我国民用无人机空中交通管理策略
摘要：2017年，是我国民用无人机产业步入快车道的元年！我国民用无人机生产应用领域的快速发展，需要我国的民用无人机空中交通管理策略，既要确保运行安全、安保底线，更要站上推进产业健康发展、实现“交通强国”国家战略的新高度。借鉴国际经验，结合我国国情，我国民用无人机空中交通管理应当：从国家安全、民航安全、公共安全角度界定管理权属；以“管放结合”为指导思想，基于分类监管政策，放开开放类，管好特许类，放眼审定类；在战略层面主要解决空域分类和划设问题，在战术层面主要解决差异化空中交通服务问题；近期重点实现登记注册、通信监控，以及静态地理围栏功能，远期逐步进行功能拓展；以从概念、到技术、到标准、到政策法规和解决方案为路径，先易后难，分步实施，逐步走出现实误区，构建完备的管理体系。目前，民航局已启动适应轻型民用无人机低空隔离运行交通管理需要的流程设计及技术支持系统研究试点工作。在世界航空载运工具从有人机到无人机变革进程中，我国在民用无人机生产应用领域世界领先，对民用无人机的运行管控水平也不输欧美，应当把握机遇，打出民用无人机产业“中国制造”的亮丽名片！
关键词：民用无人机；空中交通管理；策略；技术支持系统
一 、引言
随着民用无人驾驶航空器（简称为“民用无人机”）生产和应用在全球范围内呈现蓬勃发展态势，我国成为民用无人机研发制造大国（大疆创新已占到全球消费级多旋翼无人机市场份额的70%），民用无人机在社会生产和生活中发挥的作用也越来越广泛。2017年，成为我国民用无人机产业步入快车道的元年！
2017年7月，国务院颁布《新一代人工智能发展规划》，其中提到：重点突破无人机飞行控制等关键技术；发展消费类和商用类无人机、无人船，建立试验鉴定、测试、竞技等专业化服务体系，完善空域、水域管理措施。在无人机、语音识别、图像识别等优势领域加快打造人工智能全球领军企业和品牌[1]。2017年8月，京东、顺丰同期宣布：无人机快递时代到来！京东发布首款可用于支、干线运输的倾转旋翼无人机VT1，具备200公里以上飞行距离、200公斤以上起飞重量；从终端配送到干支线运输，无人机智能化物流网络正在迅速落地。顺丰推出包括四轴多旋翼机型、倾转旋翼机型在内的多款无人机，最大有效载重在5-25公斤之间，最大载重飞行距离在15-100公里之间；“大型有人运输机+支线大型无人机+末端小型无人机”三段式空运网快速铺开。2017年9月，农业部、财政部、中国民用航空局联合发布《关于开展农机购置补贴引导植保无人飞机规范应用试点工作的通知》，为引导植保无人飞机（亦称农用遥控飞行喷雾机）技术开发和规范应用，助力农业绿色发展，决定选择部分省份开展以农机购置补贴引导植保无人飞机规范应用试点工作[2]。2017年12月，工信部正式发布《关于促进和规范民用无人机制造业发展的指导意见》，提出：推进统一管控平台建设，建立完善标准体系和检测认证体系，大力促进两化融合及军民深度融合发展，强化产业竞争优势，促进我国民用无人机制造业健康发展。发展目标为：到2020年，民用无人机产业持续快速发展，产值达到600亿元，年均增速40%以上；到2025年，民用无人机产值将达到1800亿元，年均增速25%以上[3]。
我国民用无人机生产制造领域的异军突起，替代有人机开展通用航空、甚至运输航空的广阔前景，宣告了我国民用无人机产业作为新业态主力军，步入快速发展战略机遇期的到来！另一方面，在民用无人机生产应用领域快速发展的同时，民用无人机潜在的安全、安保问题逐渐暴露出来。我国企业生产制造的民用无人机多次出现在国外媒体不安全事件的报道中；在国内也存在民用无人机在国家重要设施上空飞行和坠落影响地面安全的情况，2017年上半年民用无人机干扰机场航班起降事件更是在多地频繁发生。如何加强民用无人机管控，让民用无人机安全、有序地飞起来、用起来，成为相关监管机构的棘手问题。特别是民用无人机的安全隐患和种种问题最终将在空中交通管理层面集中反映；研究确立我国民用无人机空中交通管理策略是实现民用无人机有效管控的当务之急。
二、我国民用无人机空中交通管理的现实误区
相较于有人航空器，无人机在产品设计和运行环境方面都更具多样性。完备的民用无人机空中交通管理体系，应在分类监管的框架下，经历从概念、到技术、到标准、到政策法规和解决方案等各个阶段，逐步形成。面对突如其来的民用无人机安全、安保问题，我国多地在民用无人机空中交通管理实践中存在以下现实误区：
误区一：政出多门，以偏概全。
民用无人机空中交通管理活动涉及空域许可、任务审批、计划报备、动态监控、飞行干预甚至反制等多个环节。目前，全国多地包括军航管制部门、民航当局、地方公安等众多管理主体，从各自权责出发，围绕民用无人机空中交通管理，纷纷主动或被动“发声”，出现政出多门、甚至以偏概全的现象。导致广大无人机飞手和运营人遇到具体问题，反而经常面临要么没人管、要么都来管的窘境，无所适从。
误区二：分类标准，拿来就用。
民用无人机数量多、应用广、种类丰富，分类管理是民航发达国家和地区解决民用无人机管控的普遍思路。但目前全国多地针对民用无人机空中交通管理，往往采用简单划一的分类方式，比如简单以无人机性能指标（特别是重量）进行分类管控。这就好比在高速公路上，不是管理限速多少，而是管理车辆最大速度性能——跑题了。事实上，民用无人机的分类标准，除了面向空中交通管理的特定标准，还包括面向无人机生产制造的工业分类标准、面向无人机适航审定的功能性能分类标准、面向无人机运营人的用途任务分类标准、面向无人机驾驶员的培训资质分类标准等等。不可能采用一套标准，管理所有问题。
误区三：禁飞区划设，简单粗犷。
在无人机干扰机场航班起降事件频繁发生的严峻形势下，目前我国多地颁布了在机场净空保护区域内禁止无人机飞行的公告。为限制机场附近静止障碍物高度，国际民航组织附件14推荐划设障碍物限制面，以三维锥形面空间区域来表征；而由于历史原因，我国的做法是将这一三维锥形面空间区域简化为二维水平范围并外扩，划设民用机场净空保护区域，包括距机场跑道中心线两侧各10公里、跑道两端各20公里以内的区域。无人机属于移动目标，用限制静止障碍物的区域来限制小型移动目标，欠缺科学性；无人机禁飞区应采用三维甚至四维空域属性表征，用简单的二维水平范围并外扩来全面禁飞，欠缺合理性；民用机场净空保护区域至少800平方公里（以单跑道机场测算），目前全国很多大中城市在此范围内高楼林立，如此大范围地禁止低于楼宇高度的轻型无人机飞行，不利于社会经济发展。
误区四：事前准备不足，事后反应过度。
2017年以来，无人机安全、安保问题井喷式爆发；由于事前准备不足，全国各地的防控措施往往矫枉过正、反应过度。典型事例包括：遇有无人机在机场附近飞行的举报，未经充分核实即采取大范围航班返航备降措施，造成社会、经济负面影响；未经充分测试论证，即盲目采信甚至上马基于无线电压制的无人机反制装备，有可能干扰正常的无线电频谱使用；在民用机场净空保护区域内采取人防战术，密集设置观察岗、瞭望哨，采用原始方式动用过多人力物力开展无人机防范。
三、我国民用无人机空中交通管理策略
（一） 国际民用无人机空中交通管理经验借鉴
近年来，从ICAO（国际民航组织）到JARUS（无人驾驶航空器规则制定联合体），从美国到欧洲，从NASA（美国国家航空航天局）、Boeing（波音公司）、Thales（泰雷兹公司）到新加坡南洋理工大学，在国际政府间组织和非政府组织层面、民航发达国家和地区层面，以及工业界和学术界层面，纷纷开展了民用无人机空中交通管理策略的探索、研究、试点论证，甚至局部推行工作[4-9]。ICAO从顶层概念层面确立了民用无人机交通管理策略需要针对2类运行场景采取不同方式：一是与现行有人机融合运行；二是与现行有人机隔离运行。欧美等民航发达国家和地区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，已颁布或即将颁布交通管理法规；针对无人机低空隔离空域运行，美国提出名为“UTM”的解决方案，欧洲提出名为“U-Space”的解决方案。
（二）我国民用无人机空中交通管理顶层设计
目前，我国民用无人机空中交通管理在管理权属界定、分类管控思路、战略活动、战术活动等方面存在现实误区，容易导致在管理实践中“一管就死，一放就乱”，尚没有有效解决民用无人机安全、安保问题，难以满足民用无人机产业健康发展需要。亟需走出现实误区，逐步建立我国民用无人机空中交通管理体系。笔者借鉴国际经验，提出如下顶层设计：
1.管理权属界定
民用无人机飞行活动可能造成的危害有三类：在军地重要设施上空飞行，危及国家安全；与空中其他民用航空器相撞，危及民航安全；坠地，损害地面人员生命财产，危及公共秩序和公共安全。以一项管理事务应由一家管理主体负责为原则，清晰界定管理权属：危及国家安全的，军方管；危及民航安全的，民航管；危及公共安全的，公安管。
2.分类监管政策
以“管放结合”为指导思想，基于运行场景分类，分别采取开放、特许、审定的分类监管政策，放开开放类，管好特许类，放眼审定类。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无人机运行，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。
3.战略战术任务
在战略层面主要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；在战术层面主要解决差异化空中交通服务问题。
4.近期远期功能
近期重点实现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，以及静态地理围栏等功能；远期逐步实现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等功能。
（三）我国民用无人机空中交通管理实施规划
采取“三步走”规划，先易后难，逐步解决：
第一阶段：适应轻型（250g到7kg）民用无人机低空隔离运行交通管理需要。
建立轻型民用无人机空中交通管理机制、模式及流程，融合搭建初级行业民用无人机空中交通管理平台，提供无人机登记注册、通信监控、地理围栏划设等基础的信息服务，实现对无人机特许飞行任务、计划的管理功能，重点适应轻型（250g到7kg）无人机低空隔离运行交通管理需要。
第二阶段：适应小型（7到25kg）民用无人机低空隔离运行交通管理需要。
逐步形成无人机低空隔离空域作业飞行空域（航线）规划、调配和监视能力，升级行业民用无人机空中交通管理平台，适应小型（7到25kg）作业类无人机低空隔离运行交通管理需要。
第三阶段：研究大型（25kg以上）民用无人机空中交通管理需要。
研究大型无人机（25kg以上）在我国的运行及空中交通管理保障办法；研究行业民用无人机空中交通管理平台与传统空中交通管理系统的融合问题。
四、我国轻型民用无人机低空隔离运行交通管理流程及技术支持系统
近年来，轻小型无人机飞行活动快速增长，形式多样、用途繁多，对其进行有效的空中交通管理是亟需解决的现实问题。2017年，民航局在深圳地区启动了适应轻型民用无人机低空隔离运行交通管理的流程设计及技术支持系统研究和试点工作。
（一） 我国轻型民用无人机低空隔离运行交通管理流程设计
如图4-1所示。
图4-1 轻型民用无人机低空隔离运行交通管理流程示意图
（二） 我国轻型民用无人机低空隔离运行交通管理技术支持系统
针对第一阶段适应轻型民用无人机低空隔离运行交通管理需要，试点系统（民用无人机空中交通管理信息服务系统，UTMISS）已完成开发，即将上线运行，并旨在提供行业技术支持系统示范。UTMISS面向深圳地区真高120米以下低空空域，以格栅方式划设呈现轻型民用无人机开放飞行空域、特许飞行空域、禁飞空域的静态地理围栏；通过协调引接行业内外现有系统数据，实现民用无人机及驾驶员在线登记注册管理，以及对于合作目标的身份认证与动态追踪功能；同时，配套民用无人机特许飞行安全评估办法的研究及制定，提供民用无人机特许飞行任务及计划的智能化管理服务。试点系统设计示意如图4-2、图4-3所示。试点系统主要界面及功能示意如图4-4至图4-8所示。
图4-2 UTMISS架构示意图
图4-3 UTMISS数据结构与流程示意图
图4-4 UTMISS管理端界面示意图
图4-5 UTMISS飞行任务计划管理界面示意图
图4-6 UTMISS登记注册界面示意图
4-7 UTMISS动态追踪界面示意图
图4-8 UTMISS基于格栅化的地理围栏界面示意图
五、 结束语
党的十九大作出了中国特色社会主义进入新时代、我国社会主要矛盾已经转化为人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾等重大政治论断。围绕“深化供给侧结构性改革”提出“加快建设制造强国，加快发展先进制造业，推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合”；围绕“加快建设创新型国家”提出“创新是引领发展的第一动力，是建设现代化经济体系的战略支撑”。
民用无人机产业的健康发展，既体现了中国特色社会主义新时代特征，也是满足人民日益增长的美好生活需要的切实抓手，更是深化供给侧改革、建设创新型国家的具体标志。当前，世界航空发展正在经历一场“从无到有”（民用无人机生产应用从无到有）、“从有到无”（通用航空、运输航空载运工具从有人机到无人机）的深刻变革。由于历史原因，在有人机领域，我国始终是处于追赶欧美等航空强国的地位；令人欣喜的是，在方兴未艾的民用无人机领域，我国在民用无人机生产及应用方面已处于世界领先地位，在民用无人机管控方面也不输于欧美等航空强国，基本处于同一起跑线上。因此，我国民用无人机空中交通管理策略既要确保运行安全、安保底线，更要站上推进民用无人机产业健康发展、实现“交通强国”国家战略的新高度！我国在世界航空“从无到有”、“从有到无”的变革中，应当把握机遇，打出民用无人机产业“中国制造”的亮丽名片！
参考文献：
[1]国务院.新一代人工智能发展规划[Z].2017.
[2]农业部农业机械化管理司.农业部办公厅财政部办公厅中国民用航空局综合司关于开展农机购置补贴引导植保无人飞机规范应用试点工作的通知[Z].2017.
[3]工业和信息化部.工业和信息化部关于促进和规范民用无人机制造业发展的指导意见[Z].2017.
[4] ICAO. Unmanned aircraft systems (UAS) [S]. Montreal: ICAO, 2011.
[5] ICAO.Doc 10019 AN/507- Manual on Remotely Piloted Aircraft Systems (RPAS) [S].1st ed. Montreal: ICAO, 2015.
[6] ICAO.RPASP/6-WP/2-Remotely Piloted Aircraft Systems (RPAS) Concept of Operations for International IFR Operations [S],Montreal:ICAO,2016.
[7]Summary of Small Unmanned Aircraft Rule (Part 107)[S]. Washington: FAA, 2016.
[8] Advance Notice of Proposed Amendment 2015-10，Introduction of a regulatory framework for the operation of drones[S].Cologne: EASA,2015.
[9] 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.
