无人机整机
无人机配件
无人机服务
设备与工具简介：随着无人机的应用越来越广泛，航空业面临着新的挑战，特别是在空中交通管制（ATC）领域。空中交通管制主要负责各类飞行器在管制空域中的安全飞行。为了保护常规飞行器，必须创建新的运行环境以确保各类飞行器飞行的安全性和可行性。本文重点讨论了无人机相关的安全和运行问题。有人和无人机的共存对于空中交通管理（ATM）来说至关重要，因此需要重视对各类飞行器的管理。无人机交通管理系统（UTM）的广泛使用可以解决关键的无人机运行问题。本文对无人机交通管理系统运行相关的服务和功能进行了定义，这对于无人机的安全飞行来说是必不可少的。
1.引言
过去几年中，小型的商用遥控飞行系统（RPAS）逐渐普及。由于科技发展，这些飞行器（通常称为“无人机”）在未来将发挥越来越重要的作用。各种新技术的涌现和大规模生产导致无人机的价格逐渐下降，从而为挖掘新的无人机服务潜能提供了条件，推动了无人机这一新兴行业的迅速发展。无人机（UAV）以前主要由军方使用，直到无人机的商业用途渐渐成为服务业、农业和轻工业领域的优先选项。想要满足不同应用的需求，无人机设计、参数以及管制模式等方面都需要制定完全不同的实施方案。
民用需求的增加推动了航空无人机领域的发展，自第二次世界大战以来，持续发展的航空业具有完全不同的发展阶段特点。无人机的开发是开放性的，开发人员可以在任何开发程度的情况下重新加入任何参与方。这也导致在市场存在各种不同的无人机解决方案。由于无人机设备价格便宜、广泛普及且容易获取，导致用户面较广，几乎任何人都可以进入航空领域，这带来了严重的安全性风险，无人机系统的日益普及可能危及民用航空以及基础设施的安全性，甚至会影响人类生活。对于无人机引起的航空安全等问题，必须找到全面的解决方案，从而最终实现无人机在使用空域时不会威胁常规空域用户的目标。
发达国家的许多领先科研机构都在研究无人机解决方案，这些解决方案可以通过适当的安全保证来应对出现的新挑战。美国国家航空航天局（NASA）与美国联邦航空局（FAA）合作，欧洲航行安全组织（EUROCONTROL）与英国国家空运局（NATS）、德国航空航天中心（DLR）、德国空管局（DFS）、Indra、Thales等领先的航空研究机构合作，以寻找令人满意的答案。
2.无人机简介
为了避免文中的表达歧义，本文使用了国际民航组织（ICAO）术语。可在国际民航组织无人机系统（UAS）出版物中找到这些术语的定义。
2.1 无人机的分类
如今虽然还没有统一的无人机分类标准，但是美国国防部使用各种标准对无人机进行分类。根据不同的标准有以下几种分类方式：
（1）按大小分类（表1）
表1 按大小分类的无人机
| 类型 | 大小 | 载荷 | 附加信息 |
| 超小型飞行器 | ~厘米 | ~10克 | 纳米、微型、迷你无人飞行器 |
| 小型飞行器 | ~10厘米 | ~千克（例如相机、传感器等） | 俗称无人机 |
| 中型飞行器 | ~米 | ~10千克 | 无法通过人力让飞行器起飞。这些飞行器独立于空中交通管制，因此只能在带有应答器的独立空域中运行。 |
| 大型飞行器 | ~10米 | ~100千克军事战术装备 | 这些飞行器独立于空中交通管制，因此只能在带有应答器的独立空域中运行。 |
（2）按性能分类（表2）
表2 按性能参数分类的无人飞行器
| 性能水平 | 类型 | 运行高度 | 有效载荷 | 持续飞行时间 | 范围 | |
| 低性能无人飞行器 | MAV | 低空 | ~10米 | ~克 | ~分钟 | ~100米 |
| 中性能无人飞行器 | LASE | ~10-100米 | ~（1-5）千克 | ~10分钟 | ~公里 | |
| 高性能无人飞行器（通常用于军事或通用（国家）用途的设备） | LALE | ~100米 | ~（1-10）千克 | ~30分钟 | ~10公里 | |
| MALE | 中空（~1-10公里） | ~10千克 | ~小时 | ~100公里 | ||
| HALE | 高空（~10-30公里） | ~100千克 | ~10小时 | ~1000公里 | ||
（3）按结构分类（表3）：
表3 按结构分类的无人飞行器
| 轻于航空器 | 重于航空器 | |||
| 气球飞艇 | 固定翼 | 多种飞机混合（具有垂直起降能力的固定翼飞机、倾斜机翼飞机、倾转旋翼飞机） | 旋翼飞机（单旋翼：常规配备共轴式弗莱特纳旋翼） | 旋翼飞机（具有多个旋翼：3-8个） |
（4）按重量分类
低于250克；
250克至2千克之间；
2千克至25千克之间；
超过25千克（不超过150千克）。
（5）按功能分组
国家职能（包括军事活动）：
-执法支持；
-刑事侦察；
-搜寻和救援；
-灾难救援；
-边境防卫；
-空中监视，安全优先事件等。
人道主义活动（提供不可进入区域）；
支持农业活动（喷洒、计数等）；
管道检查（天然气、汽油、原油、电力线等）；
环境和自然观测；
航空摄影（照片和视频）；
国防观察（通过空中监视补充或替换安全系统）；
科学活动和研究（车辆制造、大气物理等）；
空运和客运；
业余爱好和娱乐活动。
2.2 无人机的业界关系
无人机的使用需要航空业界合作伙伴之间的持续合作。业界合作伙伴包括立法机构（负责法规的国家/国际组织）。
承担监督和管制职责的航空监管和政府机构；
车辆制造商、开发商和科学研究机构；
操作人员和用户；
无人机交通管理服务提供商。这些合作伙伴负责保障与无人机交通管理相关的必要系统。这些系统与当前的空中交通管理系统类似，但是只用于支持无人机系统解决方案，可划分给其他服务提供商：
-雷达制造商、监视/雷达服务提供商；
-航空信息服务（AIS）提供商；
-通信提供商；
-空中交通管理-无人机交通管理（ATM-UTM）集成商：确保不同系统之间的数据传输。
航行服务提供商（ANSP）/空中交通管理提供商。
培训机构。
保险公司，向操作人员提供强制责任保险。
利益代表组织。
常规空域用户。
机场。
3.空中交通管制与无人机的关系
为了应对无人机运行所带来的挑战，必须了解空中交通管制的基本任务。从空中交通管制员（ATCO）责任的角度来区分管制空域和非管制空域。管制员的责任只在管制空域中，根据签发的许可证对多种飞行器进行管制。在管制空域中，空中交通管制服务提供商负责提供飞行器之间的间隔标准，空中交通管制员确保各飞行器不会与其他飞行器、其他地面车辆以及任何自然或人为障碍物发生碰撞，维持交通有序流动，并不断将相关情况通知飞行员。在非管制空域中，虽然不能提供空中交通管制服务，但可以提供飞行信息和空中交通咨询服务。这些服务的目的是向飞行员提供必要信息，以避免发生碰撞和任何其他危险情况。这些服务并非管制服务，因此不提供许可证。服务提供商仅使用“建议”和“推荐”之类的措辞。在非管制空域中，飞行员对飞行安全负责。
无人机运行的主要问题是需要使用超低空空域（离地面仅几十米的高度），在这种情况下，无人机与常规空域用户之间可能会发生冲突。当不同用户同时处于交通流量大且交通密度高的高度范围时，将会发生危险。例如：机场附近的飞机进场与离场高度范围内还存在低空飞行的政府或国家航班（警察、军方等）、医疗救护直升机、检查飞行等，极易发生碰撞事件。为了在管制空域和非管制空域中保持飞行器之间的必要间隔，至少需要获得以下数据：
准确的位置（坐标和高度）；
飞行参数和性能（速度、爬升/下降坡度、性能和类型数据等）；
规划的飞行路线（用于三维投影）；
与飞行员的通信；
运行时需要遵守的特殊规则（例如，增加间隔等）。
这些数据应向管制空域中的空中交通管制员提供，管制员可通过许可控制飞行间隔。在非管制空域中，空域用户通过无线电通信共享数据，根据这些信息以安全的方式调整交通，并考虑必要的间隔。
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