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盘点2018年无人机研发热点

2019-01-31 作者:科技导报
导语:2018年无人机研发热点▲ 集群飞行,军用领先民用▲ 载人无人机与飞行汽车将大大改变出行方式▲ 无人机与移动蜂窝网络融合▲ 构型转化技术改善变体无人机▲ 离子风、太阳能、

2018年无人机研发热点

 集群飞行,军用领先民用

 载人无人机与飞行汽车将大大改变出行方式

▲ 无人机与移动蜂窝网络融合

▲ 构型转化技术改善变体无人机

▲ 离子风、太阳能、电动无人机技术相继突破

▲ 有人机无人化成为研发新方向

▲ 无人机融入民用空域

飞天,是人类的梦想,从鲁班造木鸢到达芬奇的扑翼机,从明朝万户带风筝飞天到莱特兄弟驾驶“飞行者1号”试飞成功,从孔明灯到齐柏林飞艇,从葛洪竹蜻蜓到直升机,人类的飞天梦起于无人飞行器,实现于载人飞机,将发展于无人机。无人机(unmanned aircraft systems,UAS)的出现和发展,是人类几千年来一直执著不懈飞向蓝天的必然结果,是实现人与自然、行业与应用融合发展的必然要求,也是现代飞行技术发展的必然趋势。2018年无人机在人工智能、立体交通、远程物流等领域取得突破性的科技进展,无人机系统在飞行控制系统、能源动力系统、气动外形设计及行业应用方面都取得了一定成果。无人机系统不再局限于单一性能的完善,在空中交通管理、集群协同、物联网、5G等领域呈现出跨界发展的趋势。 

无人机前沿热点

集群飞行

 

2016年初英特尔公司在世界消费电子展上成功试飞 100架无人机集群表演,拉开了无人机集群飞行的序幕,2016 年 12 月,英特尔公司在天猫“双 11”全球创智生态峰会完成500架无人机的集群表演,并编队表演灯光秀。英特尔公司采用自己研发生产的集群表演专用无人机 Shooting Star,通过对无人机进行提前编程,在空中组成静态或者动态的空中灯光影像,代替传统高污染的烟花表演。

 

在之后的一段时间内,世界各地无人机集群表演陆续涌现。进入 2018年,广州亿航智能技术有限公司开启“千机变”,将无人机集群表演数量推进到 1000架以上。在 2018年 4月29日“西安年·最中国”活动主会场,广州亿航白鹭科技有限公司首次完成 1300余架无人机编队表演,刷新英特尔在平昌冬奥会开幕仪式上创下的1218架吉尼斯最多无人机编队的历史成绩。

 

集群表演的形式从之前的静态飞行,空中拼接图案变成动态运行飞行及颜色组合变化,成功从空中背景墙进化到空中电子屏,为保证上千架无人机的空中动态协同与处置备份,所有无人机全部升级为最新的高精度差分定位,通过地面基站交互组网与空中目标分配的方式将现有链路、导航、控制、感知规避能力提高到新的等级(图1)。 

 

2018年无人机研发热点回眸

图1 无人机集群表演

 

集群行为是一种生物的集体行为,生物昆虫、鸟类、鱼类、水生动物、人与细菌都会出现集群行为。无人机集群概念起源于蜜蜂,最早用于军用,因此也叫蜂群飞行。归属同一蜂群的独立个体按照行为协同、任务协同、功能协同的方式组成智能集群主体,通过个体之间的专有的信息传输方式完成复杂任务,目前无人机集群主要用在军事领域。相对而言,军用无人机蜂群构建的是群体自主协同系统,而民用无人机集群目前主要通过控制主飞机来控制其他飞机的飞行,前者技术更高一些。

 

进入 21世纪,面对传统战争的非对称性转变以及自动控制及智能化在武器装备系统的广泛应用,美国将无人系统及智能化应用作为其三军智能化体系下的关键技术节点,21世纪的第一个 10年美国从以 MQ-9B为典型代表的中高空长航时多用途无人机研究,转变为全体系多域作战场景的无人系统路线图制定,并将无人机自主集群技术作为中小型无人机重要作战模式的发展方向,加快制定相关技术路线和进行技术验证。美国国防部高级研究计划局(Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA)、海军研究院以及兰德智库等前沿机构,在无人机集群作战概念、验证等研究方面进行了为期 10年左右的深入研究,并陆续发布了无人系统路线图。

 

美国国防部于 2005年 8月发布世界首个以无人机为主体的《无人机系统路线图 2005—2030》。该路线图提出将无人机智能控制等级分为 3个层面 10级的技术需求及概念定义,以满足未来战争中无人系统协同智能化作战能力要求:一是单机智能化:遥控引导、故障诊断、故障自修复和环境自适应、机载路径规划。二是多机自主:多机协调、多机战术重规划、多机战术目标。三是集群自主:分布式控制、群组战略目标、全自主集群。该路线图将“全自主智能化集群”作为无人机系统自主控制的最高等级,并预计 2025年后无人机将实现全自主集群。2015年 3月,美国海军实现了 9架Coyote无人机的完全自主同步和编队飞行的技术验证。

 

2016年 5月,美国空军发布《小型无人机系统飞行规划 2016—2036》,对蜂群、编组、忠诚僚机 3种集群作战概念进行了定义,其中“编组”定义是人人互动,“忠诚僚机”是人机协同, “蜂群”是无人机系统间交互。

 

美国国防部推迟1年于2018年8月发布了《无人系统综合路线图2017—2042》,此次修订是在之前陆、海、空三军系统路线图的基础之上进行战略级及战术级双重构想,在新版路线图中将无人机智能应用及自主化能力作为无人机系统未来的关键技术。路线图围绕以机器学习、自主作战为典型特征的无人系统技术,将最终技术目标从早期独立作战能力,转变成提高人和无人系统的综合效率,正式将人机系统作战理念提上日程。

 

无人机系统能有效提高当前技术条件下的作战能力和作战效费比,将颠覆未来战争概念。2015年,由美国国防部高级研究计划局提出的“小精灵”计划就是如此,该计划是分布式空中作战的发展趋势,它通过空中发射和回收、机体平台、协同作战、开放式系统架构及战场管理等多类技术,实现下一代无人系统作战场景的充分部署和应用,是无人机集群作战的充分体现。与传统无人机不同,“小精灵”外形更接近大型巡航导弹,不同的是加装了可折叠式主翼,并配有更低成本、且高效的涡扇发动机。由于尺寸小巧,“小精灵”对搭载平台的要求并不高,可由不同类型的空中平台投放或回收(图2)。 

 

2018年无人机研发热点回眸

图2 美军无人机集群作战剖面示意

 

“小精灵”无人机集群可由一架运输机在距离目标区 500 km外,从 9 km以上的飞行高度投放,以“集群编队”方式飞抵目标区后,“小精灵”还能根据不同作战需要,在目标区进行超过 1 h的持续性巡视飞行,在飞行期间可执行包括侦察、监视、对地打击等多种任务,还能对敌军地面或空中目标实施自杀式攻击,再沿“回收路线”返航,在空中回收点与负责接应的运输机汇合。美国国防部高级研究计划局计划通过三阶段的努力,使用隐形航母搭载数十架小型无人机,以集群作战方式对目标进行攻击,并预定 2020年左右进行飞行演示验证。

 

中国在固定翼无人机集群飞行方面也取得了突破性进展,2017年 12月中国电子科技集团有限公司成功完成了 200架固定翼无人机集群飞行,刷新了此前自己创造的 119架固定翼无人机集群作战模拟演示的世界纪录。更早的世界纪录为美国 2016年 10 月成功放飞的103架“灰山鹑”(Perdix)无人机。

 

载人无人机与飞行汽车

 

现阶段仍很难区分载人无人机、飞行汽车这些新概念飞行器的具体差异与界限,但这并不妨碍载人无人机项目的广泛开展,目前世界上已经有超过 150项各类飞行汽车项目,随着电动能源普及、自动驾驶及无人飞行控制技术的成熟,相信在不久的将来人类出行交通方式将发生很大改变。

 

2018 年,由吉利汽车收购的全资子公司——美国Terrafugia 研发设计的全球首款飞行车发布,该飞行汽车计划于 2019年在美国正式上市。该款名为Transition的双座飞行汽车采用折叠机翼,可在 1 min内完成地面行驶模式和空中飞行模式的切换。

 

Transition安装有现有通用飞机的货架发动机和螺旋桨产品,为适应各国法规的要求,它在地面运行期间采用电驱动方式,满足环保、防撞击、安全性等各方面要求,而在飞行阶段通过展开机翼,像飞机一样飞行,最高时速为 160 km/h,空中续航 640 km,起飞滑跑距离为 425 m。处于飞行模式下的飞行汽车将满足各国适航要求,Transition 也是现阶段仅有的几个同时满足公路运行及飞行条件的飞行汽车。

 

空中客车公司(Airbus)联合奥迪及意大利设计公司(ItalDesign)推出的 Pop.Up 飞行汽车,车身与基座可以分离开,并有 1个四旋翼飞行器与车身配合,可以在飞行模式或地面模式中随意切换,随时变身成为飞机或汽车(图 3)。该设计方案极度弱化了驾驶员与整个系统运行的干预,采用全自主运行方式,乘客只需要设定目的地,飞行汽车会根据实际路况选择地面及空中的运行路线。这辆电动飞行汽车配有 5级自动驾驶技术,未来将为城市提供更舒适、环保、节省空间的共享型出行方式。 

 

2018年无人机研发热点回眸

图 3 空客飞行汽车构想

 

在 2018年世界消费电子展上,世界上第一架两座电驱动多旋翼载人无人机Volocopter亮相。Volocopter是由 18个旋翼装置组成的白色蛛网形状的飞行汽车,结构上像一个放大版本的无人机。它可以像直升机一样垂直起降,乘客可以通过设定航线,所有飞行控制全部由飞行控制系统自主完成。相比传统直升机,其多发构型具备更好的飞行稳定性。

 

5G+无人机

 

无人机作为智能化无人飞行平台,在垂直行业得到了广泛的应用实践,并大范围应用于消费娱乐、空中航拍、工业巡检、短途物流运输等领域。在无人机充分利用的同时,诸如农林精准作业、高精度激光测绘、移动体面部识别安防等方面,对超视距远程控制、图像实时云端处理、高清视频回传能力提出了新的要求,促使无人机与移动蜂窝网络进行深度融合。

 

2018年 9月 28日,中国信息通信研究院发布《5G无人机应用白皮书》,对于无人机物流、农林植保、巡检测绘、警用安防、应急救援、编队飞行、未来云端 AI自主飞行等,从无人机应用场景和通信需求、4G/5G网络能力、网联无人机终端通信能力、5G应用案例、无人机安全飞行及标准进展等方面阐述了5G无人机应用的情况。

 

2018年 4月,中国电信与华为公司合作,在深圳完成 5G无人机首飞试验及巡检业务演示。这是中国第一个基于端到端 5G网络的专业无人机测试飞行,成功实现了无人机 360°全景 4K 高清视频的实时 5G 网络传输。远端操控人员获得第一视角虚拟现实(VR)体验,通过 ms级低时延 5G网络进行无人机远程敏捷控制,高效完成巡检任务(图4)。 

 

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图4 5G+无人机

 

该联合演示项目采用华为的有源天线系统(天线馈线系统是指向周围空间辐射电磁波的天线),将 5G关键技术和无人机创新产品形式应用于数字低空。通过调整空间范围内的无线电波束扫描和波束分层,在加强现有水平区域的覆盖范围的同时,垂直空间的容量和覆盖范围也大大增加,从而满足不同的场景覆盖要求,有效提高城市高层建筑的覆盖和服务体验,构建高可靠性、高性能、宽覆盖的低空数字三维网络。

 

变体无人机

 

2015年 4月,美国海军研究局发布低成本无人机集群技术(low-cost UAS swarming technology,LOCUST)项目,其中已经出现变体无人机的身影,在这个项目中,变型无人机可以从多管发射器中起飞,并在起飞过程中自动展开机翼和螺旋桨,变形成任务模式下的作战形态。美国国防部高级研究计划局在其“小精灵”项目中也设想了变种无人机,它可以自动打开飞机顶部和主机捕集器的回收装置,并折叠机翼进行回收。

 

2018 年,美国 AeroVironment 公司计划通过集成FlightWave公司的 EdgeHybrid复合技术,开发一种同时具备垂直起飞和着陆模式,以及固定翼飞行模式的新型变体无人机,该无人机在起降阶段无需使用拦阻设备或弹射器之类的地面辅助设备。采用构型转化技术后的无人机,其不同任务状态下的飞行及作战包线获得了极大的改善,该构型无人机同时兼顾长航时巡航、高速飞行和高机动飞行能力,使无人机在担负传统侦察监视任务的同时,具备跟踪、打击、集群对抗等各种地面、海面以及空中任务场景的作战能力。

 

2018年 12月,苏黎世大学的研究人员称研发了一种基于鸟类飞行动作的可变形四轴无人机(图 5)。这种无人机可以自行分析判断环境,在飞行模式下自动变形,即空中自动变型。该无人机有 4个轴,每个轴上有一个可独立工作的电机。在飞行的过程中,这 4个电机能够控制 4 个轴转动,让无人机变形为 X、T、H 等形状,以适应不同的飞行环境,飞过一些不规则、狭窄的空洞等复杂场景。该设计是为了满足地震、火灾等救援任务的需要,目前该无人机还处于实验阶段。 

 

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图5 苏黎世大学研发的变形无人机

 

新能源无人机

 

2018年 11月,美国麻省理工学院工程师设计出一种不依靠螺旋桨产生推力或动力,无需传统能源驱动的“离子风”无人机(图 6)。该无人机由增压空气分子提供动力,利用电流通过薄、厚两个电极时产生的空气推力推动,实现了推进系统无运动组件的持续飞行,相关论文发表在《Nature》杂志上。该技术可用于低噪音要求的飞机动力系统研究,现有设计方案具有简单的机械结构和环保等特性。 

 

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图 6 “离子风”无人机

 

“离子风”无人机采用滑翔机式布局,无人机全重约 2.3 kg,翼展达 5 m,该无人机通过在机翼的前缘和下侧配有细线作为正极,机翼的后缘配有粗线作为负极,无人机通过锂聚电池进行供电。无人机飞行期间,机翼的前后缘可产生 40 kV的高压,导致空气分子被电离而相互碰撞驱动飞机。经过多次测试,该无人机已能稳定飞行 60 m(测试场地的最大距离)。目前该无人机尚没有在户外进行远距离飞行测试,课题组目标是通过提高单位面积内产生的推力密度,用更低电压制造出更多“离子风”的方式让无人机飞行更远“。离子风”推进系统的低噪音特性,有望在未来实现多种应用。

 

2018年 10月,由中国航空工业集团公司第一飞机设计研究院设计研发的 20 m翼展“启明星”太阳能无人机验证机成功首飞,该验证机采用大尺寸复合材料结构,通过机翼表面的太阳能电池板吸收太阳能,具有临近空间巡航飞行的能力和连续留空飞行能力,可进行全天候飞行。

 

太阳能无人机需要考虑极端的环境形势,总体设计阶段满足如下特殊需求,如转换效率、曲面铺设、超轻密度以及高低温工作条件等。太阳能无人机上的太阳能电池板需具备航天级别的性能要求,并需克服设计、制造和维护方面的一系列新工程问题。太阳能无人机的大展弦比布局、太阳能电池板铺设、电池布局、电机和螺旋桨推进效率、任务负载,以及如何减少飞行阻力、如何更顺畅地飞行等关键性技术需要进行持续攻关才能满足任务需求。

 

2018年 4月,美国极光飞行科学公司(波音公司子公司,以下简称极光公司)宣布,已获得 DARPA 批准,允许将其电动分布式推进系统用于商业领域,并计划将其全电动 XV-24A“雷击”倾转旋翼无人机推向民用市场。极光公司已成功完成 XV-24A等比例验证机测试,将于 2019 年开始全面飞行测试。XV-24A是大功率 MW 级油电混合动力无人机,配装一台罗罗公司的AE1107涡轴发动机,该发动机驱动一个装有 3台高性能发电机的齿轮箱,可产生功率为 1 MW的电能,其体积比现役 1 MW电动机的体积小,重量只有 126.5 kg,效率达 98%(现役电动机只有 92%),而且功率密度是现役电动机的 5 倍。该发电机产生的电能可为 XV-24A无人机的 24台可变桨距涵道风扇提供能量,其中的 18台安装在机身后方的倾转机翼上,6台安装在机身前方的倾转机翼上。但是,由于发电机出现热管理问题,以及没有军方合作推进的原因,DARPA已决定取消 XV-24A验证机项目,但是相关的技术将被极光公司用于与优步合作的商用电动垂直起降出租飞机上。

 

有人机无人化

 

2018年 10月 26日,由朗星航空科技有限公司研发的 AT200大型物流无人机搭载空管设备完成转场跨越秦岭飞行。AT200按照既定航线,以 5100 m的巡航高度成功飞越平均海拔超过 4000 m秦岭山脉,总飞行时长 3小时 14分钟,AT200无人机搭载专用空管设备,飞行过程中由无人机地面控制人员与空管系统进行空中控制,完成现有空管体系在多山地区货物运输飞行任务下的指挥和监控能力验证。AT200是全球首款吨位级民用货运无人机,是在新西兰有人机 P750的基础上改装完成,是目前全球民用无人机领域起飞重量最大的无人机。AT200货运无人机配备了先进的飞控系统和指挥系统,在指控中心即可实现“一键自主起降”。飞机最大飞行速度为 313 km/h,续航时间长达 8 h,最大航程 2183 km,可实现高原机场起降,同时具备夜航能力,可满足夜间货运飞行需求(图7)。 

 

2018年无人机研发热点回眸

图 7 由 P750改装成的 AT200大型物流无人机

 

2018年 9月,由航天时代电子技术股份有限公司与顺丰控股合作研制的运 5B无人改造项目——飞鸿-98无人机实现成功首飞。运 5B原型机于 1989年 6月成功首飞,动力系统为活塞5发动机,采用后三点式起落架,已广泛应用在运输、农业、探矿、旅游、救援、训练及跳伞等方面。改造后,飞鸿-98无人机的最大起飞重量为5.25t,最大商用载重量为 1.5t。仓库容积为 12 m3,可以使用简单的跑道在 200 m以内的距离滑行达到起飞速度。最大航程近1000 km,可满足偏远山区、岛屿等复杂环境的物流运输需求,是应急救援物资投放很好的货运飞机平台。

 

2018年 11月,由中国航空工业集团公司第一飞机设计研究院完成的小鹰 500改装项目——通用型无人运输机“探路星”总装下线。小鹰 500通用飞机被誉为“空中奔驰”,是中国第一架按照中国民航适航规章设计生产、拥有自主知识产权的轻型多用途飞机,为下单翼、单发活塞飞机,于 2003年 10月完成首飞,至今已有80余架交付国内外,具有优良的飞行特性,良好的经济性、可靠性和安全性。“探路星”无人机,继承了小鹰 500的优良品质,保留了原机经济高效的布局,通过对现有飞机进行航电和自动驾驶系统的改装,搭载飞行控制系统、机载数据链路使其具备远程无人驾驶能力,预计2019年完成滑行和试飞工作。 

无人机安全及监管

大型无人机融入国家空域

 

2017年 10月 25日,美国总统特朗普签署了一份备忘录,建立无人机系统整合试点项目,拟对无人机实施为期 3年的安全测试和高级操作验证,其结果将用于加速无人机系统与现有有人机空域的融合,使之在一体化的国家空域中运行。早在 2013年,美国联邦航空局(FAA)就发布了将民用无人机系统纳入国家空域系统管理的路线图。根据国际无人驾驶运载器系统协会(AUVSI)发布的“无人机系统融入对美国经济影响的报告”,无人机系统如果能够融入国家空域运行,将在美国创造 7万个就业岗位,所创造的经济效益超过 136亿美元。到 2025 年,将创造 10 万个就业岗位,经济效益达820亿美元。

 

2018 年 7 月 10—11 日,由通用原子航空系统公司(GA-ASI)生产的中空远程(MALE)大型无人机 MQ-9B空中卫士(图 8)成功降落在英国皇家空军费尔福德基地,这标志着长航时无人机历史上第一次跨大西洋飞行的成功。MQ-9B无人机从北达科他州的大福克斯起飞,并在 24小时 4分钟内完成了 6960 km的飞行。这一历史性事件证明了 MQ-9B的持久性,也证明了大型无人机远距离跨洋飞行进入民用空域的能力。 

 

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图 8 MQ-9B 天空卫士无人机

 

MQ-9B是该公司的下一代多任务 Predator B系列,该公司将其基础型号命名为天空卫士(Air Guardian),海上监视类型被命名为海洋卫士(SeaGuardian)。MQ-9B是根据北约 STANAG4671“无人机系统适航要求”开发的“捕食者 B”系列的“适航认证”版本。这是一项为期 5年的计划,该计划旨在开发一种符合多个军事和民用部门适航认证要求的无人机。这些主管部门包括英国军事航空管理局(MAA)和美国联邦航空管理局,具备多个国家民航认证型号证书和经过测试的感知避让系统将使该无人机能够在各类民用空域进行与民航飞机同样的飞行。

 

无人机空中管理系统

 

无人机空中管理系统目前分别有美国、欧洲及中国三大主要航空管理部门推进。美国国家航空航天局(NASA)启动了“无人机融入国家空域系统”(UAS-NAS)项目,由NASA、FAA、通用原子公司和霍尼韦尔公司合作对无人机感知与避让系统概念进行验证,包括开展无人机避撞系统在没有人为干预情况下的空中碰撞试验,以及建立该领域的技术标准等。

 

美国 UAS-NAS 项目分为适应、融合、演进 3 个阶段:第一阶段为适应阶段(2011—2016年),此阶段需要研究的空域集成技术有感知与规避(sense and avoid,SAA)、指挥与控制数据链路(command and control data link,C2)、人机系统集成、集成测试和评估环境。第二阶段为融合阶段(2017—2020年),该阶段 UAS-NAS项目将通过快速仿真、人在回路仿真以及飞行校验等多种试验手段开展系统级的集成验证,重点解决 UAS 空域准入的特定技术挑战。第三阶段为演进阶段(2020年起),该阶段项目将重点验证无人机融入国家空域关键技术,研究和开发 SAA 算法以及未来无人机和有人机协同的兼容性、可行性。

 

在低空空域方面,NASA和 FAA合作推出的针对低空空域的无人机空中交通管理系统(UTM)(图 9),不仅将实现无人机有人机的融合运行管理,而且能够提供如空域设计、动态地理围栏、恶劣天气和风力避免、拥塞管理、地形回避、路径规划和飞行间隔管理,以及应急管理低空作业等服务。NASA提出了4级技术控制等级(TCL)标准:第 1等级(TCL1),用技术解决农业、消防和基础设施监控运用的无人机管理问题,重点是地理围栏、高度层的运行规则和运行航迹的规划,该等级的相关技术已于 2015 年 8 月完成实地测试;第 2 等级(TCL2),测试相关技术支持空域动态管理和应急救援管理的可行性和有效性,于2016年 4月完成测试;第 3等级(TCL3),测试相关技术以保持在适度人口密集区上空的无人机的安全间隔,于2018年 1月开始实施,并在 2018年 6月完成相关测试;第 4等级(TCL4),测试人口高密度的城市地区上空无人机运行管理,例如新闻航拍和包裹快递,并且将测试用于管理大规模突发事件的技术。在2018年3月,NASA成功地完成了UTM项目的TCL3飞行测试。 

 

2018年无人机研发热点回眸

图9 UTM 系统飞行监管蓝图

 

美国洛克希德·马丁空间系统公司则正在与一些行业利益攸关方,包括 NASA的 UTM研究项目,通过太空法案(Space Act)的信息共享协议开发附加的无人机管理模块,支持超视距无人机操作的地基感知与避让功能,已经部署了 UTM系统的第一期组成部分,其在线飞行服务飞行员网站(www.afss.com)可以直向 FAA 的非隔离空域(NAS)提交飞行计划。

 

欧洲单一天空空中交通管理研究计划(SESAR)正在开发 U-space,通过利用数字化和自动化数据技术,提供包括安全、交互、物联网和安保等服务,确保在各等级和各类型空域环境中的无人机飞行任务顺利开展。U-space提出了 4项服务内容及计划,U1为基础服务、U2 为初始服务、U3 为高级服务、U4 为全面服务。U1服务预计将在2019年全面使用,U2运行前演示也将进行。U3~U4研究的第一个结果将在 2019年完成,演示和推广计划在 2020年初完成,具体时间由各个国家决定。

 

中国民用航空局(CAAC)则批准试用了9家无人机云系统(UACS),分别为 U-Cloud、U-Care、飞云、北斗云、无忧云、大翼鹰眼、知翼(Findrone)、沃天宇和极飞云。其基本构想是通过无人机连入云系统,由云系统供应商最终连接到综合的民用无人机运营管理系统(UOMS),实现对整个国家民用无人机的监管,并将UOMS与军用无人机管理系统对接,实现全部无人机系统的接入和统一管控。同时,这些云系统还提供飞行警报、地理导航、注册和飞机定位等服务。

 

无人机监管法规政策

 

随着无人机应用的愈发广泛,无人机的安全监管,成为这一行业的主题。2017年,无人机扰航、非法掉落等事件达到顶峰,中国政府及各地方纷纷加强监管,国际相关组织及美国、欧盟、印度等国家和地区也纷纷强化监管,反无人机系统(C-UAS)技术则迅速兴起。在2017年,国际民航组织(ICAO)理事会通过了关于无人机遥控驾驶员执照的各项规定。进入 2018年,虽然也有使用无人机袭击委内瑞拉总统等重大事情发生,但无人机安全监管形势和热度相对缓和了一些。在这一形势下,ICAO倡导成立的无人机研究小组,正在组织制定协调一致的方法对小型无人航空器进行监管,ICAO也在试图通过制定UTM实现有人机无人机的融合运行。

 

欧洲赫尔辛基高层会议要求所有参会的利益攸关方承诺在 2019年之前开放欧盟无人机服务市场,欧洲航空安全局(EASA)强化基于运行风险的无人机安全监管思路,将无人机分为公开类、特许运行类、审定类三类进行管理。2018年 EASA公布了有关欧洲开放类和特许运行类无人机安全飞行的第一个正式意见,即EASA第01/2018号意见的授权法案,该意见将成为欧盟今后制定规范无人机飞行具体措施的基石。

 

美国对无人机的安全监管也较为系统和全面,2016年,美国联邦航空局发布了《小型无人航空器系统运行和审定》(Part 107),针对 250 g以上、25 kg以下的非娱乐用途无人机系统进行了详细规定。2017年底,美国国防授权法案恢复了中断的对小型无人机的注册登记制度。2018年 10月,美国国会授权通过法案,要求FAA 取消一些消费级无人机的运行限制,同时还要采取措施放慢商业无人机的运营,并促进无人机平安迅速整合到国家空中交通管理系统中。同时,美国国会提交的无人机联邦法案(Drone Federalism Act)和无人机创新法案(Drone Innovation Act of 2017)提出,FAA是地方政府与国家无人机空中交通管理系统之间的联络单位,允许州和地方政府监管娱乐用无人机及 200英尺(约60 m)以下的商业无人机飞行。

 

2018年,澳大利亚、印度均发布了无人机新规,对无人机飞行高度、范围及区域等进行了严格的限制,如印度民用遥控飞机系统操作规定禁止外籍人员在印度操作遥控飞机,印度人员飞行时需从印度民航总局获得单一识别码和无人机操作许可证,即使在室内飞行的无人机也需要登记,且无人机必须在白天飞行。新规已于 2018年 12月 1日正式生效,目前已发生了一起中国公民在印度使用无人机被羁押的事件。

 

为减少无人驾驶飞机与商业航班相撞风险,国际航空运输协会(IATA)表示支持无人机空管系统发展,将发动全球航空公司支持由联合国牵头打造全球无人机登记系统。为加强无人机标准规范全球化,2018年11月,国际标准化组织(ISO)公开了第一版无人机使用标准ISO/CD 21384—1的草案。为推动无人机产品的国际化,世界海关组织协调制度委员会(HSC)第 62 次会议决定,将无人机归类为“会飞的照相机”,纳入“摄像机”品目8525项下进行海关监管。

 

从中国来看,随着监管技术的不断进步,监管需求和制度的逐步明确及监管措施的进一步规范,关于无人机安全监管的目标、手段也在进一步明晰。各部门加快出台相应措施,进一步加强行业规范,既体现安全为要又注重放管结合,积极促进产业发展。

 

2018年,先后有无人机领域顶层法规《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例(征求意见稿)》,中国民用航空局发布《民用无人驾驶航空器从事经营性飞行活动管理办法(暂行)》《民用无人机驾驶员管理规定》《深圳地区无人机飞行管理实施办法(暂行)》等部门和地方规章,成立民用无人驾驶航空器管理领导小组及工作组,中华人民共和国工业和信息化部对《无人机制造企业规范条件》征求意见,以及中华人民共和国全国人民代表大会授权国务院、中央军委对无人驾驶航空器另行制定规定等,地方无人机综合监管、无人机测试应用基地也纷纷试点启用。

 

随着无人机与能源、动力、平台技术、自动驾驶、人工智能等领域的快速融合发展,无人机的应用场景日益扩展。在不远的将来,无人驾驶航空器、飞行汽车、载人无人机、电动垂直起降飞机(electric vertical takeoff and landing,E-VTOL)将改变人类低空出行,建立全新的立体交通概念。同时,随着无人机安全监管技术的成熟,无人机监管法规制度将进一步健全,由无人机牵引的融合运行的综合交通体系将在全球呈现。(责任编辑 傅雪)

 

参考文献(略)2018年无人机研发热点回眸

 

 

作者简介:金伟,工业和信息化部装备工业发展中心,副研究员,研究方向为航空产业发展及政策。

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