未來(lái)空管對(duì)無(wú)人機(jī)的監(jiān)視與服務(wù)探討

摘 要：目前，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，對(duì)無(wú)人機(jī)這種快速、廉價(jià)的飛行手段需求也與日俱增。隨著我國(guó)中低空開(kāi)發(fā)政策的進(jìn)一步推進(jìn)，我國(guó)無(wú)人機(jī)的應(yīng)用發(fā)展將迎來(lái)一個(gè)高速增長(zhǎng)期。然而，隨著無(wú)人機(jī)的快速發(fā)展，在現(xiàn)行的空中交通管理中卻帶來(lái)了較大的影響，主要體現(xiàn)在監(jiān)控難度大，非法、違規(guī)飛行較多?？罩薪煌ü芾聿块T大多處于被動(dòng)指揮，難以對(duì)無(wú)人機(jī)活動(dòng)實(shí)施動(dòng)態(tài)管控，給正常的空中交通運(yùn)輸帶來(lái)了極大的安全隱患。有鑒于此，我國(guó)現(xiàn)行空管體系急需一套行之有效的無(wú)人機(jī)空中交通監(jiān)控系統(tǒng)和管理辦法，一方面繼續(xù)為現(xiàn)行的空中交通運(yùn)輸提供安全有效的服務(wù)，另一方面通過(guò)對(duì)無(wú)人機(jī)飛行的有效監(jiān)視，提高安全保障能力，同時(shí)也可為無(wú)人機(jī)飛行提供各種空中交通信息服務(wù)，從而為我國(guó)無(wú)人機(jī)的發(fā)展提供有力保障。文章正是以此為目的對(duì)無(wú)人機(jī)的監(jiān)視和信息反饋進(jìn)行了探討和研究。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)；監(jiān)視技術(shù)；服務(wù)

引言

無(wú)人機(jī)——在《民用無(wú)人駕駛航空器系統(tǒng)駕駛員管理暫行規(guī)定（AC-61-FS-2013-20）》中定義無(wú)人駕駛航空器（UA：Unmanned Aircraft），是一架由遙控站管理（包括遠(yuǎn)程操縱或自主飛行）的航空器，也稱遙控駕駛航空器（RPA：Remotely Piloted Aircraft）。而無(wú)人機(jī)系統(tǒng)（UAS：Unmanned Aircraft System），也稱無(wú)人駕駛航空器系統(tǒng)（RPAS：Remotely Piloted Aircraft Systems），則是指一架無(wú)人機(jī)、相關(guān)的遙控站、所需的指令與控制數(shù)據(jù)鏈路以及批準(zhǔn)的型號(hào)設(shè)計(jì)規(guī)定的任何其他部件組成的系統(tǒng)。

目前，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，對(duì)無(wú)人機(jī)這種快速、安全、廉價(jià)的飛行手段需求也與日俱增。從市場(chǎng)總體需求情況看，根據(jù)美國(guó)等先進(jìn)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，按價(jià)值量計(jì)算，中空長(zhǎng)航時(shí)、高空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)的市場(chǎng)需求總量占總市場(chǎng)需求量的約60%；按數(shù)量計(jì)算，民用無(wú)人機(jī)的市場(chǎng)需求占總需求量的12%，微小型無(wú)人機(jī)占69.5%。而這四類飛機(jī)中，除了高空長(zhǎng)航時(shí)飛機(jī)外，其他無(wú)人機(jī)平臺(tái)的研制難度都不大。而隨著我國(guó)中低空開(kāi)發(fā)政策的進(jìn)一步推進(jìn)，我國(guó)無(wú)人機(jī)的應(yīng)用發(fā)展將迎來(lái)一個(gè)高速增長(zhǎng)期。

然而，隨著無(wú)人機(jī)的快速發(fā)展，在現(xiàn)行的空中交通管理中卻帶來(lái)了較大的影響，主要體現(xiàn)在監(jiān)控難度大，非法、違規(guī)飛行較多；無(wú)人機(jī)未要求強(qiáng)制安裝二次雷達(dá)應(yīng)答機(jī)或者自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視設(shè)備；無(wú)人機(jī)系統(tǒng)在執(zhí)行飛行任務(wù)時(shí)也未要求與空管部門保持持續(xù)雙向無(wú)線電通訊；無(wú)人機(jī)使用人對(duì)其活動(dòng)缺少主動(dòng)申報(bào)，空中交通管理部門大多處于被動(dòng)指揮，難以對(duì)無(wú)人機(jī)活動(dòng)實(shí)施動(dòng)態(tài)管控，更無(wú)法提供空中交通服務(wù)。當(dāng)前，我國(guó)空管單位主要依靠正常航班機(jī)組發(fā)現(xiàn)、民眾舉報(bào)等形式獲取無(wú)人機(jī)使用信息，給正常的空中交通運(yùn)輸帶來(lái)了極大的安全隱患。

有鑒于此，我國(guó)在空管體系急需一套行之有效的無(wú)人機(jī)空中交通監(jiān)控系統(tǒng)和管理辦法，一方面繼續(xù)為現(xiàn)行的空中交通運(yùn)輸提供安全有效的管制服務(wù)，通過(guò)對(duì)無(wú)人機(jī)飛行的有效監(jiān)視，提高安全保障能力。而另一方面可將相應(yīng)空域內(nèi)的監(jiān)視信息反饋給無(wú)人機(jī)，從而為無(wú)人機(jī)的自主避讓提供參考。文章正是以此為目的對(duì)無(wú)人機(jī)的監(jiān)視和信息反饋進(jìn)行探討和研究。

1 無(wú)人機(jī)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)分析

自1913年世界上第一個(gè)自動(dòng)駕駛儀誕生以來(lái)，無(wú)人機(jī)技術(shù)受到越來(lái)越多國(guó)家的青睞和重視。目前從事研究和生產(chǎn)無(wú)人機(jī)的有美國(guó)、法國(guó)、俄羅斯、日本、以色列、英國(guó)、中國(guó)和南非等30多個(gè)國(guó)家，無(wú)人機(jī)基本型號(hào)數(shù)量已增加到300多種。隨著信息通信技術(shù)的快速演進(jìn)和網(wǎng)絡(luò)的普及，無(wú)人機(jī)技術(shù)也在原來(lái)的基礎(chǔ)上獲得了突破性的發(fā)展。無(wú)人機(jī)以其成本低，費(fèi)效比好，無(wú)人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)，生存能力強(qiáng)，機(jī)動(dòng)性能好，使用方便得到了廣泛的應(yīng)用，并已經(jīng)深刻影響到我們生活的方方面面。

1.1 現(xiàn)狀分析[2]

據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2011年，全世界共有51個(gè)國(guó)家、511家供應(yīng)商、54個(gè)國(guó)際聯(lián)合機(jī)構(gòu)參與無(wú)人機(jī)的研制生產(chǎn)，其中美國(guó)、以色列、俄羅斯等國(guó)處于領(lǐng)先水平。美國(guó)開(kāi)始的時(shí)間最早，投入的人力和財(cái)力最大，研制的型號(hào)多達(dá)幾十種，在歷次戰(zhàn)爭(zhēng)中積累了無(wú)人機(jī)應(yīng)用的豐富經(jīng)驗(yàn)，在無(wú)人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域一直處于領(lǐng)先地位。

亞太地區(qū)多個(gè)國(guó)家都與一些擁有先進(jìn)無(wú)人機(jī)技術(shù)的北約國(guó)家保持著密切聯(lián)系，這也使得亞太地區(qū)一些主要軍事國(guó)家的無(wú)人機(jī)研制和裝備進(jìn)展迅猛，越來(lái)越多的高技術(shù)、新概念無(wú)人機(jī)系統(tǒng)和技術(shù)開(kāi)始在亞太地區(qū)生根發(fā)芽。

我國(guó)研制無(wú)人機(jī)已有40多年的歷史，先后研制多種無(wú)人機(jī)。國(guó)內(nèi)無(wú)人機(jī)的研究發(fā)展在總體設(shè)計(jì)、飛行控制、組合導(dǎo)航、中繼數(shù)據(jù)鏈路系統(tǒng)、傳感器技術(shù)、圖像傳輸、信息對(duì)抗與反對(duì)抗、發(fā)射回收、生產(chǎn)制造和部隊(duì)使用等諸多技術(shù)領(lǐng)域積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，具備一定的技術(shù)基礎(chǔ)。在無(wú)人機(jī)平臺(tái)研發(fā)方面，軍工企業(yè)、院校和民營(yíng)企業(yè)都紛紛加入了無(wú)人機(jī)平臺(tái)的研發(fā)行列。盡管我國(guó)無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)近年來(lái)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，但從總體上說(shuō)，我國(guó)無(wú)人機(jī)裝備同發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有一定差距，還不能完全適應(yīng)高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)和民用航空安全的要求。

1.2發(fā)展趨勢(shì)分析[2]

1.2.1 平臺(tái)與載荷的深度融合

隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)與載荷技術(shù)的發(fā)展，以及用戶對(duì)尺寸、重量要求的不斷提高，無(wú)人機(jī)與功能載荷的集成度逐步提高，逐漸向深度融合的方向發(fā)展，出現(xiàn)了傳感器共通、信息共享、硬件共用、結(jié)構(gòu)共形、功能互為備份等新特點(diǎn)。

1.2.2 多樣化、系列化發(fā)展

隨著無(wú)人機(jī)系統(tǒng)在軍、民兩個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，無(wú)人機(jī)的優(yōu)勢(shì)愈為凸顯，無(wú)人機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展更為多樣，且呈系列化發(fā)展的趨勢(shì)。此外，多種無(wú)人機(jī)都開(kāi)展了系列化發(fā)展，滿足用戶在不同航程、不同空域、不同載荷能力間的個(gè)性化需求。

1.2.3 向集成化、多任務(wù)平臺(tái)發(fā)展

搭載不同的載荷，無(wú)人機(jī)可以完成不同的任務(wù)。為了更好地利用成熟的無(wú)人機(jī)平臺(tái)，無(wú)人機(jī)研制更為注重對(duì)多種載荷、多種任務(wù)的適應(yīng)性， 力求實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。

未來(lái)幾年里，全球民用無(wú)人機(jī)的市場(chǎng)需求將以年均近30%的速度快速遞增。我國(guó)無(wú)人機(jī)的發(fā)展將隨著技術(shù)的進(jìn)一步突破和我國(guó)中低空開(kāi)發(fā)政策的深入而得到迅猛發(fā)展。

2 無(wú)人機(jī)發(fā)展對(duì)空管的影響[3]

當(dāng)前，無(wú)人機(jī)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于國(guó)防和經(jīng)濟(jì)建設(shè)等多個(gè)領(lǐng)域，發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，但具有針對(duì)性的管理規(guī)定、法律法規(guī)相對(duì)發(fā)展較慢，尚未形成健康有序的發(fā)展環(huán)境。無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的制造、運(yùn)營(yíng)門檻低，用戶水平參差不齊，無(wú)人機(jī)操控員培訓(xùn)體系不健全，違法、違規(guī)飛行屢禁不止，嚴(yán)重?cái)_亂飛行秩序，危害公共安全。當(dāng)今世界發(fā)達(dá)國(guó)家的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)技術(shù)和管理不斷更新，我國(guó)仍處于追隨式發(fā)展階段。無(wú)人機(jī)飛行活動(dòng)作為一種新的空中交通服務(wù)對(duì)象，給空中交通管管制帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。

當(dāng)然新事物的發(fā)展都有其兩面性，有好的方面，也會(huì)存在不好的一面。無(wú)人機(jī)的發(fā)展也是如此，下面我們就來(lái)共同探討無(wú)人機(jī)發(fā)展對(duì)未來(lái)空管安全所帶來(lái)的兩個(gè)方面的影響。

無(wú)人機(jī)發(fā)展對(duì)提高空管安全的正面作用：

（1）在過(guò)去的幾十年中，航空技術(shù)的發(fā)展大大提高了系統(tǒng)安全性，機(jī)械故障等因素在民航飛行事故誘因中所占的比率越來(lái)越低，而人為（尤其是飛行員）因素的比率逐年提高（目前已達(dá)70～80%），今后隨著更多的先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于民航機(jī)，這一趨勢(shì)還將持續(xù)下去。這種狀況表明，靠繼續(xù)提高系統(tǒng)可靠性來(lái)改善民航機(jī)安全性的空間已經(jīng)很小，今后要進(jìn)一步降低民航飛行事故率，更關(guān)鍵的是要從消除飛行員人為因素入手。在這方面，無(wú)人機(jī)具有傳統(tǒng)有人機(jī)無(wú)可比擬的巨大優(yōu)勢(shì)。民航機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛后，因?yàn)闄C(jī)上沒(méi)有飛行員，在其飛行過(guò)程中，空管人員將不再通過(guò)傳統(tǒng)的語(yǔ)音通信與飛行員交流，而是直接以無(wú)線電信號(hào)與飛機(jī)聯(lián)系。在無(wú)人機(jī)起降階段，盡管塔臺(tái)人員與負(fù)責(zé)操控?zé)o人機(jī)起降的地面操作員之間需要一定的溝通，但由于二者通常位于地面，相互之間的通信與協(xié)同也比地空之間有保證。

（2）無(wú)人機(jī)自主感知規(guī)避技術(shù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用將大大提升未來(lái)空管安全保障能力。為了解決當(dāng)前無(wú)人機(jī)易發(fā)生空中碰撞的問(wèn)題，目前國(guó)外正在開(kāi)發(fā)高分辨率/高靈敏度的探測(cè)傳感器、快速自動(dòng)檢測(cè)與識(shí)別、自主規(guī)避控制等先進(jìn)技術(shù)并將其應(yīng)用于無(wú)人機(jī)，從而使無(wú)人機(jī)具備自主的“感知與規(guī)避”（sense and avoid）能力。其具體做法是：通過(guò)在無(wú)人機(jī)上安裝雷達(dá)、紅外、激光等傳感器，使其能夠及時(shí)探測(cè)、識(shí)別正在逼近的各種飛行器及其它障礙物，并在飛控系統(tǒng)的控制下進(jìn)行相應(yīng)的機(jī)動(dòng)規(guī)避，最終使無(wú)人機(jī)能夠繞過(guò)障礙物飛行，避免碰撞事故的發(fā)生。目前美國(guó)和歐洲在此領(lǐng)域的研究已經(jīng)取得了相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展，其技術(shù)成果正在走向?qū)嶋H應(yīng)用。此外，目前國(guó)外還在探討為各無(wú)人機(jī)地面控制站配備一定數(shù)量的觀測(cè)員。這類人員經(jīng)過(guò)專門培訓(xùn)，具備無(wú)人機(jī)系統(tǒng)設(shè)備的相關(guān)知識(shí)以及有人機(jī)飛行員、無(wú)人機(jī)操作員的操作技能，并且熟悉相關(guān)的航空法規(guī)。在無(wú)人機(jī)飛行或起降過(guò)程中，觀測(cè)員可協(xié)助操作員，加強(qiáng)空域環(huán)境的監(jiān)測(cè)，繞開(kāi)惡劣天氣空域并防止發(fā)生碰撞事故?；谶@一技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)類似于空中危險(xiǎn)接近等的不安全事件將大大減少，且出現(xiàn)這類事件后的危險(xiǎn)解脫程序因無(wú)需人工介入將變得更為有效和及時(shí)。

無(wú)人機(jī)對(duì)空管安全的負(fù)面影響：

目前世界民用無(wú)人機(jī)發(fā)展還處于起步階段，其技術(shù)尚未完全成熟，相關(guān)的航空法規(guī)也還有待完善，因此不可避免地會(huì)存在各種影響飛行安全的問(wèn)題：

（1）受當(dāng)前技術(shù)制約，現(xiàn)用的無(wú)人機(jī)難以及時(shí)感知規(guī)避障礙物導(dǎo)致空中碰撞的風(fēng)險(xiǎn)增加。無(wú)人機(jī)機(jī)載傳感器的視野較為狹窄，其環(huán)境感知能力比較有限，再加上數(shù)據(jù)鏈時(shí)間延遲、信號(hào)干擾等原因，致使地面操作員往往無(wú)法及時(shí)察覺(jué)并判明空域情況。此外，出于技術(shù)、成本等方面考慮，目前絕大多數(shù)無(wú)人機(jī)并沒(méi)有安裝“空中防撞系統(tǒng)”（TCAS，現(xiàn)代大、中型商用飛機(jī)已普遍配備）這類設(shè)備，無(wú)法通過(guò)信號(hào)詢問(wèn)/應(yīng)答的方式來(lái)對(duì)周邊空域保持監(jiān)測(cè)。因此當(dāng)無(wú)人機(jī)在空中飛行時(shí)，存在著與其它飛行物和地面高山、建筑發(fā)生碰撞的可能。在今后，隨著軍、民用無(wú)人機(jī)使用的不斷普及，空中飛行的無(wú)人機(jī)將不斷增多，這種情況也將會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重。例如2004年8月，一架德國(guó)軍方的“月神”無(wú)人機(jī)在阿首都喀布爾上空險(xiǎn)些與一架載客100余人的阿富汗客機(jī)相撞，雙方相距最近時(shí)僅2米，此事件被披露后曾在德國(guó)國(guó)內(nèi)引起軒然大波。

（2）現(xiàn)行的空管監(jiān)視手段不足，對(duì)無(wú)人機(jī)的有效探測(cè)與跟蹤較為困難。目前民航空管的監(jiān)視手段多使用一次雷達(dá)和二次雷達(dá)，一次雷達(dá)雖然屬于非相關(guān)的獨(dú)立發(fā)現(xiàn)監(jiān)視設(shè)備，但由于波長(zhǎng)和技術(shù)原因，對(duì)有效截面積較小，飛行高度較低，飛行速度較慢目標(biāo)的有效監(jiān)視還是不能勝任的，而二次雷達(dá)和現(xiàn)在全力發(fā)展的ADS-B都是一種半相關(guān)和全相關(guān)的監(jiān)視技術(shù)，要求機(jī)上裝有相應(yīng)的應(yīng)答設(shè)備，對(duì)現(xiàn)在大量沒(méi)有安裝應(yīng)答機(jī)的無(wú)人機(jī)來(lái)說(shuō)，根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)監(jiān)視。所以對(duì)管制員來(lái)說(shuō)，無(wú)人機(jī)飛行是處于非監(jiān)視狀態(tài)下的，這給空管飛行安全帶來(lái)極大的隱患。

（3）無(wú)人機(jī)操作者對(duì)GPS導(dǎo)航信號(hào)的依賴和缺乏對(duì)無(wú)人機(jī)現(xiàn)場(chǎng)情況的掌握而存在安全隱患。當(dāng)前大部分無(wú)人機(jī)主要采用全球定位（GPS）/慣性導(dǎo)航（INS）組合導(dǎo)航方式，因而對(duì)GPS導(dǎo)航信號(hào)高度依賴，而操作者對(duì)無(wú)人機(jī)的真實(shí)位置卻一無(wú)所知，由此會(huì)帶來(lái)了較大的安全隱患。例如2012年6月，美國(guó)德克薩斯州立大學(xué)的一個(gè)研究生團(tuán)隊(duì)在試驗(yàn)中，僅耗資約1000美元就研制出一套簡(jiǎn)易電子欺騙設(shè)備，通過(guò)發(fā)送虛假的GPS信號(hào)，成功劫持一架民用無(wú)人機(jī)。

3 未來(lái)空管對(duì)無(wú)人機(jī)的監(jiān)視手段探討

國(guó)際民航組織（ICAO）在其2015年發(fā)布的Doc 10019《manual on remotely piloted aircraff systems》第十章“偵測(cè)與避讓（detect and avoid-DAA）”中對(duì)無(wú)人機(jī)的偵測(cè)和避讓作出了定義：即“具備可視，可探測(cè)、偵測(cè)飛行沖突或其他危害的能力，并能采取相應(yīng)的避讓措施”。此功能的目的是確保無(wú)人機(jī)的安全飛行和使所有空域使用者在全空域飛行類中達(dá)到高度共存。同時(shí)規(guī)定RPA應(yīng)具有類似于有飛行員的飛機(jī)所具備的相應(yīng)技術(shù)和程序及功能，如使用一種或多種傳感器（如可視，可聞，可探測(cè)）和相關(guān)的偵測(cè)過(guò)程。這些相關(guān)的行動(dòng)都是為了避免危險(xiǎn)（例如，潛在的飛行沖突），目標(biāo)是確保特定的空域或操作的安全。最終要求無(wú)人機(jī)系統(tǒng)必須和現(xiàn)行有人駕駛的系統(tǒng)一樣安全，甚至更為安全。

而在我國(guó)，2009年民航局就頒發(fā)了《民用無(wú)人機(jī)空中交通管理辦法》和《關(guān)于民用無(wú)人機(jī)管理有關(guān)問(wèn)題的暫行規(guī)定》，2013年又頒發(fā)了《民用無(wú)人駕駛航空器駕駛員管理暫行規(guī)定》。隨著去年底《輕小型無(wú)人機(jī)運(yùn)行規(guī)定（試行）》的發(fā)布，無(wú)人機(jī)適用范圍和分類、無(wú)人機(jī)駕駛員資格等方面的規(guī)定進(jìn)一步清晰，無(wú)人機(jī)管理逐步完善?；灸芄芸匚磥?lái)一段時(shí)間內(nèi)民用無(wú)人機(jī)飛行的風(fēng)險(xiǎn)，包括國(guó)家安全、有人駕駛航空器的安全以及行人的安全。但對(duì)無(wú)人機(jī)飛行的監(jiān)視卻一直沒(méi)有相關(guān)指引和規(guī)定。

我國(guó)現(xiàn)在的空管監(jiān)視技術(shù)基本以具有獨(dú)立監(jiān)視能力（非相關(guān)監(jiān)視），即不依賴目標(biāo)提供信息的一次雷達(dá)和通過(guò)詢問(wèn)和飛機(jī)應(yīng)答獲得相關(guān)信息（半相關(guān)監(jiān)視）的二次雷達(dá)為主。隨著監(jiān)視技術(shù)的發(fā)展，近年來(lái)廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視ADS-B設(shè)備也逐步在我國(guó)空管監(jiān)視領(lǐng)域得到一定的應(yīng)用，而未來(lái)國(guó)際民航組織（ICAO）更將ADS-B確定為未來(lái)監(jiān)視技術(shù)發(fā)展的主要方向，國(guó)際航空界正在積極推進(jìn)該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用。此外，在機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視方面則以場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)和多點(diǎn)定位系統(tǒng)MLAT為主。而隨著多點(diǎn)定位的技術(shù)不斷成熟，廣域多點(diǎn)定位也正在研究和實(shí)驗(yàn)中。

一次雷達(dá)是通過(guò)向空中定向輻射電磁波，并檢測(cè)空中目標(biāo)對(duì)此電磁波的反射來(lái)確定目標(biāo)位置的，具有獨(dú)立監(jiān)視能力，即無(wú)需依賴目標(biāo)提供的信息來(lái)確定目標(biāo)，具有一定的防欺騙能力，這也正是一次雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)所在。但與二次雷達(dá)相比一次雷達(dá)存在沒(méi)有目標(biāo)識(shí)別碼和高度信息（除相控陣?yán)走_(dá)外）和易受氣象和地雜波干擾的缺點(diǎn)。因此在空管應(yīng)用中，其通常與二次監(jiān)視雷達(dá)合裝使用。另外一般空管現(xiàn)用的一次雷達(dá)多工作于S波段，其可檢測(cè)的目標(biāo)等效截面積要求大于2m2，故對(duì)小型無(wú)人機(jī)的檢測(cè)可說(shuō)是無(wú)能為力的，且測(cè)距精度在120m左右，定位精度也不能滿足無(wú)人機(jī)在繁忙空域的定位監(jiān)視要求。

目前二次雷達(dá)是我國(guó)民航空管系統(tǒng)必配的監(jiān)視設(shè)備之一。二次雷達(dá)和一次雷達(dá)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：SSR具有識(shí)別碼，可以和ATC/ATM系統(tǒng)中的飛行計(jì)劃相關(guān)聯(lián)，具有高度碼和應(yīng)急標(biāo)志等；受地雜波和氣象雜波的影響較??；以較小的發(fā)射功率實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)的探測(cè)距離。當(dāng)然也存在一些弱點(diǎn)：需要飛機(jī)安裝應(yīng)答機(jī)，對(duì)沒(méi)有安裝應(yīng)答機(jī)的無(wú)人機(jī)就無(wú)法監(jiān)視定位；目標(biāo)識(shí)別碼數(shù)量最大為4096種編碼；目標(biāo)密集時(shí)會(huì)出現(xiàn)因應(yīng)答碼的重疊和交織而無(wú)法解碼的現(xiàn)象；存在因異步干擾、多路徑反射而產(chǎn)生的虛假目標(biāo)；另外在應(yīng)答碼的防欺騙能力上也比較薄弱。

廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視ADS-B通過(guò)機(jī)載應(yīng)答機(jī)定時(shí)自動(dòng)以廣播形式發(fā)送本機(jī)的識(shí)別、位置、高度、速度等各類信息。ADS-B監(jiān)視技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要是建設(shè)成本低；可獲得的飛機(jī)信息較多。而缺點(diǎn)是因使用明碼保密性較差；另其防欺騙能力也較差；對(duì)載荷能力較低而沒(méi)有裝備應(yīng)答機(jī)的小型無(wú)人機(jī)則無(wú)法獲取其位置信息。

隨著我國(guó)中低空空域開(kāi)發(fā)政策的進(jìn)一步推進(jìn)，空管監(jiān)視建設(shè)政策也應(yīng)從原來(lái)的航路向空域轉(zhuǎn)移；從高空向中低空兼顧。在原有的監(jiān)視手段不能滿足新的空域監(jiān)視要求的情況下，我們必須加快對(duì)新一代監(jiān)視技術(shù)的研究與應(yīng)用，主要的目標(biāo)與方向是對(duì)全空域、全飛行目標(biāo)的覆蓋與監(jiān)視。我認(rèn)為未來(lái)我國(guó)空管監(jiān)視技術(shù)發(fā)展可考慮以下幾個(gè)方面：

全面發(fā)展應(yīng)用ADS-B這一新一代的監(jiān)視技術(shù)。根據(jù)《民航空管系統(tǒng)十二五發(fā)展規(guī)劃》，ADS-B的建設(shè)目標(biāo)是：完成全國(guó)范圍布局建設(shè)，完成ADS-B數(shù)據(jù)與雷達(dá)數(shù)據(jù)混合應(yīng)用，滿足運(yùn)輸航空與通用航空監(jiān)視需求；在西部地區(qū)部分航路航線8400米以上提供管制運(yùn)行所需的ADS-B雙重覆蓋，增強(qiáng)繁忙機(jī)場(chǎng)和復(fù)雜地形地區(qū)監(jiān)視能力。而隨著國(guó)際民航組織和我國(guó)無(wú)人機(jī)相關(guān)管理政策的進(jìn)一步深化，強(qiáng)制安裝應(yīng)答機(jī)的無(wú)人機(jī)將越來(lái)越多。利用ADS-B實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的監(jiān)視將變?yōu)榭赡堋?/p>

利用廣域多點(diǎn)定位技術(shù)進(jìn)行大空域監(jiān)視。近年來(lái)多點(diǎn)定位技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，在場(chǎng)面多點(diǎn)定位上國(guó)內(nèi)研究所和廠家都已有成型產(chǎn)品，在廣域多點(diǎn)定位領(lǐng)域的研究已進(jìn)入實(shí)驗(yàn)階段，故在ADS-B存在可欺騙性的情況下，引入廣域多點(diǎn)定位技術(shù)不失為對(duì)空域監(jiān)視的一個(gè)較好的補(bǔ)充手段。

對(duì)于一些無(wú)法裝載應(yīng)答機(jī)的小型無(wú)人機(jī)，ADS-B和廣域多點(diǎn)定位技術(shù)是無(wú)能為力的，要實(shí)現(xiàn)對(duì)這些低、小、慢目標(biāo)的監(jiān)視，我們必須引入一種新的全獨(dú)立非相關(guān)的監(jiān)視技術(shù)。無(wú)源雷達(dá)采用調(diào)頻廣播電臺(tái)等外部輻射源作為照射源，完成對(duì)目標(biāo)的照射。接收站接收目標(biāo)回波信號(hào)和直達(dá)信號(hào)，通過(guò)信號(hào)處理，完成目標(biāo)信息提取和定位（如圖1），與傳統(tǒng)雷達(dá)在作用距離、定位精度以及目標(biāo)跟蹤等多項(xiàng)性能指標(biāo)上具有相當(dāng)?shù)乃健Ｓ捎诩夹g(shù)體制、數(shù)據(jù)處理方面的特點(diǎn)，在對(duì)低空慢速目標(biāo)的跟蹤監(jiān)視方面具有更明顯的優(yōu)勢(shì)。

目前國(guó)際民航組織正推廣對(duì)未來(lái)靜態(tài)多基一次雷達(dá)（MPSR）的研究與應(yīng)用。所謂靜態(tài)多基雷達(dá)就是具有多個(gè)相連的發(fā)射接收單元（見(jiàn)圖2），他們身處各地，但同時(shí)向空中發(fā)射電磁波，各個(gè)發(fā)射接收單元既能接收自己發(fā)出的電磁波的回波，又能接收別的單元發(fā)射的電磁波的回波，而飛機(jī)表面一般會(huì)吸收一部分雷達(dá)波，折射一部分雷達(dá)波，正是被折射的那部分雷達(dá)波有可能被多基雷達(dá)的某個(gè)發(fā)射接收單元接收，從而發(fā)現(xiàn)和定位飛機(jī)。這對(duì)一些新型材料制作的無(wú)人機(jī)的監(jiān)視起到了較好的作用。

4 相關(guān)空域監(jiān)視信息向無(wú)人機(jī)的提供與應(yīng)用探討

隨著國(guó)際民航組織和我國(guó)無(wú)人機(jī)相關(guān)管理政策的進(jìn)一步深化，強(qiáng)制安裝應(yīng)答機(jī)的無(wú)人機(jī)將越來(lái)越多。利用ADS-B實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的監(jiān)視將變?yōu)榭赡堋５捎跓o(wú)人機(jī)加裝ADS-B應(yīng)答機(jī)需要成本，且搭載ADS-B應(yīng)答機(jī)會(huì)減少無(wú)人機(jī)載荷能力，提高飛行成本，故無(wú)人機(jī)控制者不一定自愿加裝ADS-B應(yīng)答機(jī)。所以，只有使無(wú)人機(jī)控制者在加裝ADS-B應(yīng)答機(jī)上獲得好處才能真正調(diào)動(dòng)其自愿安裝的動(dòng)力。如果空管能把所得到的空域監(jiān)視信息進(jìn)行處理，把合成處理好的某無(wú)人機(jī)相關(guān)空域的目標(biāo)監(jiān)視信息發(fā)送回給該無(wú)人機(jī)控制者，使其具有對(duì)周邊空域飛行情況的監(jiān)視能力，從而作出避讓等主動(dòng)處理操作，那就能真正給其帶來(lái)實(shí)際好處，從而調(diào)動(dòng)其主動(dòng)注冊(cè)和加裝ADS-B應(yīng)答機(jī)的意愿。下面讓我們來(lái)探討一下這一方式的可行性。

現(xiàn)在我國(guó)民航空管都安裝有多監(jiān)視源融合顯示的自動(dòng)化系統(tǒng)，且2016年將開(kāi)始全國(guó)范圍ADS-B地面站的布局建設(shè)，完成ADS-B數(shù)據(jù)與雷達(dá)數(shù)據(jù)混合應(yīng)用，所以構(gòu)建一套具有各種監(jiān)視手段的覆蓋全國(guó)的監(jiān)視信息網(wǎng)是指日可待的。故調(diào)取某一特定區(qū)域的空域監(jiān)視信息更如囊中取物。

美國(guó)聯(lián)邦航空管理局宣布，重量在0.55磅至50磅之間的無(wú)人機(jī)用戶必須在2016年2月19日之前登記注冊(cè)，2016年任何沒(méi)有登記的無(wú)人機(jī)被發(fā)現(xiàn)之后，用戶可能會(huì)面臨嚴(yán)厲的處罰，民事處罰金額可能高達(dá)2萬(wàn)7500美元。刑事處罰包括高達(dá)25萬(wàn)美元罰款和長(zhǎng)達(dá)三年監(jiān)禁。我國(guó)相關(guān)的管理規(guī)定相信很快也會(huì)出臺(tái)。有注冊(cè)就能和無(wú)人機(jī)用戶建立固定或臨時(shí)的通信聯(lián)系，就能把空管所獲得的相關(guān)區(qū)域監(jiān)視信息發(fā)送給無(wú)人機(jī)控制者，從而使其對(duì)飛行區(qū)域的飛行情況具有實(shí)時(shí)監(jiān)視能力，在緊急情況下采取避讓等措施。

可見(jiàn)，只要無(wú)人機(jī)機(jī)載ADS-B應(yīng)答機(jī)小型化相關(guān)技術(shù)得以發(fā)展和我國(guó)ADS-B地面站的全面建設(shè)實(shí)施，通過(guò)無(wú)人機(jī)ADS-B應(yīng)答機(jī)的廣播獲取其位置信息是可行的。同時(shí)，我國(guó)民航空管在獲得所有監(jiān)視信息并進(jìn)行融合處理后把相關(guān)空域的監(jiān)視信息回傳給無(wú)人機(jī)控制者從而使其具有該區(qū)域飛行情況的監(jiān)視能力也是可以辦到的。相信不久的將來(lái)我國(guó)無(wú)人機(jī)ADS-B監(jiān)視就會(huì)成為可能。

5 總結(jié)——進(jìn)一步深入研究的意義

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，無(wú)人機(jī)的應(yīng)用將會(huì)迎來(lái)一個(gè)迅猛的發(fā)展期，如何為將來(lái)飛行安全做好規(guī)劃是我民航空管不可回避的問(wèn)題，除了立法加強(qiáng)管理外，我們也要解決'看得見(jiàn)'的問(wèn)題--即空域監(jiān)視，上面我們已經(jīng)探討了一些監(jiān)視的方法與手段，但隨著社會(huì)和技術(shù)的發(fā)展，我們相信我國(guó)空管在無(wú)人機(jī)監(jiān)視與服務(wù)上還有很長(zhǎng)的一段路要去開(kāi)拓，故繼續(xù)深入研究民航空管無(wú)人機(jī)監(jiān)視與服務(wù)，提高未來(lái)空中交通管理安全保障能力具有深遠(yuǎn)的價(jià)值與意義。

參考文獻(xiàn)

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