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基于5G的智慧空管:讓無(wú)人機(jī)看得見(jiàn)、控得住、能溯源

2020年05月27日 22:27 | 來(lái)源:人民政協(xié)報(bào)
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“大力度開(kāi)放無(wú)人機(jī)低空空域”一直是我國(guó)民用無(wú)人機(jī)行業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)和難點(diǎn)。對(duì)此,今年兩會(huì)期間,多位代表委員提出關(guān)于“低空空域”的提案。政府工作報(bào)告提出,要“加強(qiáng)新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、發(fā)展新一代信息網(wǎng)絡(luò),拓展5G應(yīng)用”,這一政策為無(wú)人機(jī)的發(fā)展帶來(lái)了千載難逢的機(jī)會(huì)。尤其是5G網(wǎng)絡(luò)低延遲、高帶寬特性,為民用無(wú)人機(jī)的大規(guī)模網(wǎng)聯(lián)化監(jiān)控、任務(wù)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸、任務(wù)協(xié)同與集群應(yīng)用提供了技術(shù)基礎(chǔ),使得基于網(wǎng)聯(lián)無(wú)人機(jī)的智慧空管規(guī)?;\(yùn)行有了實(shí)現(xiàn)的可能和長(zhǎng)足的發(fā)展空間。

人人

現(xiàn)有的空管體系已不滿足發(fā)展需求

我國(guó)民用無(wú)人機(jī)一度被形象地稱為“風(fēng)口上的豬”。2019年的無(wú)人機(jī)行業(yè)大事記中,廣州億航智登陸納斯達(dá)克成為“無(wú)人機(jī)第一股”;三家無(wú)人機(jī)企業(yè)(分別是縱橫股份、麥飛科技、千尋位置)單筆融資額過(guò)億元。資本的紛紛涌入,行業(yè)巨頭的跨界布局,無(wú)一不證明著無(wú)人機(jī)這把火確實(shí)燒起來(lái)了。此外,無(wú)人機(jī)相關(guān)硬件正在向小型化、低功耗和低成本方向邁進(jìn),這為無(wú)人機(jī)制造業(yè)創(chuàng)造了良好的生存環(huán)境。

但總體來(lái)說(shuō),我國(guó)民用無(wú)人機(jī)行業(yè)發(fā)展時(shí)間不長(zhǎng),體量相對(duì)較小,產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展不完善,各地區(qū)發(fā)展不均衡等問(wèn)題也較為突出,尤其是在監(jiān)控層面,中國(guó)特有的通航環(huán)境是一把雙刃劍,既在一定層面上為民用無(wú)人機(jī)的快速發(fā)展提供空間和機(jī)遇,又因?yàn)檎呋A(chǔ)的薄弱導(dǎo)致新政策的制定出現(xiàn)緩慢、反復(fù)等情況,成為民用無(wú)人機(jī)行業(yè)快速發(fā)展的重要掣肘。

現(xiàn)有空中交通管理系統(tǒng)主要面向高空和機(jī)場(chǎng)周邊的管制空域,管理對(duì)象主要是有人運(yùn)輸航空飛行。管理策略和管制指令以地面管制員人為經(jīng)驗(yàn)以及與地空通話協(xié)調(diào)通報(bào)為基礎(chǔ)。在飛行監(jiān)視方面,一般基于一二次雷達(dá)、ADS-B等手段,成本相對(duì)較高。

總體而言,現(xiàn)有空管體系表現(xiàn)出兩個(gè)突出特點(diǎn):一是智慧程度不足,基于人為經(jīng)驗(yàn)和判斷的管制模式已經(jīng)逐步到達(dá)運(yùn)行能力的上限;二是管理區(qū)域不主要面向低空空域,雖然有人通航飛行大多集中在低空空域,但是當(dāng)前我國(guó)有人通航飛行體量太小,不足以對(duì)現(xiàn)有空管體系造成實(shí)質(zhì)性影響。

基于此,現(xiàn)階段我國(guó)低空空域的空管體系架構(gòu)、政策規(guī)范、基礎(chǔ)設(shè)施、管理流程、管理技術(shù)等均不夠完善甚至處于空白狀態(tài)。新冠肺炎疫情的暴發(fā),使國(guó)內(nèi)外對(duì)于網(wǎng)聯(lián)無(wú)人機(jī)應(yīng)急處理行業(yè)應(yīng)用的重視和需求突增,也進(jìn)一步激活了網(wǎng)聯(lián)無(wú)人機(jī)相關(guān)技術(shù)發(fā)展的研究。

民用無(wú)人機(jī)對(duì)現(xiàn)有空管提出的挑戰(zhàn)

推動(dòng)通用航空高質(zhì)量發(fā)展方面,首先要協(xié)同推動(dòng)低空空域管理改革。國(guó)家空管委組織在四川省成立了低空空域綜合管理改革試點(diǎn),深入推進(jìn)低空空域管理改革,構(gòu)建新型空域管理模式,力求實(shí)現(xiàn)空域資源對(duì)通用航空的有效供給。

無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)是航空產(chǎn)業(yè)的重要組成部分,成都擁有無(wú)人機(jī)整機(jī)研發(fā)制造、飛行控制系統(tǒng)、任務(wù)載荷系統(tǒng)、應(yīng)用軟硬件、配套運(yùn)營(yíng)服務(wù)為一體的完善產(chǎn)業(yè)鏈,聚集了縱橫股份、騰盾無(wú)人機(jī)、朗星無(wú)人機(jī)、時(shí)代星光等具備各類核心技術(shù)的民營(yíng)無(wú)人機(jī)企業(yè)。

據(jù)成都市無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)、成都縱橫自動(dòng)化技術(shù)股份有限公司董事長(zhǎng)任斌介紹,自主化、集群化、多樣化飛行是無(wú)人機(jī)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì),低空無(wú)人機(jī)多樣化應(yīng)用、多變動(dòng)態(tài)需求、高密度飛行,對(duì)現(xiàn)有空管體系提出了新的需求和挑戰(zhàn),需要突破超越當(dāng)前空中交通管理系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施、空中交通管制人員資源和載人飛機(jī)運(yùn)行模式的關(guān)鍵技術(shù)。這些需求和挑戰(zhàn)主要可以分為三個(gè)方面:

一是體系架構(gòu)層面,包括新的空域結(jié)構(gòu)、航線結(jié)構(gòu)、無(wú)人機(jī)空管主體、無(wú)人機(jī)空管流程、多維信息的交互的傳輸、無(wú)人機(jī)空管體系與有人機(jī)空管體系邊界與融合等。尤其在低空空域這一傳統(tǒng)空管涉足較少的區(qū)域,可以認(rèn)為需要幾乎從零開(kāi)始新建一個(gè)與高空管制空域空管體系完全對(duì)應(yīng)的低空空管體系;

二是空管基礎(chǔ)設(shè)施層面,傳統(tǒng)空管的通信、導(dǎo)航、監(jiān)視、信息等基礎(chǔ)設(shè)施一般針對(duì)機(jī)場(chǎng)及高空空域,沒(méi)有專門(mén)針對(duì)低空的基礎(chǔ)設(shè)施,如傳統(tǒng)的一二次雷達(dá)或ADS-B等監(jiān)視技術(shù)手段應(yīng)用于低空時(shí)將遇到信號(hào)覆蓋范圍和定位精度等多方面的問(wèn)題,低空無(wú)人機(jī)空管需要大量新建相應(yīng)配套的基礎(chǔ)設(shè)施,但同時(shí)面臨著有沒(méi)有合適的技術(shù),新建設(shè)施是否具有可行性等挑戰(zhàn);

三是空管關(guān)鍵技術(shù)層面,傳統(tǒng)空管關(guān)鍵技術(shù)和管制手段都是人工化的,低空無(wú)人機(jī)飛行需要計(jì)算機(jī)自動(dòng)化生成和處理空管指令,且低空飛行量巨大,需要快速智能化的處理技術(shù),這就為現(xiàn)有空管關(guān)鍵技術(shù)的智慧化升級(jí)帶來(lái)了切實(shí)的需求。但是,人工智能等智慧技術(shù)如何應(yīng)用于空管當(dāng)中,如何保證新技術(shù)下的飛行安全都是無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)為空管體系帶來(lái)的挑戰(zhàn)。

5G給低空無(wú)人機(jī)空管帶來(lái)機(jī)遇

與無(wú)人機(jī)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)相適應(yīng),必然要有與之相匹配的通信網(wǎng)絡(luò)、通信設(shè)備、無(wú)人機(jī)管理平臺(tái)和安全保障。縱觀全球,無(wú)人機(jī)空管在體系架構(gòu)、政策法規(guī)、關(guān)鍵技術(shù)、應(yīng)用實(shí)施等方面均在探索階段,沒(méi)有成熟案例。低空無(wú)人機(jī)空管的首要難題在于無(wú)人機(jī)與空管系統(tǒng)的通信,隨著5G商用技術(shù)的成熟,基于5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)大帶寬、低時(shí)延、大連接的網(wǎng)絡(luò)能力將賦能無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè),為低空無(wú)人機(jī)的看得見(jiàn)、控得住、能溯源等空管目標(biāo)提供了天然的支持。在5G網(wǎng)絡(luò)支撐下,通過(guò)基于人工智能的智能實(shí)時(shí)航線規(guī)劃、智能起降管理、智能探測(cè)與避讓、時(shí)空大數(shù)據(jù)等技術(shù)形成的智慧空管體系,是解決無(wú)人機(jī)空管、進(jìn)而推動(dòng)無(wú)人機(jī)大規(guī)模智能應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施。

低空無(wú)人機(jī)空管作為“智慧空管”的重要組成部分,也必將向著信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化、運(yùn)行空間數(shù)字化、飛行終端智能化的方向發(fā)展。接入低空移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的5G網(wǎng)聯(lián)無(wú)人機(jī),可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的監(jiān)視和管理、航線的規(guī)范、效率的提升,促進(jìn)空域的合理利用,從而極大地延展無(wú)人機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域,在物流配送、應(yīng)急救援、農(nóng)業(yè)植保、電力巡檢、警用執(zhí)法、地質(zhì)勘探、環(huán)境監(jiān)測(cè)、森林防火以及影視娛樂(lè)等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用,產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

四川省是全國(guó)首批低空空域協(xié)同管理試點(diǎn)省份。5G時(shí)代的到來(lái)為網(wǎng)聯(lián)無(wú)人機(jī)提供了更大的發(fā)展契機(jī),將對(duì)未來(lái)無(wú)人機(jī)的應(yīng)用提供巨大的支撐作用:一是實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的遙控、遙測(cè)、信息傳輸與跟蹤定位;二是實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)空域管控;三是支撐各種社會(huì)化應(yīng)用服務(wù)。

任斌在談到5G網(wǎng)聯(lián)無(wú)人機(jī)的廣闊前景時(shí)表示,基于新一代蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)5G為網(wǎng)聯(lián)無(wú)人機(jī)賦予的實(shí)時(shí)超高清圖傳、遠(yuǎn)程低時(shí)延控制、永遠(yuǎn)在線等重要能力,全球?qū)⑿纬梢粋€(gè)數(shù)以千萬(wàn)計(jì)的無(wú)人機(jī)智能網(wǎng)絡(luò),7×24小時(shí)不間斷地提供航拍、送貨、勘探等各種各樣的個(gè)人及行業(yè)服務(wù),進(jìn)而構(gòu)成一個(gè)全新的、豐富多彩的“網(wǎng)聯(lián)天空”。(文/王珊)

編輯:李澤杰

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