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什么是无人机云系统?无人机云系统发展方向(4)

时间:2019-01-23 20:03来源:无人机世界 作者:中国通航
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第二种监管方式叫二次雷达,二次雷达由两部分组成,地面的雷达站问询机、机载端还有应答机组成。在“一问一答”过程中完成识别,并获得机载应答机的代码,飞机高度、速度等等内容。但是由于应答机的重量体积和成本的因素,一般只用于大中型无人机,小型无人机不太适合。

第三种方式就是ADS-B方式,ADS-B就是说常说的广播式自动监视系统,装配ADS-B应答机的无人机可以自动将位置、高度、速度,这些信息在一定范围内进行广播,从而实现被监视功能。

虽然目前ADS-B空中机载端的应答机,它的大小和重量可以说已经达到了无人机的基本需求,它的尺寸大小跟一张信用卡差不多,重量一百克左右,但是由于小型化之后,设备性能目前来看不太稳定,价格比较昂贵,所以这技术在无人机领域没有大范围的广泛的使用。

对于非合作目标,其实就是两个方面,一是探测,二是反制。

探测有频谱监测,低空雷达探测、声光监测等等方式。反制主要是分两种,一是干扰,二是摧毁。简单说就是说对非合作目标,第一要能够发现识别定位,第二个就是要能够干扰控制甚至摧毁它。

无人机云监管系统

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无人机云监管系统,简称无人机云系统,主要是针对合作无人机的一种监管手段。

云系统概念第一次出现在正式文件,是在2015年,民航局出台了《轻小型无人机运行规定(试行)》。完整定义是这样:无人机云系统,简称无人机云,是指轻小型民用无人机运行动态数据库系统,用于向无人机用户提供航行服务,气象服务等。对民用无人机运行数据包括运营信息、位置、高度、速度等等进行实时监测。接入系统的无人机应当及时上传飞行数据,无人机云系统对侵入电子围栏的无人机要具有报警功能。

文件也对云系统和云提供商明确了一些基本的要求,后来随着时间发展,又逐步制定了一些无人机围栏、无人机云系统接口数据规范等等标准规范,目前正在研究无人机云系统的数据规范,我们公司也作为起草单位正在参与过程中。作为无人机监管的有效手段,在云系统的建设方面,我国总体来讲应该算是走在世界前列的,无论从建设时间规模,还是设计理念,技术路线都是领先的。

现状是什么样的?自从2016年3月份,第一家云系统获得批准,到2018年年底,目前一共有九家云系统,其中有六家云系统和民航局的云交换系统,实现了数据的实时交换,最高峰时实时在线的并发无人机数量已经超过了一千架。

无人机云系统主要的功能特点

从云系统定义上就可以看出,云系统服务的对象、用户其实是分两大类,一类是作为管理方的,如民航局、空军、公安还有政府相关部门,另一方面是对无人机应用方,如无人机的生产厂家,运营企业、飞手,包括一些无人机个人用户。无人机云的相应功能,也分为管理功能和服务功能两大类。主要有以下几个方面:

第一是实时监视,对入云无人机的实时飞行状态进行监视,掌握无人机的位置、速度、高度各项参数指标,并用可视化的方式在系统上进行显示。同时还要把相关信息传递给民航局的云交换系统。在数据采集频率上,一般在人口稠密区要达到每秒一次以上,在非人口稠密区一般至少要达到30秒一次以上。假如网络信号中断,系统还要具备数据暂存功能,待网络恢复之后再续传,确保监视数据的连贯性。

第二是电子围栏,电子围栏是指为阻挡即将侵入特定区域的航空器,在相应的电子地理范围中划出的特定区域,并配合飞控系统,保障区域安全的软硬件系统。在民航局《无人机围栏》(行业标准MH/T2008-2017)中,对电子围栏的种类、数据类型、功能要求、在无人机系统和云系统中的要求等进行了明确的规定。电子围栏可以是长期的、永久的,比如机场的净空保护区,包括类似天安门这种重点位置;也可以是临时的,比如一些重要会议,重大赛事活动期间临时划设,这是临时的电子围栏。从另外一个角度,电子围栏可以是禁止进入的,也可以是禁止出来的。到底是哪种类型,它是要根据用户的实际需要来定义和修改。所以在我们云系统里面,电子围栏更多的告示告诉用户,到底是哪能飞,哪不能飞。

第三个功能特点是状态预警。有了实时位置,有了电子围栏,对用户的飞行行为进行分析评估,对违规行为及时提醒,就变成了云系统很重要的服务内容。比如你这架无人机即将接入限飞区或者禁飞区的时候,当接近距离到了一定程度时,云系统要自动给你报警,提示你,假如你继续再朝着限飞区或禁飞区飞,系统还要继续进行警告,同时要把相关的情况,及时通告到空军或者民航的相关部门,并把你的数据保存好,作为后续查证的工作依据。

第四个功能特点就是历史回放,不管是违规查证、还是可追溯性,系统内的无人机数据,按照民航局的要求,都是要长期保存的,无人机云系统数据都是永久保存的,为管理部门进行违规查处,提供数据支持,同时还可以为无人机厂家,包括一些保险机构提供一些相关的数据分析和保险理赔数据,支持和分析报告。

第五个功能特点就是飞手管理。去年8月31号,民航局颁发的民用无人机驾驶员管理规定,对民用无人机驾驶员的飞行经历问题进行了重新明确,要求民用无人机驾驶员的执照申请、改变等级、执照续审,都需要采用电子履历。电子履历主要来自云系统的记录,在对飞手飞行活动的监管过程中,实现飞行记录的登记和统计功能。我们已经按照民航局的要求进行升级,完全能够提供这方面的服务。

第六个方面的功能特点就是行业服务支持了,为行业应用提供平台和数据支持。比如农业植保领域,云系统对植保无人机主要起两方面的作用,一是未来你只要接到云系统,在相应的区域、高度内飞行,就不用再申报飞行计划了,这是一个非常便利的情况。第二是接入云系统之后,采集了你作业和飞行作业数据,你才能有资格领取植保农机补贴,这是两大功能。再比如,在无人机培训领域,为培训机构的教员、学员提供飞行过程中的监控,包括数据分析,以便教员学员能够更好的、有针对性的培训。

第七个方面,一般各家无人机云,都会提供一些额外服务,比如气象预报、保险、空域查询、飞行计划在线申报等等,算是增值服务,为用户提供更好的服务体验。
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下一步无人机云系统发展方向

首先是飞行服务更加完善,不管是面向政府部门还是无人机企业用户,特别是随着国家低空开放进程的推进,为用户提供方便、可靠、快捷的飞行服务,必然成为今后一段时间重点的努力方向。

无论是娱乐消费级,还是像农业植保、快递、物流、巡逻、巡检等等行业应用,不断的需求,将大力推动军方、民航、空管系统,包括各地方政府相关的个信息通道的打通,构建一体化的空中监视服务体系,必然是未来发展的一个重点。特别是在线空域申请、计划申报、航路规划、微气象服务等等,针对用户实际飞行需求的定制化服务,将通过与用户直接对接的各个云系统提供商,以免费或收费的形式提供给大家,满足不同客户的多样化需求。

其次是监管技术会越来越可靠。目前云系统对无人机的监管手段,主要还是靠 GPS、北斗等定位系统,再加上移动通信数据传输网络来实现。但是受到移动网络覆盖范围和高度影响,一百米以上,特别120米到150米以上高度信号不稳定,还有山区包括农村偏远地区,特别是农田区域内网络信号不稳定,造成数据无法稳定传输,这就影响了稳定可靠的无人机监管。而且由于通用的民用GPS精度都是米级的,差不多正正负5米的误差范围,所以监视的精准性、安全性不太够。随着RTK技术的广泛应用,可以达到厘米级的应用。包括未来的5G技术,我们的北斗卫星组网,因为北斗有个短报文功能,在你通信链路中断的时候,以短报文的形式继续维持位置服务,未来能够为用户提供着低成本高精度高可靠性的服务。

2017年下半年,中国移动、华为、相关的无人机云提供商,还有一些无人机的整机厂商,共同进行了低空联网无人机安全飞行测试,经过网络空间优化,4G信号可以覆盖到300米高度,5G信号可以覆盖到1000米以下,如果采用专用对空蜂窝通讯,可以覆盖到10000米以下特定航路空域。这个范围对未来的无人机的通信网络来说,足够用了,特别是在低空的领域。
 
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