现代城市中的无人机：空中交通管制问题探究

郭凤明

摘要：在过去的十年中，汽车和飞机等车辆的自动化有望从根本上改变货物和人员的运输方式。本文中，我们主要分析了无人机飞行系统，其最初的设想是在人口稠密的城市进行的小型低空无人机飞行一边更好的运送货物等。但我们认为，如果没有新一代的空中交通管制和管理服务，就不可能实现这一目标。本文提出了一种基于云的城市无人驾驶空中交通管理系统，为保障城市安全所需的原型传感器系统的建立和分析。

关键词：城市；无人机；交通管制

飞机运行在国家空域系统（简称NAS）通常是由世界各国政府控制。自1950年以来，涉及控制系统和服务的基本原理一直受到控制和运筹学界的关注[1]。今天，全球和我们国家都可能处于规模转型的边缘。2012年，美国的运输统计局记录了209000架通用航空和7400架商用货运/过境飞机。这些数字与美国年度无人机销量相比相形见绌，2015年美国无人机销量超过25万架，预计到2019年将达到100万架。在我们国内，无人机的需求和销量也出现了大幅度的提升，但是，随之而来的问题也是显而易见的，我们通过一个简单的计算来评估新的规模。如果中国每年的飞机销量为10万架，中国航空航天局将增长一个数量级（注：2014年的销量已经超过这个数值）。如果每年无人机销售量达到100万架，NAS将增加到1000万架运营飞机的数量级，增长两个数量级。系统工程师知道，规模的一个数量级的变化会改变复杂性，给建立在新原理上的新系统带来压力。本文旨在探讨数以百万计的飞机所需的新型空中交通管制，以期为我们国家无人机的发展出谋划策。

一、无人机的概念

（一）无人机的商业价值

具有低成本空中交通管制服务的低空飞行。驱动增长的无人机定价一般为500到50000的消费品。它们一般作为低空玩具或个人航拍工具。在西方一些国家，由于联邦航空局的限制，商业运营规模仍然很小，但是在我们国家，也有一定的限制，但是很多时候已经作为了商用，新系统的研究将产生巨大的经济影响，现阶段主要的商用价值体现在：农业——农作物喷粉和田间成像；电影和商业电影摄影；公用事业和能源公司调查数以百计；电力线路或管道公里；快递服务，如Amazon Prime Air、UPS或谷歌的项目翼等。

（二）无人机的商业问题

之前有过这么一个案例，在杭州的乔司站附近上，一名航拍爱好者操作飞机进行航拍，但此人竟然操作无人机飞入了电气化铁路轨行区，可能是受到来自25KV交流接触网强烈的电磁辐射干扰后，无人机失控并“炸机”，所幸掉落地并非轨道或接触网正上方，没有对列车行驶造成很严重的影响，肇事者主动报案后，派出所民警在近40℃的高温天气下长时间搜寻，终于在路基边的杂草从中找到了那台精灵4无人机。该事件或许没有造成非常严重的后果，但是给我们带来的警醒作用还是很大的。当飞机飞行超过1000英尺时，以为高度问题，人们可能不会太过注意。然而，在50到100米飞行的无人驾驶飞机表现得更像我们平时使用的一些交通工具，它们会被人们所注意，甚至影响人们的生活。

二、交通管制中的无人机问题

（一）社区无人机平台规划问题

建立一个由公民和城市管理者使用的基于云的平台，用于创建低空空域。我城市无人机商务需要具有明确定义航线的结构化空域。这是社区无人机平台的第一个目的。我们通过从城市的楼房的房顶获取相关的区域，并将每个地块挤压到500英尺，从而在其上方创建空中地块，来划分空域结构。每个建筑物都被假定为一个包裹。空运包裹的所有权默认分配给土地所有者，城市道路上空的空运包裹被分配給城市相关区域负责人，公园或水域上空的空运包裹被分配给公园或水务局等等。每个航空包裹拥有者可以被授权登录系统并发布关于区域的信息。重要信息包括建筑物高度、飞行限制、着陆区域和通往该区域的安全接近路径。

（二）无人机的责任制

空域只有在无人驾驶飞机上有法人负责时才开放飞行。这意味着每个无人机飞行需要一个唯一的标识符，可追溯到负责的法人。候选的唯一标识符包括由FAA注册中心支持的飞机尾部编号，该注册中心将该编号连接到法人；对于汽车，我们有相应的牌照。这是需要在消费者的范围内放置唯一标识符的基础设施。无人机是飞行设备，意味着SIM卡或IP地址可以成为成为其标识符。电信公司为SIM卡提供跟踪基础设施，ICANN与IP地址的联系人相同。

（三）无人机的监管方法

无人空中交通管理和执法功能将需要实时识别无人驾驶飞机。美国联邦航空局的空中交通管制局目前通过使用二级监视雷达或其现代版本ADS-B来解决大型飞机的这一问题。该系统提供标有飞机的唯一识别符的飞机位置，与我们的FIU的数据相同。这些系统用于远程监视操作员的飞行空域。我们关注于一个城市无人机警戒，必须要识别正在飞行的无人机，就像可以随时根据监控调取汽车的牌照号码一样。具体解决方案是基于蜂窝数据通信和LED的，这两种解决方案可以结合一起使用。

三、总结

本文主要通过描述无人机的增长和使用的速度的增长趋势引述出现阶段现代城市无人机的交通管制已经势在必行。首先描述了无人机的相关概念和用途，然后分别以区域的规划、无人机的责任制和无人机的监管三个层面分别对其加以阐述。具有很大的显示意义。

参考文献：

[1]史远.轻小无人机管制相关问题研究[J].法制博览，2016 （8）.

[2]潘卫军，卓星宇.无人机响应延迟对共用管制空域的影响研究[J].飞航导弹，2017 （2）：25-30.

[3]钱季平.禁飞管制：无人机管理的现实选择和有效途径[J].环球市场，2016 （13）：97-98.

[4]葛腼，徐杰，王文松.基于3G/4G和北斗链路民用无人机航空管制体系研究设计[J].大众科技，2016，18 （1）：7-10.

[5]李雪.无人机“黑飞”相关法律问题研究[J].宁波广播电视大学学报，2017，15 （3）：59-64.