隨著我國無人機產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,無人機飛行安全與有效管理成為現(xiàn)實而緊迫的問題。本書重點圍繞民用無人機安全管理現(xiàn)狀和存在的問題,攻關(guān)關(guān)鍵技術(shù),研究提出五條應(yīng)對措施:第一,通過系統(tǒng)梳理國內(nèi)外無人機管理現(xiàn)狀,厘清概念內(nèi)涵,為行業(yè)發(fā)展及有效管理提供理論支撐;第二,通過分析無人機對飛行安全、公共安全和空防安全的影響,梳理總結(jié)當(dāng)前管理存在的矛盾與問題;第三,通過總體設(shè)計管理系統(tǒng)架構(gòu),探索攻關(guān)無人機合作監(jiān)視、感知避撞、身份識別、電子圍欄、綜合反制等關(guān)鍵技術(shù);第四,通過加強頂層規(guī)劃設(shè)計,研究提出我國無人機全流程管理目標思路和對策措施;第五,通過分析解讀國家《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例》,為合法合規(guī)飛行提供政策指引,營造科學(xué)飛行、安全飛行氛圍。
本書力求體現(xiàn)無人機飛行安全與管理的理論指導(dǎo)性、制度規(guī)范性、實踐操作性和普及推動性,既可為無人機產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展、科學(xué)管理、高效服務(wù)提供理論指導(dǎo)和決策參考,也可為航空院校、職業(yè)教育、專業(yè)培訓(xùn)機構(gòu)以及廣大無人機愛好者提供學(xué)習(xí)幫助。
本書是了解和學(xué)習(xí)我國民用無人機管理的文獻作品,為無人機產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展、科學(xué)管理、高效服務(wù)提供理論指導(dǎo)和決策參考。
從世界上第一架無人機問世,至今已過百年。我國無人機產(chǎn)業(yè)雖然起步較晚,但軍民兩翼齊頭并進,發(fā)展迅猛,已在全球市場占有較高份額,技術(shù)和制造能力處于世界先進水平,開始成為中國制造的一張重要名片。隨之而來的無人機科學(xué)、安全、高效管理問題逐步提上日程,需要我們認真研究解決。
一、研究背景
無人機產(chǎn)業(yè)發(fā)展方興未艾。近年來,隨著科學(xué)技術(shù)的進步和市場需求的不斷增長,無人機制造成本不斷下降、性能持續(xù)提升,我國無人機逐步從軍用和高端商用走向大眾市場,呈現(xiàn)井噴式發(fā)展態(tài)勢,已成為衡量國家航空工業(yè)和信息化水平的一個重要標志,對促進新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展、激發(fā)社會經(jīng)濟活力產(chǎn)生了巨大的推動作用。其中消費級產(chǎn)品穩(wěn)居國際第一梯隊,份額約占全球的70%,形成了比較完整的無人機研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、應(yīng)用體系,中航程、中高空、長航時無人機技術(shù)接近國際先進水平,輕小型無人機技術(shù)水平和產(chǎn)銷量走在世界前列。應(yīng)用領(lǐng)域已從傳統(tǒng)的軍事領(lǐng)域,向航空測繪、環(huán)保監(jiān)測、農(nóng)林植保、物流運輸、電力巡線、應(yīng)急救援、反恐維穩(wěn)、消費娛樂等國民生產(chǎn)、生活的各個領(lǐng)域拓展,取得了巨大的經(jīng)濟和社會效益,應(yīng)用潛能加速釋放,產(chǎn)業(yè)前景十分廣闊。
無人機管理問題矛盾突顯。從管理現(xiàn)狀來看,用于軍事、警務(wù)等領(lǐng)域的無人機用戶數(shù)量有限、群體相對固定,從研制生產(chǎn)到運行使用比較規(guī)范,安全風(fēng)險基本可測可控。但民用無人機由于生產(chǎn)成本低廉、獲取渠道多元、操作使用簡便等,存在著數(shù)量增長快、違規(guī)飛行多、管理處置難等問題,對國家公共安全、飛行安全甚至空防安全構(gòu)成威脅。如何有效加強監(jiān)管,既能滿足國民經(jīng)濟快速發(fā)展對無人機的剛性需求,又能讓其安全有序發(fā)展,是一個無法回避的問題。
國家層面高度重視。無人機管理涉及國家空防組織、軍航民航協(xié)調(diào)、法律規(guī)章制定等多個方面,需要政府和軍隊統(tǒng)籌規(guī)劃,統(tǒng)一組織協(xié)調(diào)。對此,黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人多次對無人機飛行安全和管理問題做出批示,國家層面建立了無人機管理部際聯(lián)席會議工作機制。2023年6月28日,國務(wù)院、中央軍委公布《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例》,自2024年1月1日起施行。這為促進產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展、加強無人機管理、優(yōu)化空中交通服務(wù)提供了規(guī)范,指明了方向和目標,需要充分利用軍民融合發(fā)展契機,整合各方力量,多維度、多側(cè)面進行系統(tǒng)深入研究,解決無人機,特別是民用無人機管理問題,盡快形成理論研究、政策法規(guī)、管理系統(tǒng)等有效管理措施用以指導(dǎo)實踐。
二、研究現(xiàn)狀
通過文獻檢索和梳理研究發(fā)現(xiàn),目前介紹無人機及其系統(tǒng)本身的研究成果比較多,主要集中在發(fā)展歷史、基本性能、操控使用、作戰(zhàn)應(yīng)用及民用行業(yè)的應(yīng)用等方面。從無人機管理角度展開研究的專著比較少,主要有:李春錦、文涇編著的《無人機系統(tǒng)的運行管理》(北京航空航天大學(xué)出版社2011版),陳金良主編的《無人機飛行管理》(西北工業(yè)大學(xué)出版社2014版),孫明權(quán)編著的《無人機飛行安全及法律法規(guī)》(西北工業(yè)大學(xué)出版社2018版),廖小罕、許浩主編的《無人機運行監(jiān)管技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用》(科學(xué)出版社2020版)等,此外在專業(yè)期刊、互聯(lián)網(wǎng)、專業(yè)論壇等還有一些關(guān)于無人機管理方面的學(xué)術(shù)論文和情況綜述。圍繞無人機飛行安全、研發(fā)生產(chǎn)、登記注冊、空域運行、管理系統(tǒng)、違規(guī)處置、教育培訓(xùn)等方面全流程管理、系統(tǒng)性綜合研究的論著還比較缺乏。
三、本書定位
本書重點圍繞民用無人機發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問題,攻關(guān)管控關(guān)鍵技術(shù),研究提出管理措施,重點突出無人機管理的理論指導(dǎo)性、制度規(guī)范性、實踐操作性和普及推動性。一是通過系統(tǒng)梳理國內(nèi)外無人機管理現(xiàn)狀,厘清概念定義內(nèi)涵,為行業(yè)發(fā)展及實施有效管理提供理論支持;二是通過全面分析無人機對飛行安全、公共安全和空防安全的影響,提出當(dāng)前管理中存在的重難點問題;三是通過總體設(shè)計管理系統(tǒng)架構(gòu),攻關(guān)突破合作監(jiān)視、感知避撞、身份識別、電子圍欄、綜合反制和大數(shù)據(jù)分析等關(guān)鍵技術(shù);四是通過加強頂層規(guī)劃設(shè)計,分析管理需求,發(fā)展信息化管理手段,研究提出我國無人機全流程管理目標思路和對策措施;五是通過分析解讀《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例》,為合法合規(guī)飛行提供政策指引,營造科學(xué)飛行、安全飛行氛圍,為行業(yè)良性發(fā)展、科學(xué)管理、高效服務(wù)提供理論指導(dǎo)。本書既可為軍、民航無人機管理部門提供決策參考,也可以作為培訓(xùn)教材,為航空院校、職業(yè)教育、專業(yè)培訓(xùn)機構(gòu)以及廣大無人機愛好者提供學(xué)習(xí)幫助。
四、研究歷程與致謝
隨著無人機產(chǎn)業(yè)及空管形勢要求不斷發(fā)展,如何深入研究最新進展,不斷豐富完善相關(guān)內(nèi)容,是我們經(jīng)常要面對的問題。在本書編寫過程中,得到國家空管領(lǐng)導(dǎo)機構(gòu)直接指導(dǎo),編寫組主要成員參與了《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例》前期征求意見稿的綱目設(shè)計、理論研討、條文撰寫、意見征詢等具體工作,條例成果為本書編寫起到了方向引領(lǐng)作用。為進一步提高圖書質(zhì)量,初稿完成后,我們書面征求了中國工程院樊邦奎院士、陳志杰院士,南京航空航天大學(xué)胡明華教授、空軍研究院孫建所長、知遠戰(zhàn)略與防務(wù)研究所王克格研究員等專家的意見。特別是國家空管委辦公室原處長朱時才、國家空域管理中心高工陳峰、北京航空航天大學(xué)王英勛教授、空軍研究院馮社輝主任、空軍西安飛行學(xué)院陳益富同志等國內(nèi)空管和無人機領(lǐng)域?qū)<?對本書的編寫提出了非常具體的意見和建議。同時,本書還得到了國家空域管理中心和中國電科第十五研究所的指導(dǎo)與幫助,在此一并表示衷心的感謝!隨著2023年6月28日《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例》的正式發(fā)布,我們又圍繞新條例對書稿進行了修改和完善。由于無人機飛行安全與管理問題涉及面廣、技術(shù)復(fù)雜多樣、行業(yè)領(lǐng)域發(fā)展迅速,很多方面仍有待進一步探討。
本書提出的論點、設(shè)想、措施等很多都是動態(tài)變化的,一些法規(guī)標準也在不斷更新完善之中,對于書中存在的不足之處敬請讀者批評指正。本書在編寫過程中,還參考借鑒了公開出版發(fā)布的相關(guān)法規(guī)標準、政府文件、領(lǐng)域?qū)V、研究論文、新聞報道等已有成?在此向這些成果的作者、編者、譯者表示衷心感謝!
沈威力二〇二三年十月二十六日于北京西北旺
就職于空域管理中心
前言
上篇無人機安全與管理
第一章無人機管理概念2一、無人機概念分析2
二、對無人機的認識理解8
三、無人機類型劃分17
四、無人機管理概念分析20
第二章無人機發(fā)展歷程24一、航空史初期的無人機24
二、1945—1990年的飛行探索25
三、1990年后加速發(fā)展26
四、我國無人機發(fā)展現(xiàn)狀30
第三章無人機對安全的影響35一、影響民航飛行安全35
二、影響社會公共安全38
三、影響國家空防安全43
第四章國外無人機管理情況46一、建立分類管理模式46
二、明確管理內(nèi)容要求49
三、出臺管理規(guī)劃和法規(guī)標準52
四、提出國際指導(dǎo)建議61
第五章我國無人機管理情況64一、無人機管理法規(guī)64二、地方政府法規(guī)70
三、國家專項法規(guī)分析74
四、合法飛行流程要求77
五、管理系統(tǒng)建設(shè)及試點應(yīng)用80
第六章無人機管理問題83一、管理規(guī)范不健全,法規(guī)制度未成體系83
二、多頭分散管理,缺乏統(tǒng)籌協(xié)調(diào)90
三、監(jiān)控手段未成體系,應(yīng)對處置比較困難93
四、培訓(xùn)體系不完善,飛行安全隱患多97
中篇無人機管理系統(tǒng)與技術(shù)
第七章無人機管理系統(tǒng)架構(gòu)104一、無人機管理系統(tǒng)要素104
二、無人機管理系統(tǒng)架構(gòu)115
第八章大型無人機感知與避撞技術(shù)130一、發(fā)展現(xiàn)狀130
二、大型無人機感知與避撞系統(tǒng)架構(gòu)134
三、基于安全間隔的無人機沖突檢測與告警策略141
四、面向管制運行的間隔保持與避讓策略150
五、管制分工與避撞協(xié)作流程機制156
第九章無人機合作監(jiān)視與身份識別技術(shù)165一、無人機合作監(jiān)視技術(shù)現(xiàn)狀165
二、無人機身份認證識別174
三、無人機人員身份認證識別194
四、無人機擁有者、操控員與無人機的關(guān)聯(lián)198
五、無人機合作監(jiān)視技術(shù)應(yīng)用方案205
第十章無人機電子圍欄技術(shù)216一、無人機電子圍欄的分類、優(yōu)缺點及場景適用性216
二、無人機電子圍欄劃設(shè)方法218
三、基于電子圍欄的空域隔離保護方案223第十一章無人機偵測與反制技術(shù)226一、無人機偵測技術(shù)226
二、無人機反制技術(shù)230
三、無人機偵測、接管與反制場景分析236
第十二章無人機飛行大數(shù)據(jù)分析技術(shù)237一、國內(nèi)空管大數(shù)據(jù)研究現(xiàn)狀237
二、無人機飛行大數(shù)據(jù)平臺設(shè)計238
三、無人機飛行數(shù)據(jù)挖掘分析方法243
下篇無人機管理對策方法
第十三章制定產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略,夯實管理物質(zhì)基礎(chǔ)248一、從國家戰(zhàn)略高度利用好產(chǎn)業(yè)環(huán)境248
二、以智聯(lián)網(wǎng)終端高度確立產(chǎn)業(yè)方向250
三、基于軍民深度融合前瞻產(chǎn)業(yè)規(guī)劃254
四、圍繞科技創(chuàng)新突破關(guān)鍵技術(shù)難點256
第十四章科學(xué)規(guī)劃管理路線,加強頂層宏觀統(tǒng)籌259一、明確管理思路任務(wù)259
二、健全聯(lián)合管理體系261
三、穩(wěn)步推進融合運行265
第十五章健全法規(guī)標準,強化全程管理267一、加快法規(guī)體系建設(shè)267
二、建立完善標準體系271
三、規(guī)范產(chǎn)用全程管理278
四、依法進行違規(guī)處罰285
第十六章基于分類管理模式,科學(xué)設(shè)計分類標準288一、當(dāng)前分類標準288
二、“五型”標準分析290
三、特殊機型管理方法293第十七章圍繞空域高效利用,科學(xué)規(guī)劃空域管理295一、加強空域規(guī)劃295
二、優(yōu)化空域使用309
三、組織試驗驗證與評估313
第十八章發(fā)展信息化手段,提高管理效率317一、有機融入空管監(jiān)控體系317
二、構(gòu)建“軟硬”結(jié)合反制體系321
三、發(fā)展網(wǎng)絡(luò)化智能管理系統(tǒng)324
第十九章加強聯(lián)合力量建設(shè),提高協(xié)同處置能力328一、完善軍地聯(lián)合管控機制328
二、強化公安機關(guān)處置力量331
三、提高軍隊低空處置能力333
第二十章完善培訓(xùn)教育體系,營造知法守法氛圍335一、加強飛行安全教育335
二、健全專業(yè)培訓(xùn)體系338
結(jié)語345附錄347附錄A《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例》347
附錄B主要術(shù)語及縮略語表360
參考文獻363