民用无人机交通管理体系架构及关键技术

民用无人机交通管理是无人机运行管理的核心。目前无人机交通管理的研究大都处于针对单一运行场景的策略制定和相关支撑技术方案的探讨和论证阶段,没有系统揭示无人机交通管理体系全貌和技术发展趋势。在分析国外民用无人机交通管理现状的基础上,设计了面向全谱系运行场景的民用无人机交通管理体系架构,涵盖典型运行场景、管理策略、运行生态。为支持无人机交通管理体系的实施,围绕无人机空域精细化管理、无人机运行安全与间隔管理、无人机交通引导与控制、无人机智能化设施规划与应用提出了11项关键技术,并分析了技术发展现状,总结了技术发展方向。研究结果表明：民用无人机交通管理应采用面向场景基于风险的分级分类管理策略,适应无人机运行生态的可持续发展需要;交通管理关键技术研究需考虑多场景、多类型、多阶段、交互性、大规模、高自主等因素,以安全、高效融入国家空域系统。     

民用无人机运行管理立法分析与建议

 民用无人机的广泛应用给国家公共安全、飞行安全监管带来了严峻挑战,越来越多的国家开始制定民用无人机运行管理法律法规。如何使民用无人机相关法律法规与技术发展、市场需求及社会认知相适应,成为各个国家面临的难题。研究了主要国际组织与国家的民用无人机运行管理框架,分析了各国法律法规的相似性和异质性,探讨了影响法律法规制定的主要因素,提出了民用无人机运行管理法律法规的制定建议。     

我国民用无人机产业发展对策研究

文章在全面梳理我国民用无人机产业相关政策法规的基础上,系统分析了当前我国民用无人机产业发展存在的主要问题,提出了促进我国民用无人机产业发展的政策建议。     

2018年无人机研发热点回眸

 2018年，无人机技术、产品、应用、监管等领域取得了系列进展。回顾了无人机集群飞行、载人无人机与飞行汽车、无人机与5G融合、变体无人机、新能源无人机、有人机无人化等前沿热点进展，以及大型无人机融入国家空域、无人机空中交通管理系统和无人机监管法规政策等无人机安全及监管方面的最新进展。     

我国民用无人机管理现状与思考

本文分析了我国民用无人机发展中存在的问题,研究了民用无人机的管理现状,在此基础上提出了加强我国民用无人机管理工作的建议,为我国民用无人机行业的健康有序、可持续发展尽一份绵薄之力。     

城市低空空域可用空间识别与容量评估——以北京市为例

低空空域是国家重要的战略性资源,中国低空空域逐步放开加速了通用航空产业的发展,也激发了对低空空域容量评估的高度关注.首先对城市低空空域容量评估的关键问题进行了梳理,分别从可用空间识别、结构特征、无人机碰撞风险3个角度进行城市低空空域容量判定的约束分析;接着以无人机为主要对象,综合使用地理围栏技术与冲突检测与解决模型对北京市主城区低空空域容量进行了模拟.评估结果表明:①地理围栏技术具有城市低空空域容量评估的有效性,禁止飞出(keep-in)和禁止飞入(keep-out)两种地理围栏模拟结果在飞行高度h≤40 m时,空域可用空间比例随着飞行高度增加持续增加;h≥40 m时,空域可用空间比例随着飞行高度增长幅度明显减小.②北京市低空空域可用空间总量受到低空障碍物间隔标准与飞行高度的共同影响,随飞行高度增加而增加.城市低空空域可用空间沿城市交通干线分布,由中心向外围呈现圈层式分布,且主城区东南部和西北部的低空空域可用空间最大.③城市低空空域容量评估反映出空域更具有空间连续性表征,但需要借助地理要素的非均衡性充分反映.可见通过引入地理学的方法与技术,不仅增加了低空空域容量评估的精度与广度,也拓展了地理学研究空间从传统的陆域研究向空域延伸,对有效统筹地理条件与空域开发的资源价值、揭示空域形态特征,以及改善宏观的低空空域资源利用与管理具有重要意义.     

民用无人机发展管理现状及路径规划研究进展

无人机近年来技术发展不断突破,应用领域也不断拓展,逐渐成为未来发展的必要科技元素之一。无人机在给我们的生产生活带来各种便利的同时,其面临的管理与安全问题也逐渐暴露出来。路径规划是帮助无人机运行安全管理、高效完成任务的关键之一。本文首先综述了国内外无人机的发展和管理现状,并提出无人机的发展趋势;后针对无人机路径规划要求进行简述分析,并综述国内外无人机路径规划研究现状,最后对民用无人机未来发展趋势进行了展望。     

地空低仰角通信的分析

由于空域管理限制,民用无人机升空高度有限,民用地空通信多数属于低仰角通信,多径与衰落很严重。对传播信道引起的衰落与频率、距离、天线高度等众多因素的相互关系进行研究,是通信系统设计及参数选取的基础性工作。首先进行仿真研究,找到距离、天线高度、频率与衰落之间的数值关系,可以作为后期实际测试研究的重要参考;为保证传输质量,提出双频分集传输、地面设备在不同高度部署两部天线进行分集接收的基本系统配置建议,以降低机载端发射功率,适应无人机平台载荷能力的限制。     

基于改进灰色关联投影法的无人机避让优先运行策略

针对未来混合空域中多种航空器共同执行任务而可能出现飞行避让安全问题,提出了一种基于组合赋权改进灰色关联投影法的无人机避让优先运行策略。首先,从空域管理、航空法规、风险评估等角度分析影响避让过程的因素,构建无人机避让评价指标体系;其次,利用层次分析法和粗糙熵法进行主客观赋权,由合作博弈方法构建离差和最小目标优化函数将主客观权重融合确定最终权重,克服主观赋权随意性和客观赋权过分依赖数据的弊端;随后,利用优劣解距离法(TOPSIS)与灰色关联投影法的融合算法对无人机避让对象进行综合评价,从而获取无人机优先避让运行策略;最后,将融合算法与TOPSIS算法进行对比。结果表明,较于TOPSIS法,所提融合算法获取策略与空域运行实践相符且灵敏度提高了17.08%。因此,新算法避免了单一算法的数据丢失现象,提高了获取策略的准确性,可为混合空域的无人机运行策略获取提供新思路。     

基于多旋翼无人机的空中移动载物平台

近年来,随着微机电系统技术及自动控制技术的成熟,多旋翼无人机发展迅速,在军用及民用领域展现出了巨大的应用潜力。该文提出了一种基于四旋翼无人机的空中移动载物系统,利用多旋翼无人机、计算机和多个模块的相互协作,实现了一机多用的目的,能够大幅度提高多旋翼无人机的利用率。     

无人机冲突探测与解脱技术研究概述

近年来,无人机已广泛应用于电力巡检、森林保护、快递配送,交通监控等领域,无人机技术得到飞速发展。无人机具有数量多,体积小,速度快等特点,无人机进入非隔离空域成为必然趋势,而冲突探测与解脱技术也成了当下的重点研究方向。冲突探测与解脱技术的提高对无人机飞行安全和飞行效益具有重要意义。本文系统地梳理了当下国内外的研究成果,对无人机冲突探测与解脱问题进行了概述。综述了冲突探测与解脱的模型,从理论模型的角度阐述了冲突解脱的目标和约束条件;并从方法论的角度对冲突探测与解脱的常用方法进行了总结。最后从现有研究的不足出发,对无人机冲突探测与解脱未来的研究趋势和方向进行了展望。     

无人机自主集群技术研究展望

 动态不确定环境和复杂任务决定了无人机系统势必朝着集群化、自主化和智能化方向发展,具备共识自主性的无人机集群可无需任何集中规划或直接通信完成复杂智能行为。从无人机自主性内涵出发,讨论了无人机自主集群的概念、特点、优势及可能的作战形式,从人机共融、变体设计、人工智能和集群对抗方面探讨了无人机自主集群的发展趋势及无人机集群应对反无人机技术的必要性,从军用和民用领域分析了无人机自主集群的可能应用前景,从战略规划、研发模式、系统协调、交叉学科、国防应用及市场培育等方面探讨了无人机自主集群技术的发展方向。     

基于多标度层次分析法的无人机避让策略构建

针对未来同一片空域内由于多种航空器共同执行任务而可能出现的飞行安全问题,通过研究各种可能出现碰撞的情景,构建了大型无人机在混合空域中最优避让方案评价指标体系,通过分析不同标度法的优缺点,提出一种多标度层次分析法的混合空域策略。首先,以大型无人机为研究对象建立混合空域模型,将混合空域中出现与本机发生冲突可能性的各种飞鸟或航空器进行分类,并考虑碰撞风险等级及目标执行任务等级因素。其次,采用多标度层次分析法求得不同情况下各类避让目标的权值,经过一致性判定;进一步引入隶属度函数,通过分析已获得的权值,对最终结果进行进一步的权重修正。最后,对大型无人机在空域中飞行可能遇到的空域环境进行分析,以验证无人机避让决策方案是否行之有效。结果表明,确定的基于多标度层次分析法可以满足无人机在面对复杂空域环境时避让策略方案的确立,并且具有动态效果,满足无人机实时构建和调整避让策略需要。研究结果可为实现大型无人机在混合空域中的安全飞行提供新的思路。     

2018年无人机领域热点评述

 无人机集群和反无人机技术作为未来无人机发展的重要方向,已经成为研究热点,科技创新和相关政策的推动为无人机产业的蓬勃发展提供了持续动力。本文从无人机系统发展新路线、实战化应用、集群自主控制、创新驱动产业等多个角度,总结了2018年无人机领域的科技热点及发展态势。     

2019年无人机热点回眸

 在科技创新牵引和管控政策的推动下,无人机产业焕发出新的活力。2019年,无人机自主控制及应用技术又取得长足发展,呈现出一些新的发展态势。从无人机新战略、无人机赛事、技术革新、实战化等多个角度,对2019年无人机的科技热点及发展趋势进行了总结。分析表明,无人机集群智能作为一项颠覆性技术和作战理念,将成为未来无人机研究发展的重要方向。     

基于多因素融合建模下无人机航行环境评估方法

当前无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)任务路径的研究已日益广泛。现实环境中执飞空域将由多机种多机型共同参与,针对无人机间,以及与载人运输机间的航行环境分析及空域密度评估,还处于研究初级阶段。为正确分析大型无人机在复杂区域内执行任务对航行环境的影响,综合考虑尺寸与性能数据、空域结构、空中交通服务和飞行技术安全等因素,首次建立多种因素融合下的无人机航行环境评估模型,并获取量化评估结果。计算结果表明:通过分析模型计算得出航空器间最小距离,可为制定航路航线间隔,判断空域密度等问题提供数据参考。为未来低空空域开放,实现载人运输机和无人机安全、协同飞行创造条件。     

基于北斗/GPRS/3G技术的无人机遥感网络体系关键技术研究

无人机遥感网络是继卫星遥感网和有人机航空遥感网之后的我国遥感技术体系的重要组成部分。但我国无人机遥感系统机型多、装备分散、应用面广,缺乏统筹规划,难以实现快速调度与合理配置,整体效能较低,而且无人机遥感系统属于"低、慢、小"的飞行目标,我国现有空管技术手段和系统"看不到、管不到",无人机飞行安全管理存在隐患。所以为了充分发挥无人机遥感技术整体优势,统筹无人机遥感科技资源、优化配置,提高无人机遥感科技创新能力、应急救灾快速反应能力,2013年科技部组织863课题"基于北斗/GPRS/3G技术的无人机遥感网络体系关键技术研究与示范",开展基于北斗/GPRS/3G技术的无人机遥感网络体系关键技术研究。该文主要论述了无人机遥感网络运行管理机制与规范的研究过程与方法,并形成无人机组网系列标准规范初稿,将弥补国内民用无人机标准规范空白;论述了基于北斗/GPRS/3G技术的无人机遥感系统飞行监管的关键技术,实现无人机遥感网络对无人机超视距测控和信息传输,将改变我国无人机遥感系统用现有的空管系统监管手段"看不到、管不到"的现状;论述了无人机遥感网络综合运行管理平台的设计思路与技术,为统筹无人机遥感科技资源、优化配置,促进开放共享和综合利用提供技术平台支撑;论述了基于无人机遥感系统的灾害应急节点灾情提取与综合验证节点无人机遥感数据快速处理等关键技术研究,将为应用示范节点构建提供技术支撑。该文初步形成了无人机遥感网络运行管理机制与规范研究报告,5个无人机组网系列标准初稿,形成了无人机导航通讯技术研究、无人机遥感系统网络数据库结构和管理系统概要设计书等研究方案,进行了北斗/GPRS/3G技术的无人机遥感系统飞行监管与无人机遥感网络综合运行管理平台的原型系统的设计与开发,为该课题的"无人机组网关键技术攻关,社会化无人机遥感网络体系初步构建"的研究目标提供了技术支撑。     

公安民用无人机实名登记系统的设计与实现

近些年,无人机行业呈现井喷式发展态势,各类型无人机在广泛应用于各行业的同时也产生了很多安全隐患,公安机关在处理无人机"黑飞"相关案件时常因无法及时获取涉事无人机机主身份而导致办案效率低下。通过分析国内外无人机管控现状,根据公安工作实际需求,结合《民用无人驾驶航空器实名制登记管理规定》设计并实现了基于AARP思想的公安民用无人机实名登记系统,系统采用Java EE企业应用级SSM框架进行设计。系统经过实验测试,各项功能运行良好,基本满足了系统应用需求。     

采用无人机航拍技术进行大比例尺测图研究

无人机操作简单,具有极强的机动性,体积小而不需要申请空域,在云层下就可以实施航拍,风险性较小且拍摄分辨率高,被广泛应用城市规划、城市建设、城市管理等领域的大比例尺地图的测图之中。但由于无人机相较于大飞机而言在飞行稳定性和数据精确性上有很大差别,同时容易出现影像畸变,要进行正确的影像镶嵌。该文主要介绍了无人机航空影像处理技术流程和关键技术研究,主要包括影像畸变纠正、控制点布控、影像镶嵌和海量影像数据处理。     

基于军民融合的侦查用无人机专利情报分析

民技军用是科技领域军民融合发展的重要内容[1]。本文以侦察用无人机所涉及的专利技术为例,采用Patsnap专利分析平台,从全球专利申请情况、全球竞争态势分析、技术热点分析等角度对全球和中国侦察用无人机的技术发展进行分析,探索研究民用优势技术服务于军事技术研究和武器装备建设,支撑国防现代化建设,从而为军民融合背景下的专利技术转移创新发展注入了新动力。