UTM(Unmanned Aircraft System Traffic Management)是一種專門設(shè)計來管理大量無人機和其他低空飛行器的系統(tǒng),這些飛行器通常在500英尺(約152米)以下的高度運行。UTM旨在確保無人機的安全、高效運行,同時避免與其他航空器發(fā)生沖突。
UTM的正式定義是與美國聯(lián)邦航空管理局(FAA)的空中交通管理系統(tǒng)(ATM)互補的一種生態(tài)系統(tǒng),專門用于管理低空無人機操作。
目標是實現(xiàn)多個無人機在視線范圍之外(Beyond Visual Line-of-Sight, BVLOS)的安全運行,尤其是在人口密集區(qū)、城市環(huán)境和復(fù)雜地形中。
UTM目前主要是美國搞的概念,但后續(xù)隨著低空經(jīng)濟發(fā)展和國際接軌,毫無疑問我國也會提出類似概念。
UTM的管理范圍由歐盟提出的U-space概念來定義,U-space定義了無人機所允許的活動空間和技術(shù)標準。UTM和U-space(無人機空間)是兩個與無人機管理相關(guān)的概念,具有一定的重疊性。
特征 | UTM | U-space | 差異點 |
定義 | 一種用于管理低空無人機操作的系統(tǒng),旨在確保無人機在低空空域的安全、高效運行。 | 由歐洲航空安全局(EASA)提出的一個框架,旨在為無人機提供一個安全、高效的運行環(huán)境。 | U-space是特定機構(gòu)(EASA)提出的框架,而UTM是一個通用概念。 |
目標 | 主要關(guān)注小型無人機的管理,特別是在人口密集地區(qū)進行低空飛行的無人機。 | 覆蓋范圍更廣,包括所有類型的無人機運行,從微型無人機到大型無人機,甚至包括有人駕駛飛機。 | U-space的目標更加廣泛,涵蓋更多類型的無人機和有人駕駛飛機。 |
參與方 | 無人機運營商、服務(wù)提供商、監(jiān)管機構(gòu)等。 | 無人機運營商、服務(wù)提供商、空中導航服務(wù)提供商(ANSPs)、監(jiān)管機構(gòu)等。 | U-space增加了空中導航服務(wù)提供商(ANSPs),使其參與方更為多樣。 |
技術(shù)特點 | 依賴于現(xiàn)有的通信技術(shù)和數(shù)據(jù)交換機制,如4G/5G網(wǎng)絡(luò)、地理圍欄技術(shù)等。 | 強調(diào)先進的通信、導航和監(jiān)視技術(shù),如基于衛(wèi)星的定位系統(tǒng)、自動識別系統(tǒng)(ADS-B)等。 | U-space的技術(shù)特點更為先進,包括基于衛(wèi)星的定位系統(tǒng)和ADS-B等高級技術(shù)。 |
很多資料從不同角度列出了UTM和U-space二者的區(qū)別,有的說前者是后者的實現(xiàn),有的說后者是前者的實現(xiàn)。
但綜合多種資料,筆者認為二者是同一概念的兩個高低搭配的實現(xiàn),UTM是比較經(jīng)濟的低配版,U-space是昂貴的高配版。特別是U-space未來還要整合進現(xiàn)有的民航系統(tǒng)。
紅色圓柱空間表示禁止無人機飛行,黃色表示可以但有風險,其它沒有圓柱的區(qū)域表示無人機可以飛行。
U-space作為高配版的無人機交管系統(tǒng),還在持續(xù)演進中。這點并不讓人意外,以下是演進路線圖
Lv. | 名稱 | 目標 年份 |
服務(wù) |
U1 | U-space 基礎(chǔ)服務(wù) |
2019 | 電子注冊(e-注冊),電子識別(e-識別),地理圍欄 |
U2 | U-space 初始服務(wù) |
2022- 2025 |
飛行計劃,飛行審批,跟蹤,空域動態(tài)信息,與空中交通管制的程序接口 |
U3 | U-space 高級服務(wù) |
2025- 2030 |
容量管理,沖突檢測輔助 |
U4 | U-space 全面服務(wù) |
2030- 2050 |
有人駕駛航空集成接口 |
就像U-space一樣,UTM是集合監(jiān)管和操作一體的平臺系統(tǒng),打個比方類似于民航塔臺和交管局的聯(lián)合體,其功能包括:
無人機注冊和認證:確保所有參與的無人機都經(jīng)過注冊和認證,符合相關(guān)的安全標準和規(guī)定。
實時監(jiān)控:通過衛(wèi)星、地面基站或其他通信手段,實時監(jiān)控無人機的位置、速度和高度等信息。
飛行規(guī)劃和審批:提供一個平臺,供無人機運營商規(guī)劃飛行路線,并獲得必要的飛行許可。
沖突檢測和避讓:自動檢測潛在的沖突,并采取措施避免碰撞。
緊急情況管理:在發(fā)生故障或其他緊急情況時,提供應(yīng)急響應(yīng)和管理機制。
不同于無人機地面站GCS,UTM必須監(jiān)控所有無人機的實時位置和速度,才能實現(xiàn)沖突檢測和避讓,才能實現(xiàn)監(jiān)控各種無人飛行器是否滿足它們允許的U-space中飛行。自然的,UTM的監(jiān)控技術(shù)是必不可少的組成部分,其探測技術(shù)的演化路線如下: