【反无人机专题】无人机机载交通管理 (UTM)系统 (UAS) 系统技术介绍-99页技术报告

文摘   2024-11-03 11:16   贵州  

1、无人机机载交通管理 (UTM)系统 (UAS) 系统技术介绍-99页

无人机在内华达州里诺市中心进行 NASA 无人机系统交通管理项目 (UTM) 的试车测试。飞行测试的最后阶段,称为技术能力 4 级,从 2019 年 5 月持续到 8 月,正在研究 UTM 系统如何将无人机集成到城市地区。

NASA 正在努力将无人机安全地整合到低空空域。

有没有想过未来 5 到 10 年的天空会是什么样子?你能想象在阳光明媚的日子里踏上阳台,看到无人机嗡嗡作响吗?他们可能会将食物和商品送到家门口,在后院徘徊供家庭娱乐,或者在高速公路上进行交通监控。2021 年,超过 873,000 架无人机系统(称为 UAS,但通常称为无人机)在美国注册飞行,而且它们的数量正在迅速增加。许多人对空域的如此重大变化将如何影响我们的生活和安全表示疑问。

美国宇航局位于加利福尼亚州硅谷的艾姆斯研究中心着手创建一个研究平台,该平台将帮助管理大量低空飞行的无人机以及其他空域用户。该项目被称为 UAS Traffic Management (UTM),其目标是创建一个系统,将无人机安全高效地集成到已经在低空空域飞行的空中交通中。这样,包裹递送和有趣的飞行就不会干扰直升机、飞机、附近的机场,甚至是急救人员为挽救生命而驾驶的安全无人机。

该系统与美国联邦航空管理局 (Federal Aviation Administration) 用于当今商用飞机的空中交通管制系统略有不同。UTM 基于每个用户计划航班详细信息的数字共享。每个用户都将对空域具有相同的态势感知,这与当今的空中交通管制不同。为期多年的 UTM 项目延续了 NASA 与 FAA 的长期合作关系。在整个合作过程中,Ames 为该机构提供了研究、开发和测试,这些正在现实世界中投入使用。NASA 与来自各行各业的 100 多个合作伙伴、学术界和政府机构一起领导了 UTM 项目,致力于研究和开发该平台。

UTM 研究分为四个阶段,称为 TCL,即技术能力水平,每个阶段的复杂性都增加,并且有特定的技术目标,随着研究的进展,这些目标有助于展示系统。

TCL1的:该平台于 2015 年 8 月完工,作为该平台的起点,研究人员进行了现场测试,探讨了如何将无人机用于农业、消防和基础设施监测。研究人员还努力整合不同的技术来帮助无人机安全飞行,例如调度和地理围栏,将飞行限制在指定区域。

TCL2的:该项目于 2016 年 10 月完成,专注于监控在人口稀少地区飞行的无人机,操作员实际上无法看到他们正在驾驶的无人机。研究人员测试了用于动态调整无人机可以飞行的区域以及因搜救或与小型飞机失去通信而清理空域的技术。

TCL3的: 该级别于 2018 年春季进行,侧重于创建和测试有助于保持无人机安全间隔并在指定区域飞行的技术。该技术使无人机系统能够检测并避开人口适中地区上空的其他无人机。

TCL4的: 从 2019 年 5 月到 8 月,最后一个级别展示了 UTM 系统如何将无人机集成到城市地区。随着人口的增加,城市景观也带来了自己的挑战:需要避免的障碍更多、特定的天气和风况、视线减少、无线电通信能力降低以及安全着陆地点减少。TCL4 测试了使用无人机上和地面上的 UTM 系统和技术解决这些障碍的新方法。其中包括将更多本地化的天气预报纳入飞行计划,使用手机网络增强无人机交通通信,并依靠摄像头、雷达和其他“看到”方式来确保无人机可以在需要时在建筑物周围机动并着陆——同时与其他无人机和 UTM 系统的用户进行通信。

UTM 团队发明了一种全新的空域管理方式:一种空中交通管理方式,从政府到商业行业,多方共同努力提供服务。UTM 的研究结果逐步转移到 FAA,FAA 继续进行测试,并与行业合作伙伴一起实施该系统。到 2021 年 5 月该项目正式结束时,已经出现了一些努力将这一研究方向推向其他领域,包括管理为我们的城市设想的飞行出租车的交通,以及喷气式飞机甚至气球在传统空中交通管理目前未涵盖的非常高的海拔高度的飞行。

研究和监管机构之间的这种合作伙伴关系,以及数千名专家和用户的意见,将为未来互联互通的天空奠定基础。无人机将通过执行人类无法完成的危险、肮脏或乏味的工作来提供许多好处,而 NASA 正在帮助探索这一未来。

2、AUVSI 发布“自主蓝图”,指导无人驾驶飞机系统和先进空中机动性的发展-43页

国际无人驾驶飞行器系统协会 (AUVSI) 宣布发布一份涵盖所有形式的自主飞行的白皮书,重点关注从小型无人驾驶飞机系统(UAS 或无人机)到先进空中交通 (AAM) 的途径,包括在国家空域系统 (NAS) 中运行的城市和区域空中交通(UAM 和 RAM)。

“自主蓝图:从今天的小型无人机运营到明天的高级空中交通”由 AUVSI 政策顾问 Anna Dietrich 领导,并与自主航空业的广泛利益相关者合作制定,涵盖民用和军用应用。该文件旨在通过强调为推进自主航空的共同未来愿景而必须完成的许多关键任务,引导自主航空业走向一个建立在当前成功基础上并支持新技术的未来。

该论文的发表是在 XPONENTIAL 之前发布的,XPONENTIAL 是全球最大的无人和自动驾驶行业贸易展和会议,其 2023 年的主题集中在构建自动驾驶蓝图上。这一世界级的活动将汇集政府领导人、行业变革者和最终用户,体验解决现实世界问题的新技术。

该蓝图涵盖五个关键的基本主题:
1) 追求航空自主性的动机 - 包括公共和经济利益、国家竞争力以及社会和环境公平。
2) 技术 - 包括传感器、通信、设备和数字空中交通管制 (ATC)。
3) 适航性 - 包括安全、认证、合规手段和人工智能 (AI)。
4) 运营 - 包括《联邦法规》第 14 篇第 135、91、61 和 108 部分。
5) 集成 - 包括空中碰撞风险缓解、以信息为中心的 NAS、数字飞行规则 (DFR) 以及与传统航空的交互。

“为了继续实现无人驾驶飞机的正常化,以及从直接人工控制转向日益自主的飞机,来自各个行业的利益相关者需要共同努力,”Dietrich 说。“该蓝图是一个协作生成的实用工具,旨在帮助我们有效地实现未来的愿景,即所有类型的自动驾驶飞机都完全集成到空域中,从而释放巨大的经济和社会效益。”

“这是航空史上一个令人兴奋和充满活力的时刻,为了合作,我们希望利益相关者能够注意到蓝图的可操作步骤,”AUVSI 首席宣传官 Michael Robbins 说。“AUVSI 以安全为中心,致力于促进行业和监管机构的共识,以支持美国在航空创新方面的全球领导地位。”

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