一、低空經(jīng)濟發(fā)展
日前,中國民用航空局副局長韓鈞表示,中國低空經(jīng)濟相關產(chǎn)業(yè)中,無人機產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢顯著。第三屆中國民用無人駕駛航空發(fā)展國際論壇調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,目前我國無人機企業(yè)、從業(yè)者數(shù)量大幅增長,無人機飛行量快速提升。截至2024年6月份,全國實名登記的無人機已達187.5萬架,無人機經(jīng)營性企業(yè)超1.4萬家,無人機駕駛員執(zhí)照超過22.5萬本。今年1至6月,全國民用無人機累計飛行981.6萬小時,較去年同期增加13.4萬小時。根據(jù)部分研究機構測算,2023年中國低空經(jīng)濟規(guī)模已超過5000億元,2030年有望達到2萬億元”。
讓低空飛行器“看得見、呼得著、管得住”
隨著無人駕駛航空器數(shù)量近年呈爆發(fā)式增長,部分低空空域已有些“擁擠”。業(yè)內(nèi)人士認為,壯大低空經(jīng)濟需要更好統(tǒng)籌發(fā)展與安全,讓低空飛行器“看得見、呼得著、管得住”。
韓鈞表示,民航局將優(yōu)化直升機和無人駕駛航空器的適航標準、審定模式與技術,進一步提升適航審定能力。同時,重構低空飛行的安全監(jiān)管體系,進一步提升安全監(jiān)管效能。
“要解決有限的地面、空域和頻譜資源共享共用的問題,避免重復建設,促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展;同時,解決低空飛行器‘看不見、呼不到、管不住’的安全問題,用先進技術促進低空空域進一步開放;此外,還要解決大規(guī)模、高密度飛行的安全、效率和成本問題,用數(shù)字化手段推動低空經(jīng)濟高質量發(fā)展。”因此,可預期未來在政策層面,對無人機安全、避撞的需求會進一步提高。
二、現(xiàn)有避撞手段
1現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)
無人機可能引發(fā)的危害主要包括無人機與地面障礙撞擊、無人機之間空中相撞、無人機與有人機之間空中相撞,其中無人機與有人機之間的空中相撞是首要關注對象,為保障飛行安全目前各國對無人機的運行管理普諞采用將無人機限制在特定的空域內(nèi)與有人機隔離運行。但隨著無人機在偵查、搜救、運輸、軍事等多個領域的廣泛使用,其飛行活動量的不斷增加對空域環(huán)境內(nèi)的其他飛行器以及地面第三方帶來很大的安全隱患。在未來隔離運行方式將難以滿足無人機日益增長的應用需求,無人機與有人機共享空域飛行是未來的發(fā)展趨勢,因而防撞問題也成為制約無人機發(fā)展的關鍵挑戰(zhàn)之一。美國國防部也制定了空域集成計劃中,計劃逐步將無人機融入共享空域。
2當前探測避撞技術
目標探測是規(guī)避的基礎,無人機探測技術目前存在多種不同的解決方案,對于我國與歐美主流市場,有人機上ADS-B out系統(tǒng)普遍安裝。因此,意味著所有民用合飛行器目標可通過共同的通信鏈路共享信息。
空中交通告警和防撞系統(tǒng)(TCAS)和廣播式自動相關監(jiān)視(ADS-B)屬于合作型感知探測設備,能夠直接精確全面的獲取裝載同類設備的目標飛機的狀態(tài)信息,但必須依靠通信鏈路且探測目標受限。視覺和雷達等屬于非合作型傳感器,能夠感知探測視場范圍內(nèi)的所有物體包括飛機、鳥類以及地形,但其探測性能受到無人機姿態(tài)影響而存在盲區(qū)且距離受限。
3.1空中交通告塾和防撞系統(tǒng)(TCAS)
TCAS是為減少空-空碰撞的發(fā)生率,從而改善飛機飛行安全的系統(tǒng)。TCAS最初設計是用于載人飛行,然而,同樣可用于無人飛行,不過,目前的價格(25,000-150,000美元)可能會妨礙TCAS在無人機領域的廣泛采用。
3.2廣播式自動相關監(jiān)視(ADS-B)
ADS-B+是一種相對較新的技術,它為防撞提供了巨大潛力。ADS-B不僅限于空-空監(jiān)視,它使用空對地通信并具有取代二次監(jiān)視雷達的潛力。使用了類似于TCAS使用無線電信號發(fā)收發(fā)附近飛機的信息的方式,但ADS-B的一個重要且明顯的區(qū)別在于其信息交換的類型。每架飛機應分享的信息包括三維位置、速度、航向、時間和意圖。這些信息是對于防撞系統(tǒng)非常有價值。

三、現(xiàn)有技術限制
采用電力驅動的無人機和eVTOL,對載荷和續(xù)航的要求相對于傳統(tǒng)燃油飛機更為敏感,如何降低重量提升載荷和續(xù)航往往是很重要的考慮。另外增加ADS-B系統(tǒng)的成本不低,對本就成本不高的中小型無人機來說,是一筆不小的成本增加。而超小型化的ADS-B芯片,專為無人機應用設計,在體積重量和功耗方面比傳統(tǒng)應答機小大約10倍,基本不影響無人機的載荷和續(xù)航、成本也縮小到百元級別。可預見未來ADS-B芯片將幫助中小型無人機實現(xiàn)ADS-B功能,讓低空飛行更安全,低空監(jiān)管更便捷。
四、ADS-B芯片市場概況
目前全世界僅有幾家公司做出了ADS-B芯片,天津鯤鵬信息技術有限公司生產(chǎn)的KS8100R是為ADS-B技術在無人機端應用而國產(chǎn)自主研發(fā)的ADS-B IN射頻基帶一體化接收芯片。芯片集成了射頻前端、模數(shù)轉換(ADC)、1090ES信號處理、電源管理等功能,可以極大的改善ADS-B IN接收設備的體積、重量與功耗,實現(xiàn)了ADS-B接收設備的低功耗與小型化。支持1090ES數(shù)據(jù)鏈的ADS-B數(shù)據(jù)解析,后續(xù)還會集成UAT接收功能、ADS-B OUT功能、組網(wǎng)功能。

五、結語
由于小型無人機受成本、重量、功耗等限制,無法為采用有人機傳統(tǒng)的防撞系統(tǒng)及傳感器系統(tǒng),如高精度慣導、雷達、光電吊艙等。而鯤鵬ADS-B in芯片為中小型無人機搭載ADS-B功能提供了基礎設施,解決了無人機搭載ADS-B in成本高、體積大、部署慢難的問題。
審核編輯 黃宇
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