨，世界范圍內的無人機應用都取得了進展，但是對于希望擴大市場的公司和渴望在不損害公共安全的情況下促進增長的政府來說，仍然存在一定的障礙。

長期以來，英國一直被視為實現無人機商業飛行的領導者。2002年，英國民用航空管理局(CAA)首次公布了關于在英國領空商業使用無人機的指南。2009年的空中導航命令(ANO)要求無人機的商業用戶向CAA申請執行空中作業的許可，有效地創建新的飛行員類別，并使得英國的商業無人機能夠在若干嚴格限制內飛行，包括任何時候無人機必須處于操作員的視距范圍之內。

這種環境幫助英國建立了一個健康的行業無人機生態系統，其中的一些實體目前開始應對限制這部分市場增長面臨的挑戰。平臺制造商首先必須回答感知和規避的問題，而與載人飛機共享空域存在的安全問題則需要CAA來解決。但是，為了將無人機納入民用領空，還要解決其他一些必要的因素，目前各種類型和專業領域的公司開始共同致力于解決這些問題。

開發無人交通管理解決方案

英國的空中導航服務供應商（ANSP）NATS控股有限公司（前身為國家空中交通服務中心）在無人機集成中首先發揮主導作用。該組織是半官方性質的：它最初是CAA的一部分，但現在是公私合營關系，英國政府擁有該公司49%的股份。然而，與美國聯邦航空局的空中交通控制系統一樣，它的主要作用是確保英國領空的安全運行。這正是該公司在無人機集成中占據越來越重要地位的原因。

NATS負責無人交通管理（無人交通管理）服務集成的馬克·沃森（Mark Watson）說：“我們看到無人機業務的發展最終需要某種形式的交通管理。越來越多的有人機與無人機之間近距離飛行導致事故的報道使得NATS對低空飛行安全產生越來越濃厚的興趣。這確實是刺激NATS參與整個無人機業務的核心所在，并試圖在保持空域安全集成方面發揮作用?！?/p>

正是在這種背景下，NATS開始與空中天使公司（Altitude Angel）合作。空中天使公司是一家位于倫敦附近的雷丁社區創業公司，由前微軟軟件工程師理查德·帕克（Richard Parker）于2014年創建。NATS和空中天使公司認識到許多小型商用無人機的飛行控制系統都是從飛機擁有者的智能手機上運行的，因此開發了一種名為“無人機助手”（DroneAssist）的應用程序，于2016年發布。

“無人機助手”允許小型無人機的用戶（包括從事商業工作的用戶和業余愛好者（不受CAA許可制度保護））輕松地訪問實時空中導航信息，提供飛行數據。因此，該應用程序一方面使無人機飛行員都能夠更好地了解他們正在操作飛行空域中發生的情況，另一方面使其他空中用戶知道正在進行的無人機飛行。

今年早些時候，NATS和空中天使公司簽署了一項長期正式合作伙伴協議，開發能夠與傳統空中交通管制系統集成的無人交通管理解決方案。

但是，馬克·沃森表示，“我們將成為一個非現代化社區的典范。從概念上講，無人機制造商和運營商是早期技術的采用者，而航空業并不是。因為大眾不希望未經測試的產品進入空中交通管理空域中飛行。所以，無人交通管理改革是一個漸變的過程，不可能一蹴而就?！?/p>

消防學院工地的學員接受空中天使公司的安德魯·萊克（右者，控制無人機）的培訓。圖片來源：NATS/空中天使公司

培訓有助于安全飛行

NATS也與另一家小型英國無人機公司“未來天空”（Sky-Futures）建立了長期合作關系。2009年，該公司由前英國陸軍無人機操作員詹姆斯·哈里森和克里斯·布萊克福德以及英國航空公司空客320飛行員尼克·羅杰斯創建，提供工業檢查服務，目前還為無人機運營商，特別是緊急服務提供商提供專業培訓。通過與NATS進行合作，未來天空公司為無人機飛行員開辦了一門綜合培訓課程，NATS負責提供地面學校，而未來天空公司則滿足英國航空航海局（ANO）所要求的專業實踐培訓和飛行技能評估。

馬克·沃森說：“在安全方面，我們積極主動作為，在作為主營業務的同時，為那些想獲得職業資格的商用無人機飛行員提供的基本培訓課程。在開始的時候，我們不知道市場前景如何。但這是評估該市場走向的一個有效途徑，可以從這些新飛行員那里獲得第一手信息。從空中交通管制員的角度來看，我們能夠給他們提供第一手的關于如何安全駕駛無人機的建議和見解?！艾F在已經建立了傳統的培訓模式體系，正計劃向基于在線培訓的業務方向拓展。作為空中導航服務供應商，我們有責任和義務將飛行安全向廣度和深度推進提供指導，同時也可以利用未來天空公司提供特定行業培訓的經驗?！?/p>

航空航海局規定，任何駕駛商用無人機的人員必須獲得CAA的許可，并要求申請人證明有能力通過由CAA認可的培訓機構飛行技能的評估。但目前還沒有要求飛行員接受任何實際飛行指令的要求?！?/p>

未來天空公司的首席遙控飛行教練員安德魯·萊克解釋說，“要拿到駕照，就必須通過地面學?？己撕蛯嶋H考試。因此，理論上，你實際上不需要做任何訓練。作為一家公司，我們希望做的是，與其讓一群人穿過傳幫帶，還不如多教他們一點，發展他們的飛行技術。”

無人機編隊跨?？爝f飛行

波音布局貨運無人機市場

未來天空公司基于公司課堂室內飛行培訓經驗開發培訓課程，總計超過8500h學時，適用于在苛刻和困難的情況下飛行無人機，例如在海上石油和天然氣平臺甲板上飛行，以及檢查諸如風力渦輪機和電信天線桅桿等結構。

安德魯·萊克介紹說，該公司最初在倫敦西部的一個地點訓練自己的飛行員，但是當地區消防局等其他用戶來向他們請求提供專業訓練時，他們把飛行學?；顒訄龅剡w到了格洛斯特郡莫頓馬什的消防學院。該學院有許多具有典型應用環境，為各種客戶提供有益的現實場景，包括鐵路線、石油鉆塔式安裝和傳輸塔等。“開辦一個課程時，我們一般按照3∶1的比例配備教員。我們一次培訓有招收6名學員，配備2名教練。這意味著每個學生都有足夠的起降架次和足夠的飛行時間?！?/p>

未來天空公司可以為每個客戶提供定制課程，標準培訓包括2-5天飛行訓練。未來，天空公司將理論培訓包移交給NATS，專注于為客戶提供需要的專業培訓，減少飛行教員離開檢查任務崗位的培訓壓力。

不注冊帶來的風險

美國商用無人機飛行員認證采用強制性技能演示和書面考試的方式。雖然這種方式完全合理，卻無法解決當前不斷擴大的無人機行業面臨的最大問題，即非專業無人機飛行員往往以不負責任或甚至蓄意傷害的方式操縱無人機。

在英國，2013年常規飛機機組或空中交通管制人員報告，無人機與有人機近距離抵近或相撞事件數量難以置信地為零。2014年，英國航空理事會(UKAirprox Board)收到6份無人機與有人機抵近或相撞事件事件報告；到2016年，這一數字上升至94。今年，截至董事會的6月20日會議，僅僅過了一個月，同類事件就已經報告了10起。安德魯·萊克說：“我認為，對于參加商用無人機駕駛員考試的每一個人，地面培訓學校都會讓他們充分了解自己能做什么，不能做什么。尤其是愛好者們，更需要理解并嚴格準守規則?！?/p>

目前，英國正在努力采取措施，以縮小監管體制帶來的影響。今年早些時候，與修改后，ANO要求所有無人機飛行在400ft. AGL以下（英國航空理事會收到的大多數事件報告都發生在500ft. 或以上）。此外，2019年11月30日以后，所有運營商重量超過250g（約0.5lb.）的無人機將被要求自覺登記，注冊所有者、無人機以及操作資格。日前，英國交通運輸部召開公開會議，采取措施促進即將到來的2019年議會中順利通過無人機法案。相關措施包括討論警察更大的執法權力，強制所有無人機操作員使用飛行安全和飛行信息App。

前提似乎是正確的，但現實中的每個細節卻是至關重要。政府層面的戰略強調使私營企業的主體性，這種傾斜似乎遠離集中監管。然而，軟件沒有設定某種標準使飛行安全應用程序的強制使用可能會使情況變得更糟。

無人交通管理的難題

困擾英國、美國和其他地方的無人交通管理問題需要由全世界的無人機運營商、計劃提供這些服務的企業、監管機構和政府機構來解決。

查德·帕克指出，有許多實體提供無人交通管理解決方案，但是沒有明確理解的具體需求，通過這些需求性能進行方案對比。即使是術語也會給粗心的用戶帶來收獲。此外，新興的無人機飛行社區主要由新入行者組成，他們可能不知道他們需要問什么問題。

查德·帕克指出，“無人交通管理是一個還沒有定義的術語。目前，許多公司都在說‘我們做無人交通管理’，但如果你揭開他們的面紗，他們實際上說的是‘我們編寫軟件來管理無人機機隊’，這與我們對無人交通管理的理解非常不同，而且與國家機構考慮無人交通管理需要做什么的需求也不相吻合?！?/p>

多旋翼無人機可勝任城市飛行作業

對政府來說，一個挑戰是確?；ハ喔偁幍臒o人交通管理提供商允許所有航空用戶充分了解其飛行空域的情況并彼此共享數據。目前，英國已經制定了一套可行的整體解決辦法，但是對實際要求有點偏離。但是這已經朝著正確的方向行動。

今年早些時候，在馬德里舉行的全球無人交通管理協會年會上，谷歌的“項目翼”(Project Wing)負責部門宣布了一項計劃，旨在發展該公司與AirMap、空中天使、“精確鷹”（Precision Hawk）、Skyward和Unif l y五個無人交通管理供應商之間系統的互操作性。馬克·沃森評論說，“這是一個開創性的時刻，他們提出了一個通用的數據交換技術方法，并鼓勵其他服務提供商注冊。我認為這是一個很好的開始?！?/p>

谷歌使用的協議是通過將全球領空劃分為多個750m方塊來實現的。當無人交通管理系統關注到每一個空域快時，使用其管理系統的無人機進入特定塊，該協議會提醒同屬于一個空域的其他用戶，確保每個系統及其用戶都意識到競爭對手的無人交通管理系統可能在同一空域內管理和操作其他無人機飛行。但是仍有很多細節問題需要解決。

查德·帕克說：“目前的協議并沒有告訴你每個空域正在發生什么，以及由誰負責。每個無人交通管理公司實際上都能夠有效地訪問云端的一個文本文件。該文件表示一個網格正方形空域，然后在該文件中插入一行，上面寫著‘我對這個網格正方形空域感興趣’。有了這個協議，我可以去想去的網格方陣空域，看看其他人是否在同一空域中。但是我不能做的是，看不到無人機在何時何地飛行，并且我沒有任何用于檢索或交換信息的數字機制。無人交通管理系統應該能夠很好地保護每個空域服務公司所擁有的專有數據，使它們能夠對其客戶的數量和身份保密，并確?？蛻裟軌蚩刂普l能夠訪問無人機所做工作的數據的性質。這也是避免多個無人交通管理系統完全獨立管理無人機飛行發生致命事件的重要第一步。這樣，兩個飛行員可能正在同一區域操控無人機，但是永遠不會被告知另一架無人機的存在。然而，該協議對于共享實時數據只提供了有限的功能，并且似乎不太可能有效地避免相撞。這種方式帶來的副作用可能會增加混亂，而不是減少混亂?！?/p>

查德·帕克還評價說：“這純粹是假想的。但是假設美國從周一開始宣布，任何無人交通管理公司都必須使用谷歌協議，那空中天使公司所能做就是在美國的每一個網格空域上注冊，因為我們能夠提供這個國家在空域中發生事情的空域航圖。我知道谷歌確實有做更多事情的強烈愿望——但是像中心安全功能、協調器等功能不會交由他們來處理。”

空域問題的推進將考驗私人商業利益與監管機構和政府安全職能之間的緊張關系。任何政府似乎都不可能或想要對這種無人機控制系統進行微觀管理，但將太多責任交給私營企業或者機構可能意味著帶來災難。在取得真正進展之前，各國政府和國家監管機構似乎將不得不接受它們需要發揮更積極的作用。

查德·帕克透露，“許多無人交通管理公司不是出于安全的動機，他們的真實目的是有效地擁有整個國家空域圖。但這是一個主權問題，它應該由國家民用航空管理局管理，而不是由具有商業利益的商業實體。如果你嘗試將安全私有化，那么根據不同的標準，許多不同的人將可以非常方便地完成這項工作。這讓整個社會深感憂慮。”