在過去的幾年里，已經(jīng)有許多關(guān)于未來10年如何正確監(jiān)控跟蹤無人機(jī)的討論。關(guān)于這個(gè)話題引來了有了許多的觀點(diǎn)，當(dāng)然，正如當(dāng)下其他很多熱門話題一樣，你會(huì)聽到很多反對的聲音，比如為什么這個(gè)或那個(gè)技術(shù)行不通：
“如果ADS-B系統(tǒng)安裝在每一架無人機(jī)上，那么整個(gè)國家空域系統(tǒng)將會(huì)崩潰……”“你真想會(huì)相信一個(gè)依賴于LTE的導(dǎo)航系統(tǒng)？如果信號中斷了你怎么辦？”在這一切的背后是一個(gè)毫無爭議的共識—無人機(jī)一定需要被電子跟蹤和識別。
無人機(jī)需要“合作”，這是一個(gè)不爭的共識—正如目前的載人飛機(jī)一樣。任何一架合作性飛機(jī)都有一個(gè)異頻雷達(dá)收發(fā)器(模式A/C/S或者ADS-B)使得飛機(jī)能夠被別的飛機(jī)或者航空管制中心看到。
在無人機(jī)行業(yè)中，真正的爭議來自于使用哪一種收發(fā)器。在這篇文章里，我會(huì)闡述3個(gè)主要的觀點(diǎn)并且分析他們各自的利弊。并且，這里有一個(gè)小小的伏筆：他們各自服務(wù)于不同的目的并且并不存在*的競爭關(guān)系。我將按照應(yīng)用的技術(shù)成熟度(TRL)從高到低來進(jìn)行排序說明。
ADS-B
優(yōu)點(diǎn)：
ADS-B已經(jīng)從大量增長的民航領(lǐng)域中延伸到了其他的領(lǐng)域。ADS-B已經(jīng)成為一種標(biāo)準(zhǔn)，其監(jiān)控、識別、以及避障功能被性的運(yùn)用。根據(jù)檢測和規(guī)避(DDA)條理，無人機(jī)需要能夠檢測周圍的民航-如果民航上擁有ADS-B，這將非常容易實(shí)現(xiàn)。但更為重要的是，ADS-B使得民航可以利用已經(jīng)普及的技術(shù)感知到無人機(jī)。由于ADS-B技術(shù)是為航空飛機(jī)設(shè)計(jì)的，它的技術(shù)成熟度在所有選擇中是zui高的，已經(jīng)成為了一種標(biāo)準(zhǔn)并廣泛的被應(yīng)用。如今，通過制造商uAvionix的努力，使得ADS-B擁有一個(gè)大家都能接受的價(jià)格和一個(gè)為無人機(jī)設(shè)計(jì)的合適尺寸。
缺點(diǎn)：
對于ADS-B主要的爭議在于光譜容量或者控制塔屏幕上過多的信息使得駕駛員或者控制塔過載。我們設(shè)想了三個(gè)步驟的方法來阻止這些擔(dān)憂發(fā)生：
1.減少帶有ADS-B的無人機(jī)數(shù)量。規(guī)定所有的無人機(jī)都攜帶ADS-B是不現(xiàn)實(shí)的事情。更現(xiàn)實(shí)的辦法是的對那些進(jìn)行危險(xiǎn)操作的無人機(jī)進(jìn)行管控和限制，比如飛過人群、視距外飛行、甚至在機(jī)場附近或者管制空域飛行。
2.降低發(fā)射功率。解決潛在的光譜問題的方法是大幅度降低收發(fā)器的輸出功率-這直接關(guān)系到信號的接收范圍?，F(xiàn)如今規(guī)定的功率標(biāo)準(zhǔn)是應(yīng)用于民航與控制塔系統(tǒng)之間的長距離通信的(100-200邁或者更多)。如果應(yīng)用于無人機(jī)警告附近的飛機(jī)-那么這功率能夠進(jìn)一步減少。
3.減少傳輸次數(shù)。通過一個(gè)我們稱之為“惰性和警覺”的概念，我們可以監(jiān)視無人駕駛飛機(jī)和空域并且僅在安全需要時(shí)發(fā)送信號。這些安全需要包括附近出現(xiàn)飛機(jī)、進(jìn)入管制空域、超過海拔限制高度操作、或者丟失命令鏈接的情況。
綜上所述，我們認(rèn)為ADS-B對于無人機(jī)來說并不像是民航那樣的追蹤或者是監(jiān)控作用-而是作為一個(gè)集成在現(xiàn)有航空領(lǐng)域使得所有用戶更加安全的一項(xiàng)技術(shù)。
LTE
優(yōu)點(diǎn)：
LTE或者其繼任者“5G”常被想成下一個(gè)無腦追蹤無人機(jī)的技術(shù)。重要的一些基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)架設(shè)好—物聯(lián)網(wǎng)(loT)的成長，許多科研和商業(yè)機(jī)構(gòu)已經(jīng)在發(fā)展無人機(jī)隊(duì)交通管控技術(shù)UTM。盡管LTE的技術(shù)成熟度很高，但不像ADS-B那么高，LTE仍需要一些改進(jìn)來適應(yīng)航空應(yīng)用。
缺點(diǎn)：
那些信號中斷怎么辦？這個(gè)答案取決于LTE系統(tǒng)是否直接影響飛機(jī)安全，或者只是影響信息的實(shí)時(shí)性。如果信號中斷，但飛機(jī)能夠自動(dòng)重新連接，并且機(jī)上的其他安全措施能夠防止飛機(jī)碰撞，那么不過會(huì)使飛行駕駛造成一些不便。但是，如果LTE是整體安全方案的一個(gè)重要部分，那么LTE肯定還需要變得更加可靠。
另外，還有“漫游”的問題—或者說從一家運(yùn)營商換到另外一家。從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行到下個(gè)網(wǎng)絡(luò)所需要的認(rèn)證過程是不容易且不和諧的。所以一個(gè)設(shè)備制造商必須大量投入資金以確保在所有的運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)都能夠運(yùn)行。更重要的是，在機(jī)載應(yīng)用通道的使用上還有一些限制。同時(shí)，現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施天線都是為地面應(yīng)用而建造的，這意味著還有一些固有的限制需要去克服。
當(dāng)然，那些主要的運(yùn)營商肯定能夠大量投入資金去解決這個(gè)問題。但zui終的結(jié)果可能是，你會(huì)像支付你的手機(jī)賬單一樣，為每次無人機(jī)飛行向運(yùn)營商支付一筆費(fèi)用。zui后，我認(rèn)為LTE/5Gzui終能夠成為追蹤和監(jiān)管的主導(dǎo)，但是讓它能夠像DAA或者C2那樣作為安全準(zhǔn)則系統(tǒng)使用之前還有很長一段路要走。
車對車通訊技術(shù)(V2V)
優(yōu)點(diǎn)：
V2V在過去的幾年中已經(jīng)在NASA的UTM項(xiàng)目中成為了一個(gè)熱門課題。V2V的概念看起來似乎不僅僅是純監(jiān)控作用，而具備了無人機(jī)之間通信意圖、飛行計(jì)劃或者其他UTM數(shù)據(jù)的能力。
無人機(jī)1：“嘿，我們的飛行路徑似乎會(huì)在一個(gè)點(diǎn)交匯—但是似乎你將要朝南飛行100米所以又沒有問題了，對么？”無人機(jī)2：“是的，這是計(jì)劃中的。別擔(dān)心。哥們“無人機(jī)1：”好的。祝您今天過得愉快！“
聽起來很好，對么？是的，在達(dá)到這樣的技術(shù)之前我們還有很長一段路要走。這意味著不僅僅是在V2V系統(tǒng)要達(dá)到高度自動(dòng)化和智能化，無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)也要進(jìn)化。好在V2V的技術(shù)可以在無人駕駛車上進(jìn)行試驗(yàn)。短程通信(DSRC)已成為一個(gè)研究課題，被譽(yù)為”安全駕駛的未來“。但是，這在無人機(jī)領(lǐng)域這僅僅是才開始。
缺點(diǎn)：
V2V還不存在，并且直到無人機(jī)交通管理系統(tǒng)UTM成熟的時(shí)候，它都可能只存在于研究室里。
所以，誰zui終贏得了這個(gè)戰(zhàn)役呢？
我們將這3項(xiàng)技術(shù)一點(diǎn)一點(diǎn)的來進(jìn)行對比，但zui終發(fā)現(xiàn)他們都有不同的作用。非要評出一個(gè)zui終的勝者，或許是不合理的。
1. ADS-B是一項(xiàng)在有人駕駛和無人駕駛飛機(jī)之間分享領(lǐng)空識別的技術(shù)。
2. LTE/5G看起來是一項(xiàng)有效的UTM跟蹤監(jiān)控技術(shù)，但不像DAA或者C2能夠勝任關(guān)鍵的安全系統(tǒng)。
3. V2V則是更側(cè)重于半自動(dòng)系統(tǒng)，使飛行器通過協(xié)商執(zhí)行*路徑，高度依賴于UTM.
盡管我們不太可能選出一個(gè)zui終的勝者，但我們可以根據(jù)現(xiàn)在的技術(shù)成熟度和可行性來選出一個(gè)較為符合當(dāng)前情況的選擇。我們沒有更多的5年去等待傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)提升或者等待LTE、V2V研發(fā)成熟并且變?yōu)闇?zhǔn)則。現(xiàn)如今為了讓飛行更安全并且防止失誤，我們僅有一個(gè)選擇。那就是ADS-B—至少它是目前解決問題的暫時(shí)選擇，直到下一個(gè)更適合的技術(shù)出現(xiàn)。
