以欧洲为例谈民用无人机交通管理策略
摘要：民用无人机的安全隐患和种种问题最终将在民用无人机应用过程中的交通管理层面集中反映；换言之，民用无人机交通管理策略是实现民用无人机应用监管的聚焦方向。当前，欧洲航空安全局已完成政策法规框架，并针对轻小型无人机在隔离空域保持与人群安全距离的视距内低高度运行场景，即将颁布法规；同时，提出以U-Space为代表的分阶段解决方案。借鉴欧洲经验，我国的民用无人机交通管理策略在战略层面主要应解决空域分类和划设问题，在战术层面主要应解决差异化空中交通服务问题；基于运行场景分类，可分别采取开放、特许、审定的分级监管政策；所提供的基本交通管理服务包括民用无人机及驾驶员在线登记注册管理、基于通信的合作目标身份认证与动态追踪，以及静态地理围栏。
关键词：无人机交通管理；策略；法规；解决方案
一、 引言
根据国际民航组织（International Civil Aviation Organization, ICAO）定义， “航空器（Aircraft）”是“能从空气的反作用而不是从空气对地面的反作用，在大气中获得支撑的任何机器”；而“没有机载驾驶员操控的航空器”统称为“无人驾驶航空器（Unmanned Aircraft, UA）”， “无人驾驶航空器及其相关要素”统称为“无人驾驶航空器系统（Unmanned Aircraft System, UAS）”[1]。随着民用无人驾驶航空器（简称为“无人机”，即UAS）的生产和应用在全球范围内呈现蓬勃发展态势，无人机潜在的安全问题逐渐暴露出来，不仅影响空中交通安全，而且危及地面人员生命财产安全，亟待加强监管。由于无人机在性能指标、操控方式和任务用途等维度都具有多样性，对民用无人机需采取分类监管方式。值得注意的是，对民用无人机的监管涉及生产领域和应用领域，在不同领域监管的侧重点不同，作为监管前提的民用无人机分类不应采用统一标准。
民用无人机的安全隐患和种种问题最终将在民用无人机应用过程中的交通管理层面集中反映；换言之，民用无人机交通管理策略是实现民用无人机应用监管的聚焦方向。近年来，以欧洲航空安全局（European Aviation Safety Agency, EASA）为代表的管理机构，纷纷启动了对于民用无人机交通管理策略的探索、研究，试点论证，甚至局部推行等工作。早在2008年，EASA即颁布了最大起飞全重小于150kg的UAS运营规章，即（EC）No 216/2008。但随着欧洲民用UAS的快速发展，（EC）No 216/2008碎片化问题凸显，一方面不能涵盖对UAS全部门类的监管，另一方面阻碍了UAS跨国界运行。2015年，EASA颁布了《无人机运营规章框架说明》，基于对无人机设计制造和运行风险的综合评估，提出包括开放（open）、特许（specification）和审定（certification）3个级别的监管规章框架[2]。2017年，EASA颁布了更为细致的开放类和特许类UAS运营规章框架说明，并计划在2018年出台正式规章[3]；同年，针对无人机低空隔离空域运行，EASA提出名为“U-Space（UAS-Space）”的解决方案，并开展了名为“DREAMS（Drone Enhanced Airspace Management System）”的研究项目。本文对上述内容进行了总结、梳理和提炼，旨在为制定和完善我国民用无人机交通管理策略提供参考和借鉴。
二、EASA策略现状及展望
（一） 法规框架及发展路线
EASA根据颁布的《Notice of Proposed Amendment 2017-05 (A)，Introduction of a regulatory framework for the operation of drones-Unmanned aircraft system operations in the open and specific category》，针对开放类UAS运行（低空，VLOS，一人同时仅操控一架UA），围绕运行限制、遥控驾驶员资质要求、飞机系统技术要求三方面提出交通管理法规，详见表2-1；针对特许类UAS运行，提出基于风险评估和风险缓解的交通管理法规，风险评估方法及风险缓解措施制定推荐采用无人驾驶航空器规则制定联合体（Joint Authorities for Rulemaking on Unmanned Systems, JARUS）的SORA方法，详见图2-1。对于特许类UAS运行，运营人可引用EASA认可的标准场景进行风险评估，如评估结果为低风险，采用向管理当局提交“声明（declaration）”形式获得特许，如评估结果为高风险，采用由管理当局“授权（authorisation）”形式获得特许；还可通过持有含有特惠条款的轻型UAS运营证书（Light UAS Operator Certificate, LUC）进行自我“授权”。
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表2-1 EASA开放类UAS交通管理法规（摘自NPA 2017-05(A)） |
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UAS 类别 |
UAS等级 |
最大起飞全重/焦耳 |
人群距离 |
最大飞行高度 |
遥控驾驶员能力 |
遥控驾驶员年龄 |
主要技术要求 （CE标识） |
UAS登记注册 |
电子识别（Electronic Identification, EI）与地理围栏（Geofencing, G） |
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A1人群上空飞行 |
私人制造 |
<250g |
在无关人群上空飞行（不能在集会人群上空） |
<50米 |
使用说明书 |
无限制 |
不需要 |
不需要 |
不需要 |
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玩具监管要求，无锐利的边缘，使用说明书 |
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C0 |
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C1 |
<80J 或 900g |
<120米，或者在业主请求下不高于建筑物之上50米 |
使用说明书及在线培训测试 |
年满14岁或有监督人 |
动能要求，无锐利边缘，可选择高度限制，使用说明书 |
运营人 |
若配有大于5MP的镜头或者音频传感器，则须EI；若运行空域须要，则EI 和G。 |
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A2靠近人群飞行 |
C2 |
<4kg |
意图接近无关人群但保持安全距离（旋翼无人机大于20米；固定翼无人机大于50米） |
<120米，或者在业主请求下不高于建筑物之上50米 |
使用说明书及合格证书（具备理论资质和通过批准中心测试） |
年满16岁或有监督人 |
机械强度，失联管理，可选择高度限制，使用说明书 |
运营人和无人机 |
须要 |
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A3远离人群飞行 |
C3 |
<25kg |
飞至无关人员一般不会出现的区域
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<120米，或者在业主请求下不高于建筑物之上50米 |
使用说明书及在线培训测试 |
年满16岁或有监督人 |
失联管理，可选择高度限制，使用说明书 |
运营人和无人机 |
若运行空域须要，则EI 和G。 |
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C4 |
除以上要求，还要和城市、人群聚集区和机场边界保持安全距离
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操作指引，使用说明书 |
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私人制造 |
不需要 |
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图2-1 SORA示意图
（二）解决方案（U-Space）
2016年11月，欧盟在波兰召开的UAS高级别会议上提出，围绕UAS潜在的应用市场发掘，建立完善监管法规体系是一方面，针对适用于UAS的空域分类规划使用问题也需要迅速采取行动；并针对UAS低空空域使用（尤其是城市上空）提出“U-Space”概念。2017年4月，U-Space概念蓝图草案提交到欧盟，该蓝图将作为欧洲ATM融合UAS计划的附录计划在2017年底被欧盟采纳，并纳入欧洲单一天空计划（The Single European Sky ATM Research, SESAR）。
U-Space提出了一套全新空域服务和特殊空域使用程序，以支撑大数量级的UAS运行满足安全、高效、安保要求，发展路线分为4个阶段：
（1）基础服务阶段（Foundation Services,U1）:具备登记（e-Registration）、身份识别（e-Identification）、预战术阶段地理围栏设置（Pre-tactical Geofencing）能力。
（2）初始服务阶段（Initial Services,U2）:具备与空中交通管制流程交互（Procedural Interface with ATC）、飞行动态监视（Monitoring）、战术阶段地理围栏设置（Tactical Geofencing）、飞行计划管理及追踪（Flight-Planning Management and Tracking）、提供气象信息（Weather Information）能力。
（3）高级服务阶段（Advanced Servcices,U3）:初始服务能力提升阶段。
（4）全域服务阶段（Full Services,U4）：高级服务能力的完善阶段。
在服务U-Space 的DREAMS项目中，所设计的U-Space数据交互平台需要采集、处理、分发包括气象数据、空域数据、航行通告数据、地形障碍物数据、人口密度数据、通信导航监视设施数据、航空器飞行数据在内的多种动静态数据，如图2-2所示。
图2-2 DREAMS示意图
三、对我国的启示
我国的民用无人机交通管理策略属于空中交通管理（ATM）范畴：在战略层面主要应解决空域分类和划设问题，确定民用无人机可飞空域、禁飞空域和限飞空域的四维边界和相关空域属性；在战术层面主要应解决差异化空中交通服务问题。
（1）总体而言，民用无人机交通管理可分为两类运行场景：一是与现行有人机融合运行，应适应现行空中交通管理规则；二是与现行有人机隔离运行，应成为现行空中交通管理规则的扩充。相应地，民用无人机交通管理法规体系所依照的分级监管政策，可划分为：开放、特许和审定三级。针对轻小型无人机在隔离空域保持与人群安全距离的视距内低高度一人同时仅操控一架UA运行，可采取开放级监管政策；针对与现行有人机融合运行的，必须采取现行审定级监管政策；其他场景基于风险评估和风险缓解程序可采取特许级监管政策。
（2）针对低空空域多架无人机运行场景，交通管理解决方案出现较多，且日臻成熟。以安全（safety）、安保(security)、效率(efficiency)、效能 (effectiveness)、灵活性（scalability）和私密性（privacy）为目的，其基本的交通管理服务包括民用无人机及驾驶员在线登记注册管理（Registration）、基于通信（Communication）的合作目标身份认证与动态追踪，以及静态地理围栏（Geofencing）等内容；而后续逐步拓展的服务包括飞行计划审批和冲突预测、地理围栏及可飞空域动静态划设优化、合作目标的冲突探测（包括机对机、机对地、机对空域边界）和航线动态规划、容流管理、天气风力预报及探测、面向各类相关方的多形式信息发布，以及大数据存储、备份、统计与分析。
参考文献：
[1] ICAO. Unmanned aircraft systems (UAS) [S]. Montreal: ICAO, 2011.
[2] Advance Notice of Proposed Amendment 2015-10，Introduction of a regulatory framework for the operation of drones[S].Cologne: EASA,2015.
[3] Notice of Proposed Amendment 2017-05 (A)，Introduction of a regulatory framework for the operation of drones-Unmanned aircraft system operations in the open and specific category[S].Cologne: EASA,2017.
