從最早美國亞馬遜(AMAZON)提出的無人機快遞系統(tǒng)(AMAZON PRIME AIR), 到美國NASA提出的無人機交通管理系統(tǒng) (UTM)、歐洲無人機管理系統(tǒng)U-space、中國民航制定的民用無人機管理系統(tǒng)UOMS和日本UTM協(xié)會JUTM等，無人機交通運輸已經(jīng)成為了當前交通領域的研究熱點。

 

       本文旨在綜合國內外研究與報道，介紹未來無人機交通管理系統(tǒng)的基本構成與交通領域研究方向。

 

 

       無人機交通管理系統(tǒng)的基本架構

       UTM基本架構與控制級別

 

       現(xiàn)階段無論是NASA UTM還是歐洲 U-space的基本架構均有兩個部分：云端管理端和地面服務端。具體細分包含：國家空管數(shù)據(jù)管理、國家空管系統(tǒng)、飛行情報管理系統(tǒng)、支持數(shù)據(jù)服務商、無人機服務商、無人機實際運營方。

       根據(jù)責任劃分，主要分為國家管理與企業(yè)私人管理兩方面。同時，根據(jù)逐步發(fā)展的條件，將UTM控制級別分為4級：

       1.0多視距內運行：基于無人機通訊接口和管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡化運行，通過地面基站、衛(wèi)星通訊實現(xiàn)無人機與管理中心的信息共享。

       2.0多超視距運行（非城市地區(qū)）：在鄉(xiāng)村地區(qū)實現(xiàn)超視距飛行意圖分享，在較遠的距離上實現(xiàn)無人機飛行協(xié)調，同時實現(xiàn)不同地區(qū)地理圍欄約束無人機飛行。

       3.0多超視距運行（城鄉(xiāng)結合部、機場附近）：在城鄉(xiāng)結合部或機場等較復雜區(qū)域，實現(xiàn)常態(tài)超視距運行，遠距離無人機飛行協(xié)調，同時實現(xiàn)空中V2V防撞（機對機防撞），并保障規(guī)避靜態(tài)障礙物。

       4.0城市復雜超視距：在城市復雜環(huán)境實現(xiàn)超視距運行、精確引導，準確跟蹤和定位，實現(xiàn)規(guī)避動態(tài)障礙，并具有處理大規(guī)模突發(fā)事件的能力。

       2020年，NASA UTM已經(jīng)經(jīng)過測試將控制級別提升至2-3之間�，F(xiàn)有的無人機管理系統(tǒng)已經(jīng)完成了大范圍導航、探測、規(guī)避、起降的測試，其中包括對大城市和復雜空域的測試。同時，完成了UTM控制系統(tǒng)的原型程序開發(fā)。

 

       UTM配套建設與統(tǒng)一航空管理系統(tǒng)

 

       無人機管理系統(tǒng)本身需要政府投資建設地面通訊、雷達、管理控制、數(shù)據(jù)中心等單元，保證整套系統(tǒng)的統(tǒng)一與安全；具體實施主要依托行業(yè)自主開發(fā)與部署。這一模式實際上同時保證了宏觀調控與市場經(jīng)濟活力。圖二為UTM系統(tǒng)架構圖，主要包含國家航空管理、無人機市場運營和公共管理部門三個責任方。

 

 

 

       無人機交通管理系統(tǒng)現(xiàn)階段主要建設方向包括兩方面：

 

       一是建設符合無人機特征的配套基礎設施，為保證無人機監(jiān)控、日常運行、信息共享、通訊、管理、協(xié)調、廣播、限制等需求，需要建設地面監(jiān)控設施、通訊設施、保障設施，如地面雷達、無人機起降點等;

       二是與現(xiàn)有的航空管理系統(tǒng)進行對接，構建一個統(tǒng)一的航空器管理系統(tǒng)，用于保障無人機與傳統(tǒng)航空器（飛機、直升機等）的安全協(xié)調，保證在不改變傳統(tǒng)航空器駕駛習慣的前提下，使無人機與傳統(tǒng)航空器能夠安全運行。

       在混和航空器管理系統(tǒng)中，主要包含兩個方向：特定地點多種航空器飛行協(xié)調（如機場、城市中心）和空域劃分（如不同高度飛行不同種類飛行器和管制區(qū)域劃分）。

 

       圖三為空域劃分，藍色為混合空管空域（機場、城市附近），紫色為傳統(tǒng)航空器飛行高度，淺藍色為無人機飛行高度。

 

 

 

 

       無人機運輸具有以下優(yōu)點：

       1.相比地面運輸，無人機運輸方便高效，節(jié)約基礎設施投資，節(jié)省土地資源.

       2.相比一般航空運輸和直升機運輸，無人機運輸成本低，調度靈活.

       3.與物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)結合緊密，更容易進行成本與運力優(yōu)化.

       4.節(jié)約人力資源，在特殊時期提供高效的物流保障.

       現(xiàn)階段無人機貨物運輸主要是應用于短途運輸�，F(xiàn)有的無人機貨物運輸設計實際上處于整個物流鏈條的末端，即代替快遞員最終投遞的過程，因此無人機無法使用固定翼，只能采用螺旋翼設計。

       為保障最終投遞目的地的安全，無人機貨運交通管理首要目標為規(guī)避建筑物、人群等，主要的實現(xiàn)方式為劃定禁飛區(qū)域和規(guī)劃行進路線。