大疆创新对于国内无人机安全飞行技术的若干思考

新闻2017-02-09

今年以来,国内连续发生多起无人机威胁或干扰民航班机起降的事件,经新闻媒体报道后引发广泛讨论。作为民用无人机行业内一家负责任的企业,大疆创新认为有必要在此时简单阐述一下我们的一些想法。

民用无人机时至今日尚属新生事物,如何更安全地飞行亦是一个全新课题。我们先来看看地面道路交通管理体系在我国是如何运作的,做一类比,以便于理解。

公安部交管局数据显示,截至2016年年中,我国各类机动车保有量达到2.85亿辆。理论上说,如此庞大数量的机动车行驶在道路上,对非机动车和行人随时构成潜在威胁,但我们看到,机动车驾驶依然是在可控范围内,分析其原因,主要有三。

首先,道路标识清晰,何处有路、何处能行驶机动车,各行其道,一目了然。当机动车道、非机动车道区分明显,任何一位遵纪守法的机动车驾驶员就不会把车随意开到非机动车道或人行道上。其次,红灯停绿灯行,机动车驾驶员在交通标识、信号灯等的帮助下,能具备基本判断力,避免事故发生。再次,我国机动车登记注册制度完善,每辆车配有唯一指向性的号牌,主要路口还设有俗称“电子眼”的道路摄像头,这样一来,即便发生交通事故,交管部门也可快速查找到肇事车辆和相关责任人。上述监管“组合拳”在平时对每位驾驶员来说也是一种监督和震慑。

大疆认为,我国针对无人机的管理,可借鉴地面道路交通管理体系的上述三方面举措,同时结合民用无人机和空域管理自身特点,完全可以做到规范化管理。

以下,从禁飞/限飞区域、载人飞机避让技术和注册登记监管三方面进行简要阐述

一、    禁飞/限飞区域

显而易见的是,三维空域较二维道路更显开阔,但也并非可以恣意随处穿行。那么,无人机到底哪里能飞、哪里不能飞?

市面上的大多数无人机产品都装有GPS或北斗等卫星定位模块,无人机可由此得知自身的实时位置和高度。以大疆的无人机产品为例,大疆为每一台产品配备有卫星定位模块,此外,在全球范围内收录了超过6,800座主要机场的地理坐标信息,将其预装在每台无人机产品里。

以机场每条跑道两端的中点为圆心、半径最高4.5公里,各划定一个圆形区域,两个圆及两圆之间组成的近似椭圆范围(详见附图)我们将其设定为禁飞区域。无人机在禁飞区内是无法起飞的,从外部闯入禁飞区的无人机则会立即自动下降至地面。从半径为4.5公里的禁飞区边缘再向外延伸2.5公里划圆、外加跑道两端15公里延长线,设定为限飞区。无人机在限飞区内飞行,其飞行高度是受到强制限制的。

机场周边禁飞区和限飞区(俯视效果图)

通过技术手段强制执行禁飞和限飞指令,实际上是通过智能的方式令无人机“行其道”。此外,技术手段的运用,降低人为因素干扰,令禁飞、限飞指令得到严格执行。由此可在很大程度上减少无人机威胁民航飞机的可能性。

二、    载人飞机的预警避让技术

大疆深知,作为一家企业,很难确保全球范围内机场坐标信息的准确无误和及时更新,此外,在某些情况下,民航飞机、通航飞机、直升机等其他载人航空器,都有可能在我们设置的禁飞/限飞区外进行低空飞行。这好比,当机动车开入人车混行的乡间小道,看得见摸得着的隔离栏就不复存在。鉴于此,前文所述的基于机场限飞区域的措施就不足以保障安全。

事实上,早在民用无人机兴起之前,民航飞机与空管系统之间就已在使用一种叫作ADS-B的技术。常识告诉我们,开夜车而不打开车灯是极其危险的驾驶行为。同样,如夜间打开车灯一样,民航飞机在空中飞行,如果能主动让空中交通指挥系统和周边飞机及早了解到它所处位置,就能大大提高飞行的安全系数。ADS-B广播式预警技术由此应运而生。

其原理是,每架民航客机都装有一套ADS-B发射装置,每隔一定时间就向外以一定的特殊频率发送自己的航班、地理坐标、航向、速度等信息,而空管指挥系统和其他客机通过ADS-B接收装置,收到这些信息后就可以提前做出避让等应对动作。

让我们看一看,民用无人机安装ADS-B接收装置的益处在哪里。

配备了ADS-B接收装置的无人机,为其操控者增添了一双“千里眼”。系统对于正在接近的载人飞行器进行预警,会不断提醒和警告操控者。同时,系统会自动根据民航客机的相对距离、航向以及用户所操作的无人机当前的飞行高度等信息评估风险。如发现无人机存在威胁到民航客机的潜在可能性,在中国国内,系统甚至可以强制其下降高度或迫使其降落。

当然,系统只会做出潜在风险方位和级别的预警,并根据不同风险等级采取相应对策,不会显示任何民航班机的具体飞行信息,以免该技术遭滥用。

今后,大疆将逐步在新品中,特别是高性能飞行器中标配加装载人飞机预警系统,部分老产品也可通过软硬件升级等方式配备此功能。

三、    注册登记制度和空域监管

一机一码

在我国,每一辆机动车都拥有唯一的号牌,发生交通事故后,可追溯到涉事车辆及车主。同样的,自大疆出品整机设备以来,每一台大疆无人机都拥有唯一且不可篡改的SN标识码,且每个部件也均有唯一的标识码与无人机的SN码相对应。换句话说,只要找到大疆无人机产品的一个零部件(如云台或电路板),我们就可追溯到这是来自哪一台飞行器。

注册登记与监管

国内相关管理部门想要查询某一台无人机的机主是谁,在操作上亦是可行的。 相关管理部门可通过销售记录查询到该无人机的购买情况。

根据中国空域管理规定,在特定管制区域内,任何时段中任何无人机有关飞行安全的记录均有据可查。

如无人机没有通过移动设备连接至移动网络,每台大疆无人机都会以特殊方式向外广播自身的唯一SN码、位置信息等,当其飞到特殊区域附近,相关监管部门可使用专业设备读取上述数据,查询所需信息。此种情形,类似于交警沿路拦停过往车辆查看驾驶证和行驶证。

综上所述,大疆认为,国内无人机的监管,如采用各种最新技术手段,其管理同样可以做到强制、到位。上述技术和措施,归纳如下:

(一)    为无人机划定严格的机场禁飞和限飞区域。在禁飞区域内不能起飞;在限飞区域内严格限制飞行高度。

(二)    无人机全面使用ADS-B接收机等载人飞机预警系统,收到的民航飞机信息在进行数据保护处理后提示用户,警示用户载人飞机的存在;在中国国内,在必要时强制无人机下降高度或降落避让。

(三)    无人机配备一机一码的标识码。

(四)    无人机飞行信息可实时接入管理系统,监管部门也可使用特殊设备对误闯入相应区域的无人机进行查询、记录。

以上是我们结合社会和技术发展趋势对中国国内无人机提升安全飞行水平的一些行之有效的方法和实践,也欢迎其他无人机厂商采用这些必要的方法和手段。大疆愿为构建国内无人机更加安全的飞行环境做出自己的贡献。