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[摘 要]民用小型无人机在航空摄影、航空测绘、交通指挥、应急救援等方面得到了广泛应用。但由于无人机监管法律法规及运行标准规范缺乏，导致无人机“黑飞”、“未批先飞”等现象日益突出，民用无人机安全监管已成为当前民众普遍关注的热点问题。本文在对无人机运行现状分析的基础上，研究了民用无人机监管平台研究。在分析无人机发展基础上，研究了无人机安全监管平台需求，出了适应我国无人机运行特点的无人机监管平台体系结构和功能。
[关键词]无人机；安全监管；需求分析；功能；平台
中图分类号：G558 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）30-0100-02
1 引言
无人机是无人驾驶飞机的简称（Unmanned Aerial Vehicle），是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置运行的不载人飞机。近年来随着我国国民经济的快速发展，以及无人机技术的进步发展，无人机在民用领域应用越来越广[1]，在农业、电力石油、检灾、林业、气象、国土资源、警用、海洋水利、测绘、城市规划等多个行业得到了广泛应用。但与此同时，有关无人机不安全事件、无人机侵入机场等事件频频出现，如何规范和引导无人机安全运行，特别是如何实施无人机安全监管就成为当前行业及广大民众关注的热点问题。
本文针对民用小型无人机运行现状，提出了民用无人机监管平台研究。在介绍无人机定义以及无人机发展现状的基础上，研究了无人机安全监管平台需求分析，并提出了满足我国国情特点的无人机监管平台体系结构和功能。本文的研究工作对于实现无人机安全监管、推进无人机监管技术水平具有一定的借鉴作用。
2.无人机安全监管现状
我国低空空域尚未大规模开放，无人机产业还处于刚刚起步阶段，针对无人机的安全监管和运行等体制机制、技术手段还存在不足，主要表现在：
*安全监管体制机制亟待完善。虽然我国针对无人机运行特点和技术要求发布了《民用无人驾驶航空器系统驾驶员管理规定》、《民用无人机空中交通管理办法（征求意见稿）》、《轻小无人机运行规定（试行）》等无人机空中交通管理与运行的规定，但针对无人机的安全监管体制还需要根据无人机发展及运行实际，制定符合我国特色和发展需求的无人机空中交通管理和运行标准体系。
*无人机安全监管技术研究不足。民用无人机近些年得到了跨越式发展，市场规模和市场情景都以前所未有的速度在擴展。但无人机安全监管技术研究还比较滞后，有些部门提出了无人机监管系统和监管平台，还有些企业提出了使用自己所研制的无人机监管技术，但上述研究都是针对特定无人机和特定运行环境所建立的监管技术和方法，对于种类繁多、运行条件和环境大相径庭的无人机产业来说仍显不足，迫切需要在无人机安全监管技术方面开展研究，促进无人机产业良性发展。
*无人机安全监管信息采集及融合手段缺乏。尽管相关单位针对无人机安全监管问题开展了相关研究，但针对无人机运行所需信息的采集和集成还有待实现，尚未建立相应信息采集及融合手段。
*无人机安全监管体系缺乏。随着我国通航及无人机产业的快速发展，无人机安全监管中心和无人机之间的数据通信网络还没有建立，特别是适应大数据运行环境下的无人机安全监管平台还未建立。
因此，为了适应未来低空空域开放条件下无人机产业的快速发展，采用先进无人机安全监管及无人机运行概念和IT服务架构，搭建无人机安全监管运行平台，提高我国无人机产业及无人机运行安全水平，已迫在眉睫。
三.安全监管平台需求研究
3.1 功能需求
从无人机市场发展的趋势来看，未来几年内无人机数量的增长速度十分惊人，各行业无人机的应用需求不断增加，无人机数量的急剧增长将对空域环境安全性提出更高要求。故监管平台的设计应充分考虑无人机发展趋势及应用特点，设计搭建以无人机飞行态势监控为主，融合无人机运行预警/告警功能、综合数据处理功能、大数据采集分类功能以及运行控制综合信息发布功能等为一体的多功能平台，以实现不同监管用户在不同监管领域的监管功能需求。
3.2 安全管理需求
要实现无人机监管平台的顺畅运行，必须同步建立相应的准入制度、信息管理制度、运行态势监控及事故调查制度等必要的安全管理制度。
因为民用无人机运行涉及航空安全领域，所以信息管理是监管平台在安全管理需求中的核心需求。遥控数据及信息权限的等级划分十分重要，而无人机的智能化、协作化则对其监管信息的安全等级提出了更高的要求。监管平台需按照不同的用户级别、功能划分、应用领域等对无人机数据进行安全加密及防火墙处理，确保无人机飞行控制的主动性及相关数据信息的保密性。与此同时，特殊情况下的无人机控制权力要求监管平台在实现其基本监管功能的同时具备无人机遥控干扰能力，把握无人机监管的主动权。
3.3 通信及设备需求
无人机与大型飞机的主要区别在于民用无人机“低，小，轻”，即飞行高度低、结构体积小、自身重量轻，所以民用无人机的监管无法使用类似于一次雷达的扫描定位设备。故无人机监控平台的监控识别方式应从飞行主体被动应答变为无人机主动发送。由此无人机与监管平台间的数据传输要求无人机设备具备一定的通信能力，结合无人机的数量特点，无人机的数据传输应具备广域化的要求。选择覆盖范围广、实时通信能力强的数据传输链路将是解决无人机监管的技术关键。
要实现大流量高密度的无人机监管，监管平台的数据传输与处理必须具备相应的分流能力和容灾能力，用户交互平台能够有良好的操作性和适应性。大量的无人机数据要求监管平台的数据计算必须准确、高效，所以合理化的服务器分布以及高性能的数据信息处理计算机是满足其量化需求的必要保障；而兼容性强、维护成本低的交互平台架构将极大的降低监管平台的任务负荷，有效提高平台的监管容量。 四.无人机监管平台
4.1 平台结构
民用无人机监管平台是监管方与民用无人机用户的交互界面。为适应无人机的发展趋势，综合考虑我国现行空中交通监视服务的区域划分，我国的民用无人机监管应采用地域式分布监管的方法。平台结构以无人机监管中心为基本单元，按照数据传输的不同阶段分为三层，即通信层、核心层和应用层。具体结构如图1所示。
通信层：解决无人机监管技术的关键层。现行的技术难点在于无人机识别和数据传输，无人机的识别需要无人机具备唯一的识别代码，通过使用类似于电话号码的认证方式实现；利用通信网络如4G、WIFI、WLAN等实现无人机飞行数据的回传发送，通过网络运营商的通信基站，将单一无人机用户的数据资料传输至统一的监管服务器中，故该层是基于通信网络技术的平台基础层。
核心层：连接通信层与应用层的综合处理层。无人机的地域式监管要求平台在各地区都需要有数据服务器，故各区域服务器是核心层的基本构成单位。无人机或其飞控设备通过通信基站将相关数据发送给区域服务器，区域服务器在接收各区域通信基站发送的无人机的相关数据之前对部分重要数据进行防火处理，安全加密设备对相关数据进行加密处理，同时对部分请求进行管理权限认证；加密后的数据由数据处理计算机集群进行计算分析、分类存储，其中一部分按照规定格式压缩封存，存入无人机运行数据库，另一部由转换设备进行可视化处理后传输给平台实体，从而使可用数据以直观形式呈现。该层为整个平台结构的核心部分，其技术难点在于数据处理设备及无人机与监控显示设备之间的链接。无人机数据通用接口以及人工智能的程序软件是解决该层问题的关键。
应用层：平台功能实现层。该层是整个平台设计的最终成果，是整个平台的价值所在。通过核心层对相关数据进行计算分类，监管人员在该层实现相应的监管功能；无人机用户通过B＼S架构使用浏览器在该层实现数据共享、无人机用户的登记注册；相关人员也可通过该层进行无人机飞行计划的申请和审批。
4.2 功能研究
民用无人机监管平台主要实现无人机运行管理、数据采集和处理、运行结果统计和分析等功能，主要包括无人机识别监控、计划审批、冲突预警、即时通信、遥控接管、信息发布等相关功能。
（1）识别监控。移动通信网络使无人机能够具备唯一的识别代码，结合无人机实名登记注册制度，监管平台能够对无人机进行“一对一”的识别，无人机相关信息及其用户资料信息明确。同时，监管平台能够对特定区域的民用无人机进行实时监控，无人机位置、高度信息的动态显示使监管方能够完全掌握空域环境内的无人机运行态势；及时指挥协调无人机用户之间以及无人机用户与其他空域用户之间的相对位置关系，解决各空域用户间的飞行冲突。
（2）计划审批。平台架构的B/S模式具备良好的适应性，支持广域网络及移动通信使用环境下，民用无人机飞行前计划的申请及审批。民用无人机通过提前申报飞行计划，规划飞行路径及使用空域，使监管方能够提前预测空域流量和密度分布，有计划的实施管控。
（3）冲突预警。监控平台通过数据计算机对无人机运行数据的计算分析，对无人机飞行路径及规划路径做出预测对比。在未提前告知或申请的情况下，超出预定路径的飞行将会导致监控系统发出预警。无人机构成非法入侵、危险接近等态势时，预警系统将发出必要警告。提醒监管人员，监管人员在对预警信息进行核实后实施相关管控措施。
（4）即时通信。无人机监管平台在对空域内的无人机运行情况进行监视的同时还具备一定的管控能力，特殊情况下，监管方可通过监管平台对违规飞行的无人机用户进行必要的通信，包括发送文字信息、语音通话等通信方式，对其违规行为进行警告或直接终止其飞行活动。
（5）遥控接管。无人机监管平台在特殊情况下必须具备一定的接管功能，根据监管权限的不同，设置相应的接管等级。在无人机运行对航空安全构成巨大威胁，警告无效的情况下，必须对无人机实施遥控接管，强制其执行相应的飞行或落地程序，以保障无人机监管平台的主动性与强制性。
（6）信息发布。监管平台在综合考虑空域使用情况后发布相关运行限制、包括路径限制、高度限制、流量控制、临时空域等。同时，根据天氣情况、地面活动等相关信息发布运行注意事项。
（7）其他功能。监管平台在实现基本监视服务功能的同时，利用其平台架构的优势性还能提供一些其他的应用功能，包括了无人机用户的数据共享，如地图信息、气象信息、飞行路径等；生产商所需的真实数据资料，包括无人机高度，速度，性能参数；相关数据统计、计划报表下载打印；无人机运行数据库。
五.结论
无人机发展将愈加迅速，其应用领域将更加广泛，无人机对航空安全的威胁必将使各相关部门提高对其监管的关注度。针对我国无人机发展现状及发展过程存在的问题，实现从监管“有人机”到监管无人机，无论是制造技术还是监视技术，都需要有进一步的提高。本文针对无人机运行现状分析，提出了民用无人机监管平台研究，在介绍无人机定义以及无人机发展现状的基础上，研究了无人机安全监管平台需求分析，提出了满足我国国情特点的无人机监管平台体系结构和功能。本文的研究工作对于实现无人机安全监管、推进无人机安全监管技术水平具有一定的借鉴作用。
参考文献
[1] 艾洪昌，王春生.我国民用无人机管理现状探析[J].管理观察，2015（7）：191-192.
[关键词]无人机；安全监管；需求分析；功能；平台
中图分类号：G558 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）30-0100-02
1 引言
无人机是无人驾驶飞机的简称（Unmanned Aerial Vehicle），是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置运行的不载人飞机。近年来随着我国国民经济的快速发展，以及无人机技术的进步发展，无人机在民用领域应用越来越广[1]，在农业、电力石油、检灾、林业、气象、国土资源、警用、海洋水利、测绘、城市规划等多个行业得到了广泛应用。但与此同时，有关无人机不安全事件、无人机侵入机场等事件频频出现，如何规范和引导无人机安全运行，特别是如何实施无人机安全监管就成为当前行业及广大民众关注的热点问题。
本文针对民用小型无人机运行现状，提出了民用无人机监管平台研究。在介绍无人机定义以及无人机发展现状的基础上，研究了无人机安全监管平台需求分析，并提出了满足我国国情特点的无人机监管平台体系结构和功能。本文的研究工作对于实现无人机安全监管、推进无人机监管技术水平具有一定的借鉴作用。
2.无人机安全监管现状
我国低空空域尚未大规模开放，无人机产业还处于刚刚起步阶段，针对无人机的安全监管和运行等体制机制、技术手段还存在不足，主要表现在：
*安全监管体制机制亟待完善。虽然我国针对无人机运行特点和技术要求发布了《民用无人驾驶航空器系统驾驶员管理规定》、《民用无人机空中交通管理办法（征求意见稿）》、《轻小无人机运行规定（试行）》等无人机空中交通管理与运行的规定，但针对无人机的安全监管体制还需要根据无人机发展及运行实际，制定符合我国特色和发展需求的无人机空中交通管理和运行标准体系。
*无人机安全监管技术研究不足。民用无人机近些年得到了跨越式发展，市场规模和市场情景都以前所未有的速度在擴展。但无人机安全监管技术研究还比较滞后，有些部门提出了无人机监管系统和监管平台，还有些企业提出了使用自己所研制的无人机监管技术，但上述研究都是针对特定无人机和特定运行环境所建立的监管技术和方法，对于种类繁多、运行条件和环境大相径庭的无人机产业来说仍显不足，迫切需要在无人机安全监管技术方面开展研究，促进无人机产业良性发展。
*无人机安全监管信息采集及融合手段缺乏。尽管相关单位针对无人机安全监管问题开展了相关研究，但针对无人机运行所需信息的采集和集成还有待实现，尚未建立相应信息采集及融合手段。
*无人机安全监管体系缺乏。随着我国通航及无人机产业的快速发展，无人机安全监管中心和无人机之间的数据通信网络还没有建立，特别是适应大数据运行环境下的无人机安全监管平台还未建立。
因此，为了适应未来低空空域开放条件下无人机产业的快速发展，采用先进无人机安全监管及无人机运行概念和IT服务架构，搭建无人机安全监管运行平台，提高我国无人机产业及无人机运行安全水平，已迫在眉睫。
三.安全监管平台需求研究
3.1 功能需求
从无人机市场发展的趋势来看，未来几年内无人机数量的增长速度十分惊人，各行业无人机的应用需求不断增加，无人机数量的急剧增长将对空域环境安全性提出更高要求。故监管平台的设计应充分考虑无人机发展趋势及应用特点，设计搭建以无人机飞行态势监控为主，融合无人机运行预警/告警功能、综合数据处理功能、大数据采集分类功能以及运行控制综合信息发布功能等为一体的多功能平台，以实现不同监管用户在不同监管领域的监管功能需求。
3.2 安全管理需求
要实现无人机监管平台的顺畅运行，必须同步建立相应的准入制度、信息管理制度、运行态势监控及事故调查制度等必要的安全管理制度。
因为民用无人机运行涉及航空安全领域，所以信息管理是监管平台在安全管理需求中的核心需求。遥控数据及信息权限的等级划分十分重要，而无人机的智能化、协作化则对其监管信息的安全等级提出了更高的要求。监管平台需按照不同的用户级别、功能划分、应用领域等对无人机数据进行安全加密及防火墙处理，确保无人机飞行控制的主动性及相关数据信息的保密性。与此同时，特殊情况下的无人机控制权力要求监管平台在实现其基本监管功能的同时具备无人机遥控干扰能力，把握无人机监管的主动权。
3.3 通信及设备需求
无人机与大型飞机的主要区别在于民用无人机“低，小，轻”，即飞行高度低、结构体积小、自身重量轻，所以民用无人机的监管无法使用类似于一次雷达的扫描定位设备。故无人机监控平台的监控识别方式应从飞行主体被动应答变为无人机主动发送。由此无人机与监管平台间的数据传输要求无人机设备具备一定的通信能力，结合无人机的数量特点，无人机的数据传输应具备广域化的要求。选择覆盖范围广、实时通信能力强的数据传输链路将是解决无人机监管的技术关键。
要实现大流量高密度的无人机监管，监管平台的数据传输与处理必须具备相应的分流能力和容灾能力，用户交互平台能够有良好的操作性和适应性。大量的无人机数据要求监管平台的数据计算必须准确、高效，所以合理化的服务器分布以及高性能的数据信息处理计算机是满足其量化需求的必要保障；而兼容性强、维护成本低的交互平台架构将极大的降低监管平台的任务负荷，有效提高平台的监管容量。 四.无人机监管平台
4.1 平台结构
民用无人机监管平台是监管方与民用无人机用户的交互界面。为适应无人机的发展趋势，综合考虑我国现行空中交通监视服务的区域划分，我国的民用无人机监管应采用地域式分布监管的方法。平台结构以无人机监管中心为基本单元，按照数据传输的不同阶段分为三层，即通信层、核心层和应用层。具体结构如图1所示。
通信层：解决无人机监管技术的关键层。现行的技术难点在于无人机识别和数据传输，无人机的识别需要无人机具备唯一的识别代码，通过使用类似于电话号码的认证方式实现；利用通信网络如4G、WIFI、WLAN等实现无人机飞行数据的回传发送，通过网络运营商的通信基站，将单一无人机用户的数据资料传输至统一的监管服务器中，故该层是基于通信网络技术的平台基础层。
核心层：连接通信层与应用层的综合处理层。无人机的地域式监管要求平台在各地区都需要有数据服务器，故各区域服务器是核心层的基本构成单位。无人机或其飞控设备通过通信基站将相关数据发送给区域服务器，区域服务器在接收各区域通信基站发送的无人机的相关数据之前对部分重要数据进行防火处理，安全加密设备对相关数据进行加密处理，同时对部分请求进行管理权限认证；加密后的数据由数据处理计算机集群进行计算分析、分类存储，其中一部分按照规定格式压缩封存，存入无人机运行数据库，另一部由转换设备进行可视化处理后传输给平台实体，从而使可用数据以直观形式呈现。该层为整个平台结构的核心部分，其技术难点在于数据处理设备及无人机与监控显示设备之间的链接。无人机数据通用接口以及人工智能的程序软件是解决该层问题的关键。
应用层：平台功能实现层。该层是整个平台设计的最终成果，是整个平台的价值所在。通过核心层对相关数据进行计算分类，监管人员在该层实现相应的监管功能；无人机用户通过B＼S架构使用浏览器在该层实现数据共享、无人机用户的登记注册；相关人员也可通过该层进行无人机飞行计划的申请和审批。
4.2 功能研究
民用无人机监管平台主要实现无人机运行管理、数据采集和处理、运行结果统计和分析等功能，主要包括无人机识别监控、计划审批、冲突预警、即时通信、遥控接管、信息发布等相关功能。
（1）识别监控。移动通信网络使无人机能够具备唯一的识别代码，结合无人机实名登记注册制度，监管平台能够对无人机进行“一对一”的识别，无人机相关信息及其用户资料信息明确。同时，监管平台能够对特定区域的民用无人机进行实时监控，无人机位置、高度信息的动态显示使监管方能够完全掌握空域环境内的无人机运行态势；及时指挥协调无人机用户之间以及无人机用户与其他空域用户之间的相对位置关系，解决各空域用户间的飞行冲突。
（2）计划审批。平台架构的B/S模式具备良好的适应性，支持广域网络及移动通信使用环境下，民用无人机飞行前计划的申请及审批。民用无人机通过提前申报飞行计划，规划飞行路径及使用空域，使监管方能够提前预测空域流量和密度分布，有计划的实施管控。
（3）冲突预警。监控平台通过数据计算机对无人机运行数据的计算分析，对无人机飞行路径及规划路径做出预测对比。在未提前告知或申请的情况下，超出预定路径的飞行将会导致监控系统发出预警。无人机构成非法入侵、危险接近等态势时，预警系统将发出必要警告。提醒监管人员，监管人员在对预警信息进行核实后实施相关管控措施。
（4）即时通信。无人机监管平台在对空域内的无人机运行情况进行监视的同时还具备一定的管控能力，特殊情况下，监管方可通过监管平台对违规飞行的无人机用户进行必要的通信，包括发送文字信息、语音通话等通信方式，对其违规行为进行警告或直接终止其飞行活动。
（5）遥控接管。无人机监管平台在特殊情况下必须具备一定的接管功能，根据监管权限的不同，设置相应的接管等级。在无人机运行对航空安全构成巨大威胁，警告无效的情况下，必须对无人机实施遥控接管，强制其执行相应的飞行或落地程序，以保障无人机监管平台的主动性与强制性。
（6）信息发布。监管平台在综合考虑空域使用情况后发布相关运行限制、包括路径限制、高度限制、流量控制、临时空域等。同时，根据天氣情况、地面活动等相关信息发布运行注意事项。
（7）其他功能。监管平台在实现基本监视服务功能的同时，利用其平台架构的优势性还能提供一些其他的应用功能，包括了无人机用户的数据共享，如地图信息、气象信息、飞行路径等；生产商所需的真实数据资料，包括无人机高度，速度，性能参数；相关数据统计、计划报表下载打印；无人机运行数据库。
五.结论
无人机发展将愈加迅速，其应用领域将更加广泛，无人机对航空安全的威胁必将使各相关部门提高对其监管的关注度。针对我国无人机发展现状及发展过程存在的问题，实现从监管“有人机”到监管无人机，无论是制造技术还是监视技术，都需要有进一步的提高。本文针对无人机运行现状分析，提出了民用无人机监管平台研究，在介绍无人机定义以及无人机发展现状的基础上，研究了无人机安全监管平台需求分析，提出了满足我国国情特点的无人机监管平台体系结构和功能。本文的研究工作对于实现无人机安全监管、推进无人机安全监管技术水平具有一定的借鉴作用。
参考文献
[1] 艾洪昌，王春生.我国民用无人机管理现状探析[J].管理观察，2015（7）：191-192.