將非法無人機(jī)無縫地納入其空域系統(tǒng)管理中

　　無人機(jī)遠(yuǎn)程身份識(shí)別是全球無人機(jī)行業(yè)和監(jiān)管機(jī)構(gòu)的共識(shí)，盡管未必是全面的解決方案，但它將成為無人機(jī)全空域整合的關(guān)鍵。除了地形、局部天氣信息等其他數(shù)據(jù)外，無人機(jī)交通管理（UTM）服務(wù)提供商正在努力將無身份無人機(jī)的空中交通，無縫地納入其空域系統(tǒng)管理。

　　為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，UTM提供商越來越多地與各種伙伴合作，以利用雷達(dá)、射頻（RF）傳感器和其他技術(shù)來解決這個(gè)難題。

　　監(jiān)測無身份識(shí)別的無人機(jī)交通比跟蹤有身份識(shí)別的無人機(jī)要困難得多，這是軍事，機(jī)場和其他關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施客戶尚未確定最佳做法的挑戰(zhàn)。

　　市場上或開發(fā)中的數(shù)百種無人機(jī)安全解決方案，主要依靠RF和/或雷達(dá)以及聲光和電光/紅外（EO / IR）傳感器來發(fā)現(xiàn)無人機(jī)。與擁擠，信號(hào)密集的城市相比，大多數(shù)城市在荒蕪的環(huán)境中效率更高。類似于安全無人機(jī)操作。

　　這是最困難的挑戰(zhàn)。

　　假設(shè)你在一個(gè)擁擠的派對上，有人向你大喊，竭盡全力讓你聽到他的聲音——他面對著你，你能聽到他的聲音，也能讀懂他的嘴唇。以色列無人機(jī)監(jiān)控初創(chuàng)公司Vorpal的首席執(zhí)行官和聯(lián)合創(chuàng)始人尼爾·拉茲告訴《航空電子國際》雜志。為了探測到無身份的無人機(jī)通信，你需要留意房間角落里的每一個(gè)悄悄話，悄悄的對著他旁邊背對著你的人說。你需要在沒有虛假警報(bào)的情況下做到這一點(diǎn)?！?/p>

　　更糟糕的是，竊取無人機(jī)和操控者之間傳輸?shù)男盘?hào)內(nèi)容在大多數(shù)地方都是非法的，更不用說竊取附近的射頻設(shè)備，比如手機(jī)和其他藍(lán)牙/Wi-Fi設(shè)備，這些設(shè)備也會(huì)被探測到。解碼信號(hào)以提取GPS坐標(biāo)違反了美國的聯(lián)邦竊聽法，而且現(xiàn)在幾乎所有的無人機(jī)都對信號(hào)傳輸進(jìn)行加密。

　　Vorpal通過使用被動(dòng)射頻傳感器和多重定位來完成這一任務(wù)——多重傳感器拾取信號(hào)到達(dá)時(shí)間的差異，從而確定其原點(diǎn)的位置——僅根據(jù)傳輸信號(hào)的物理波形來拾取和定位無人機(jī)的活動(dòng)。然后，高度先進(jìn)的算法將檢測到的信號(hào)與已知的無人機(jī)傳輸庫進(jìn)行比較，識(shí)別出無人機(jī)的活動(dòng)（通常不報(bào)告目標(biāo)空間的數(shù)千個(gè)其他射頻信號(hào)）。

　　擁有特拉維夫大學(xué)物理學(xué)博士學(xué)位的拉茲（Raz）對航空電子公司（Avionics）表示，他公司的VigilAir解決方案能夠以接近GPS的精度提供無人機(jī)（通常是他們的操作員）的定位精度，且誤報(bào)率幾乎為零。許多無人機(jī)安全公司都聲稱這是事實(shí)，但是Vorpal的系統(tǒng)目前已部署在大西洋兩岸的主要城市，并已被警方用來在重大事件中追蹤數(shù)十名非法無人機(jī)操作員。

　　“這種方法的好處是它們不需要傳輸，降低了復(fù)雜性、成本和監(jiān)管障礙，”一名無人機(jī)傳感技術(shù)專家告訴航空電子公司。“但也有缺點(diǎn)，包括安置挑戰(zhàn)。用雷達(dá)之類的東西，你會(huì)試圖用額外的傳感器覆蓋盲點(diǎn)。有了這項(xiàng)技術(shù)，你需要很多傳感器來觀察每個(gè)點(diǎn)，以達(dá)到‘覆蓋范圍’?！?/p>

　　Vorpal的方法還有兩個(gè)其他漏洞。無法檢測到完全自主運(yùn)行且無任何通信的無人機(jī);并且系統(tǒng)可能無法識(shí)別尚未在其數(shù)據(jù)庫中的無人機(jī)的RF信號(hào)。拉茲（Raz）估計(jì)，該公司的圖書館在其數(shù)據(jù)庫中擁有超過90%的商業(yè)運(yùn)營無人機(jī)，并將不斷添加新信息。

　　Hidden Level是一家數(shù)據(jù)即服務(wù)公司，最近作為空域感知合作伙伴加入了Uber ElEVAte的生態(tài)系統(tǒng)，他告訴航空電子公司，其解決方案還符合隱私法，并且不會(huì)記錄或讀取個(gè)人信息。與航空電子國際公司聯(lián)系的其他許多基于射頻的無源無人機(jī)安全公司都沒有回應(yīng)有關(guān)其技術(shù)在射頻密集型環(huán)境中的生存能力和隱私兼容性的具體詢問。

　　Hidden Level的一名代表表示，該公司目前正在與美國東部和西部沿海大都市地區(qū)的客戶合作，今年晚些時(shí)候?qū)⒐枷嚓P(guān)消息。

　　總部位于猶他州的Fortem技術(shù)公司告訴《航空電子》雜志，雷達(dá)是探測在人口密集地區(qū)無身份的無人機(jī)的高級技術(shù)，因?yàn)樗鄬Ρ阋硕胰菀资篃o人機(jī)“RF-dark”，并使RF傳感器失效。

　　Fortem的雷達(dá)也采用類似的算法，以及在大型數(shù)據(jù)集上訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以減少假陽性并提高其監(jiān)測能力，但雷達(dá)面臨著一個(gè)RF探測沒有的問題：區(qū)分無人機(jī)和鳥類。

　　無人機(jī)的安全最終需要一種多層次的方法，結(jié)合射頻、雷達(dá)、攝像機(jī)、聲學(xué)和其他輔助傳感器來探測和跟蹤所有可能的無身份飛機(jī)。而如何避免附帶損害則是一個(gè)更加復(fù)雜的挑戰(zhàn)，目前只有4個(gè)聯(lián)邦機(jī)構(gòu)被授權(quán)執(zhí)行反無人機(jī)的行動(dòng)——干擾或其他——因?yàn)闊o人機(jī)被聯(lián)邦法律視為飛機(jī)。

　　反過來，對于UTM公司提供的用于在擁擠環(huán)境中實(shí)現(xiàn)無人機(jī)遞送或空中出租車的空域感知圖像，它需要結(jié)合合法和非合法無人機(jī)交通的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并快速準(zhǔn)確地區(qū)分兩者。

　　AIRMAP是UTM服務(wù)的領(lǐng)先提供商，也是美國聯(lián)邦航空管理局遠(yuǎn)程ID隊(duì)列的成員，它正在與Vorpal合作，解決構(gòu)建通用操作圖所涉及的挑戰(zhàn)。

　　AirMap的一名代表告訴航空電子公司：“我們正在共同努力開發(fā)低空空域的通用操作圖，這將使當(dāng)局能夠監(jiān)控合法和非合法的無人機(jī)，并加速BVLOS的飛行。”

　　然而，為了使無人機(jī)能夠在視線之外進(jìn)行操作，許多人認(rèn)為載人航空比非合法的無人機(jī)更加安全。

　　通用電氣（GE） AiRXOS首席技術(shù)專家泰德 萊斯特（Ted Lester）表示：“就我們先進(jìn)的BVLOS應(yīng)用的安全情況而言，最大的障礙在于探測其他有人駕駛飛機(jī)?！薄爱?dāng)你在做復(fù)雜的無人機(jī)操作時(shí)，你真的不需要非常了解無身份識(shí)別的無人機(jī)?！?/p>

　　到UTM大規(guī)模在線的時(shí)候，萊斯特相信通信網(wǎng)絡(luò)將足夠可靠，戰(zhàn)略上的反沖突和戰(zhàn)術(shù)上的車輛對車輛的反沖突，使用車載檢測-避免和合作機(jī)制，將足以在幾乎所有的情況下。

　　萊斯特補(bǔ)充說：“如果你真的需要下到第三層，而這兩個(gè)系統(tǒng)都壞了……隨身攜帶的攝像頭可能就足夠了，或者你也可以不用上第三層就能達(dá)到安全級別。”

　　在Lester看來，更重要的可能是確保數(shù)據(jù)從另一個(gè)方向流動(dòng)——從UTM系統(tǒng)流向無人機(jī)監(jiān)視或反UAS系統(tǒng)——以確保合法的無人機(jī)不成為目標(biāo)。

　　“我認(rèn)為UTM系統(tǒng)在確保那些反uas系統(tǒng)了解合法系統(tǒng)方面扮演著一定的角色，”Lester說。他說：“我們將使用無人機(jī)運(yùn)送包裹，進(jìn)行（各種檢查），你不會(huì)希望這些反無人機(jī)系統(tǒng)總是被合法系統(tǒng)觸發(fā)。所以我認(rèn)為UTM在確保所有合法的交通工具被知道和信任方面扮演著重要的角色。”

　　因此，這個(gè)行業(yè)最終回到了我們開始的地方：等待遠(yuǎn)程ID的實(shí)現(xiàn)來區(qū)分合法、已知非法或未知的無人機(jī)。

　　“從技術(shù)角度來看，目前的解決方案能夠更好地集成非合法通信，”Unifly的一位代表告訴航空電子公司?！傲⒎ǖ倪M(jìn)一步發(fā)展，以及當(dāng)局干預(yù)的實(shí)際手段，都阻礙了無人機(jī)交通的全面普及?！?/p>

　　第一步是由ASTM和ASD-STAN等國際標(biāo)準(zhǔn)定義的遠(yuǎn)程ID;準(zhǔn)確地知道誰在飛行，以及UTM系統(tǒng)知道他們是否應(yīng)該在那里?！?/p>

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