民用無人機超低空隔離空域航管系統的建議
民用無人機超低空隔離空域
航管系統的建議
日前，我們提出了《關於劃設民用無人機隔離空域的建議》，建議將國家空管辦組織起草的《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例（徵求意見稿）》劃設的輕型、植保無人機適飛空域，劃設為民用無人機超低空隔離空域。本文旨在對此隔離空域的無人機航行管理系統提出技術實現的建議意見，供討論。
一、民用無人機超低空隔離空域劃設
1、為便於理解，民用無人機超低空隔離空域可認為是有人機最低安全飛行高度以下，有人機機場空域、空中禁區、空中限制區和空中危險區以外的低空空域。這一空域範圍十分廣闊，尤其是邊遠山區空域高度可達600米，目前由於有人機航行安全原因，幾乎沒有被利用，是用於無人機隔離空域的優質資源。
2、無人機隔離空域應該根據無人機的特點和空域屬性，建立創新的無人機航行監管系統，以提高空域內無人機作業效率，保障無人機飛行安全。
3、在無人機隔離空域，無人機按航行監管系統規則進行管理；有人機遵循隔離空域航行監管系統的規則，也可在無人機隔離空域飛行作業。
二、無人機隔離空域的航管系統
1、無人機航管原理與有人機航管大致一樣，主要包括通信、導航、監視和飛行管制四部分。
但相對有人機，無人機航管通信要求有很大的不同。有人機駕駛員在航空器上駕駛，駕駛員和航管中心通信主要是地空語音通信；而無人機駕駛員不在航空器上駕駛，是在遙控站通過無人機數據鏈控制無人機，駕駛員和航管中心更有效的通信應該是通過地面的通信網路。
另外，無線電波是以直線傳播的，受地球曲率的影響，在超低空空域無人機航管設備的通信監管範圍有很大的局限。這些因素使得無人機航管系統必須建立在以地面組網為主的基礎上。
2、使用現有的移動通信系統可保障無人機航管的通信鏈路，同時也可保障無人機超視距飛行時與控制站間的數據鏈。無人機航管系統應該制定規則，統一制定無人機控制站與航管中心的數據鏈協議，統一制定無人機控制站通過移動通信系統與無人機的數據鏈協議。
對控制站與無人機的數據鏈，重點要解決時延問題。4G端到端的時延是50ms，用於無人機實時控制有一定的困難；5G時延可達到1ms，較大地提高了無人機實時控制的功能。
解決的方法是，可依託我國北斗導航衛星系統，在移動通信基站設置「偽衛星」，即地面定點衛星，來保障北斗導航的可靠性和導航精度。北斗導航衛星系統是我國自主研製的，設置「偽衛星」可直接加入到北斗系統星律規則中，不會受制於人。
4、利用移動通信系統可為無人機航管構建類似ADS-B的無人機廣播式自動相關監視系統，即無人機將自身的導航位置信息通過移動通信系統數據鏈，傳輸到航管中心和無人機控制站，再由航管中心有選擇性地通報在相關空域飛行的無人機的控制站，實現對空域內的無人機航行管制。
ADS-B是一種協同管理模式，對遵守航管規則的無人機有效，而對「黑飛」的無人機，或者發生了故障的無人機是沒有效果的。因此，在必要的重點空域，可以移動通信基站為基點設置航管一次雷達，對非協同無人機進行監測。在超低空空域，受地球曲率的限制，一次雷達探測的距離較近，可選擇厘米波或者毫米波頻段的雷達，以提高雷達探測精度和減少雷達自身的體積重量。
5、以移動通信系統為基礎，在相關基站設置「偽衛星」和一次航空雷達設備，奠定了無人機航管系統的通信、導航和監視的基本功能。有了這樣的基礎，對無人機飛行管制需要根據各行各業無人機航行作業的特點，制定相應的無人機航管規則。如無人機物流的航管規則，農林業無人機植保的作業規則，無人機電力巡線的航行規則，無人機救援的航管規則，……等等。
無人機航空系統實際上是全國無人機物聯網，隨著經濟和科技的發展，在無人機物聯網應用層需要開發的規則協議和行業應用將不斷深化和多樣。
6、無人機隔離空域建立起的無人機航管系統，同樣適合通用航空的有人機，只要有人機加裝無人機航管設備，遵守無人機航管規則，完全可以和無人機在隔離空域和平共處。
實際上，無人機只是通用航空的一種特殊的機型，是通用航空異軍突起新生力量。建立隔離空域無人機航管系統，可先試先行，為我國通用航空低空航管積累經驗，時機成熟後，可擴充發展為通航低空航管系統。
三、無人機航管系統實施建議
1、無人機航管系統實際上是全國無人機物聯網，因此建議，將無人機航管系統納入移動通信系統建設規劃，從國家層面統籌頂層設計，尤其在5G的規劃中，要充分考慮無人機應用的特點，重點做好網路層和感知層基礎協議規則的設計，為無人機航管的應用開發打牢基礎。
2、利用現有移動通信系統網路，鼓勵並授權各行各業根據實際應用需求，在網路的應用層開發制定各自的無人機航行作業航管規則。如無人機娛樂，無人機物流，農業無人機植保，無人機救援，無人機電力巡線，……等等，都具有十分獨到的特性，沒有必要也沒有可能用統一的一種規則進行飛行作業管制。開發以現有條件為基礎，先試先行，不斷完善。
3、無人機航管系統建設需要資金投入，完全由國家投資建設是不實際的。建議運用市場機制，借鑒高速路發展方式，採用PPP的模式，共建共享無人機監管系統。如以固定航線監測地面或水面目標的無人機飛行應用，電力巡線、輸油管道巡查、高速公路巡查、高鐵巡查、河道巡查、海洋航道巡查、森林防火、保護區巡查等，均有著巨大的市場需求，並具有高額的作業市場回報，足以支付無人機航管系統的建設投資。
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