胡軼強 陳靜嫻

2018年3月6日，在巴爾的摩會議中心舉辦的第3屆美國聯(lián)邦航空局（FAA）無人駕駛航空器系統(tǒng)年度研討會上，美國聯(lián)邦航空局宣布，將其低空授權(quán)和通知備案能力（LAANC）系統(tǒng)，擴展應用至全國500個機場。鑒于低空授權(quán)和通知備案能力系統(tǒng)對無人駕駛航空器空域使用的巨大作用，美國聯(lián)邦航空局這一決定對美國以及我們國內(nèi)業(yè)界都產(chǎn)生了很大影響。我們在此對低空授權(quán)和通知備案能力系統(tǒng)做簡要介紹，探討對我國空管工作的一些有啟發(fā)和可以借鑒之處。

系統(tǒng)運行概念的產(chǎn)生

近年來，民用無人駕駛航空器技術(shù)迅速成熟，被廣泛應用，各種無人駕駛航空器大量出現(xiàn)，如何對其進行有效、安全監(jiān)管，成為全球民航主管機關面臨的一個全新挑戰(zhàn)。在美國，2015年12月21日起，美國聯(lián)邦航空局正式要求無人駕駛航空器進行注冊；到2018年2月，總注冊數(shù)量已經(jīng)突破104萬架，其中包括90萬娛樂愛好用途，以及14萬架商用、公共事務及其它用途的無人駕駛航空器?？梢灶A見的是，這種快速增長的趨勢在未來5～10年仍將保持下去。無人駕駛航空器事實上已成為美國國家空域系統(tǒng)（NAS）最重要、最常見的一個用戶；如何讓它融入美國國家空域系統(tǒng)，與其它用戶一起安全、高效的運行，成為一個無法忽視、必須解決的問題。

美國政府對包括航模在內(nèi)的無人駕駛航空器的飛行活動，歷來都有監(jiān)管要求。但是，此前的很多監(jiān)管方法已不再適用于當下的無人駕駛航空器應用大量出現(xiàn)的情況。因此，近年來美國制定、修訂了一系列法律法規(guī)，主要有：

（1）依據(jù)《2012年美國聯(lián)邦航空局現(xiàn)代化和改革法案》（公法L112-95編）第336節(jié)，僅用于娛樂愛好的航空模型開展飛行活動，這些內(nèi)容也隨后被納入到FAR 101的E分部（Subpart E）；

（2）依據(jù)FAR 107運行，使用用于商業(yè)用途的小型無人駕駛航空器系統(tǒng)開展飛行活動；

（3）申請FAR 107部運行偏離，適用于商業(yè)用途的小型無人駕駛航空器系統(tǒng)開展飛行活動；

（4）依據(jù)《2012年美國聯(lián)邦航空局現(xiàn)代化和改革法案》（公法L112-95編）第333節(jié)，頒發(fā)偏離，使用用于商業(yè)用途的25kg及以上起飛重量的無人駕駛航空器系統(tǒng)開展飛行活動；

（5）政府航空器，依據(jù)FAR 107運行，或獲得運行偏離/授權(quán)（Certificate of Waiver or Authorization，CoA）（2017年底，僅占非航空模型類用戶的3%）。

在美國，如果要合法合規(guī)地使用民用無人駕駛航空器開展飛行活動，必然要遵守上述某一項要求。然而，除了少數(shù)特殊情況，例如森林滅火、緊急救援，可以通過美國聯(lián)邦航空局的特殊公共利益（SGI）程序，獲得空域使用的申請備案或授權(quán)過程很簡短；在其它情況下，過程往往十分漫長，甚至需要90天或更多。

上述運行方式在管制空域內(nèi)、機場附近等條件下有空域使用通知備案、申請、批準限制。無人駕駛航空器運營人也需要從空管的角度，了解在哪些區(qū)域、時間限制內(nèi)是可飛的。 FAR 101/公法112-95編336節(jié)，以及FAR 107是美國當前絕大部分無人駕駛航空器系統(tǒng)運行應遵守的標準和規(guī)范，所以，針對它們提供便捷高效的空域使用通知備案、申請、審批服務，是最為迫切的需求。美國聯(lián)邦航空局對無人駕駛航空器運行相關的空域使用主要要求如下：

（1）《公法112-95編》336節(jié)（a）（5）條款規(guī)定，模型飛行器運營人/操作者，如果在機場周圍8.05km（5 miles）范圍內(nèi)開展飛行活動，應事先通知機場運營人和塔臺；如果在機場周圍8.05km（5miles）范圍內(nèi)某一點起飛，應飛行活動的程序和細節(jié)獲得機場運營人和塔臺的同意，方可進行。

（2）FAR 107規(guī)定，除非事先獲得ATC的授權(quán)，任何人不得在B、C、D類空域，或某一機場水平邊界旁的E類空域，使用小型無人駕駛航空器系統(tǒng)開展商業(yè)飛行活動（B、C、D是機場周邊空域，E是機場附近終端區(qū)域與航路之間的過度區(qū)域，均為管制空域）。

（3）G類空域是非管制空域（可以向上劃設到4400m（14500ft），但通常僅為366m（1200ft），如果在此使用無人駕駛航空器開展飛行活動，且距離機場距離不到8.05km（5miles），仍然需要或空管部門的事先授權(quán)。

雖然存在這些法規(guī)要求，然而傳統(tǒng)的空管體系下，沒有出現(xiàn)百萬數(shù)量級的用戶申請空域使用通知備案或授權(quán)的情況，此前的工作流程嚴重依賴于人工作業(yè)；因此，在空管部門和無人駕駛航空器運營人之間，沒有自動化的通知備案或授權(quán)（N&A）工作方式，在低空授權(quán)和通知備案能力系統(tǒng)運行概念出現(xiàn)，主要依賴于Web門戶提交信息，后臺人工審核處理。實踐證明，這種處理方式已經(jīng)造成了大量的申請審批工作積壓（參考表格1），到2017年初，每周的FAR 107部運行空域使用申請已經(jīng)超過了3000個，積壓待處理的工作有數(shù)萬件；而美國聯(lián)邦航空局的體制和資金預算，決定了無法大規(guī)模增加人力處理這些工作。

還有一些其它因素，制約了自動化空域使用處理方式的出現(xiàn)。無人駕駛航空器是一個全新事物，沒有先例可以借鑒，其自身的特性、飛行性能和運行特性與有人飛行器差異巨大，會引起額外的安全問題，往往需要做初步、系統(tǒng)的研究。美國聯(lián)邦航空局對常見的無人駕駛航空器作業(yè)飛行任務類型和特性，進行了大量的統(tǒng)計分析，有針對性的確定相應的處理工作流程，也延長了自動化處理系統(tǒng)的開發(fā)周期。

有鑒于以上考慮，基于大量的工作實踐、統(tǒng)計分析，以及與業(yè)界廣泛的溝通和調(diào)研，美國聯(lián)邦航空局的空中交通組織（ATO）在2016年秋季選擇了12家企業(yè)組建了轉(zhuǎn)向工作組，開展前期研究；2017年5月12日，正式提出了低空授權(quán)和通知備案能力系統(tǒng)運行概念；并于2017年10月30日，啟動試點運行，SunPower公司成為第一個低空授權(quán)和通知備案能力系統(tǒng)試運行用戶。截至2018年3月15日，全美國有45個機場參與了低空授權(quán)和通知備案能力系統(tǒng)的Beta版測試，涉及8個空管負責機構(gòu)，3個B類空域、4個C類空域、2個D類空域、36個E類空域（具體清單請查詢FAA網(wǎng)站，在隨時間不斷變化）。2018年3月6日，美國聯(lián)邦航空局宣布將低空授權(quán)和通知備案能力系統(tǒng)測試向全國約500個機場、近300個空中交通管機構(gòu)施全面鋪開，具體工作進度安排如下：

系統(tǒng)基本概念和特征

（1）低空授權(quán)和通知備案能力系統(tǒng)是一種高度自動化的系統(tǒng)

該系統(tǒng)能自動化地完成查詢、通知備案、審批授權(quán)等工作。它也是一種美國聯(lián)邦航空局與企業(yè)合作的產(chǎn)物，利用社會資源，由社會組織提供公共服務，并允許商業(yè)化運作，繞開了美國聯(lián)邦航空局的人力資源和資金預算限制。

低空授權(quán)和通知備案能力系統(tǒng)的主要要素包括：美國聯(lián)邦航空局的工作授權(quán)、航圖數(shù)據(jù)資料、為運營人提供服務的第三方服務提供方（Third Party Provider，TPP）。第三方服務提供方是直接為無人駕駛航空器系統(tǒng)運營人直接提供服務的實體，通過授權(quán)承擔了很多美國聯(lián)邦航空局的工作，可以商業(yè)化運行并獲取一定利潤；可以由多個第三方服務提供方提供服務，截至2018年3月，有AirMap、Project Wing、Rockwell Collins和Skyward四家企業(yè)可以提供低空授權(quán)和通知備案能力系統(tǒng)服務。美國聯(lián)邦航空局正在考慮新增一批服務提供商，新一輪的服務商資質(zhì)申請截至5月16日。

USS是無人駕駛航空器系統(tǒng)服務供應商（UAS Service Supplier），無人駕駛航空器系統(tǒng)服務供應商是美國聯(lián)邦航空局在低空授權(quán)和通知備案能力系統(tǒng)概念中對第三方服務提供方的正式稱謂，目前兩個概念經(jīng)?；Q使用。無人駕駛航空器系統(tǒng)服務供應商承擔著接收、轉(zhuǎn)發(fā)、回復空域使用請求信息（RFI）的職責。依據(jù)美國聯(lián)邦航空局的授權(quán)和航圖資料，它也可以完成自動化的審批。美國聯(lián)邦航空局鼓勵無人駕駛航空器系統(tǒng)服務供應商建立更有競爭力的商業(yè)模式，為無人駕駛航空器運營人提供更好的服務。美國聯(lián)邦航空局也倡導實行一定程度的無人駕駛航空器系統(tǒng)服務供應商市場化競爭，有準入門檻限制，但也在不斷的引入新的競爭者參與。美國聯(lián)邦航空局、無人駕駛航空器系統(tǒng)服務供應商和無人駕駛航空器系統(tǒng)運營人將通過一系列的授權(quán)、委托協(xié)議，明確彼此的責任、權(quán)利和義務關系。

（2）低空授權(quán)和通知備案能力系統(tǒng)是一個經(jīng)歷循環(huán)迭代、不斷發(fā)展的運行概念，是一個動態(tài)化的過程

目前的低空授權(quán)和通知備案能力系統(tǒng)處于階段1，初始驗證階段（Phase 1），它會建立和規(guī)劃很多能力、進行概念驗證、收集運行數(shù)據(jù)并進行分析。未來可能基于階段1的經(jīng)驗教訓，對現(xiàn)有的低空授權(quán)和通知備案能力系統(tǒng)運行概念做大幅度的調(diào)整。

在階段1，美國聯(lián)邦航空局向無人駕駛航空器系統(tǒng)服務供應商提供無人駕駛航空器系統(tǒng)設施航圖（UAS Facility Map，UASFM）、運行規(guī)則；無人駕駛航空器系統(tǒng)服務供應商向美國聯(lián)邦航空局提交通知備案和授權(quán)申請信息。美國聯(lián)邦航空局建立初始的能力，向相關空管單位傳遞和顯示通知備案、授權(quán)申請信息；來自于多個無人駕駛航空器系統(tǒng)服務供應商的信息可以在一個空管單位融合、接收和顯示。階段1通過使用美國聯(lián)邦航空局授權(quán)和無人駕駛航空器系統(tǒng)設施航圖實現(xiàn)自動化授權(quán)；如果不能實現(xiàn)，則通過與相關空管單位協(xié)調(diào)溝通實現(xiàn)。

階段2將解決非常態(tài)化出現(xiàn)的飛行活動類型問題，以及關注于提高效率；實現(xiàn)有關飛行活動的小型無人駕駛航空器系統(tǒng)注冊相關的管理，政府航空器的偏離/授權(quán)管理；將信息分發(fā)擴展至無人駕駛航空器飛行空域受影響的其它用戶；處理國防部管制空域的授權(quán)和通知備案。在階段2或其后階段，低空授權(quán)和通知備案能力系統(tǒng)可能會加入多架關聯(lián)無人駕駛航空器（如蜂群）的處理，分發(fā)其它飛行信息等特性。

現(xiàn)階段，無人駕駛航空器系統(tǒng)服務供應商的服務功能基于應用程序接口（API）開發(fā)實現(xiàn)，這些應用程序接口設計成模塊化的，在架構(gòu)設計之處就考慮到極強的可擴展性、靈活性和升級能力。隨著新版本的低空授權(quán)和通知備案能力系統(tǒng)服務能力的引入，應用程序接口也會更新版本。從而在技術(shù)架構(gòu)上保證需求的實現(xiàn)。低空授權(quán)和通知備案能力系統(tǒng)能力設計之處，就考慮到了與NextGen項目的融合，融入到SWIM（美國聯(lián)邦航空局系統(tǒng)范圍信息管理），與SWIM之間預留有接口。

無人駕駛航空器系統(tǒng)設施航圖由美國聯(lián)邦航空局制定，確定小型無人駕駛航空器飛行的高度限制，在該高度以下可以依據(jù)FAR 107運行自動頒發(fā)授權(quán)。只要無人駕駛航空器系統(tǒng)服務供應商使用了當前有效版本的無人駕駛航空器系統(tǒng)設施航圖、依據(jù)局方授權(quán)和低空授權(quán)和通知備案能力系統(tǒng)運行規(guī)則、工作程序，就可以直接自動化處理并頒發(fā)授權(quán)給運營人，而無需轉(zhuǎn)交美國聯(lián)邦航空局，進行逐一人工審核。無人駕駛航空器系統(tǒng)服務供應商頒發(fā)的授權(quán)依然要轉(zhuǎn)發(fā)給美國聯(lián)邦航空局，而美國聯(lián)邦航空局仍然保留權(quán)利可以撤銷該授權(quán)。如果運營人提交的申請超出了低空授權(quán)和通知備案能力系統(tǒng)的授權(quán)范圍，該申請也將轉(zhuǎn)交美國聯(lián)邦航空局處理；美國聯(lián)邦航空局估計，由于低空授權(quán)和通知備案能力系統(tǒng)會自動化處理大部分申請，降低了局方工作壓力，局方的人工審核工作將大大加速。無人駕駛航空器系統(tǒng)設施航圖對于依據(jù)FAR 101E運行的航空模型，也起到了警告作用，在其高度之上，通常是管制空域。

（3）低空授權(quán)和通知備案能力系統(tǒng)信息的分發(fā)

無人駕駛航空器系統(tǒng)服務供應商將信息轉(zhuǎn)發(fā)給：1）美國聯(lián)邦航空局，包括所有信息；2）機場及其相應負責空管機構(gòu)，由美國聯(lián)邦航空局作為中心進行分發(fā)；3）美國國家空域系統(tǒng)內(nèi)其它用戶，包括小型無人駕駛航空器系統(tǒng)運營人、模型飛行器運營人、通用航空用戶、民用運輸航空用戶等，在階段1，并不會實現(xiàn)給美國國家空域系統(tǒng)內(nèi)其它用戶分發(fā)低空授權(quán)和通知備案能力系統(tǒng)信息。

低空授權(quán)和通知備案能力系統(tǒng)概念的信息流框圖見圖3。

（4）運行場景（Operational Scenarios）

它代表著最常見的一些運行和空域使用類型，分別針對性地建立不同的處理工作流程和要求。目前，已經(jīng)實施的包括：

在G類空域，自愿向美國聯(lián)邦航空局通知備案。例如依據(jù)FAR 107運行，在G類空域內(nèi)（非管制空域），距離機場超過8.05km（2miles）。

在機場附近依據(jù)FAR101E運行，向美國聯(lián)邦航空局通知備案。例如，依據(jù)FAR101E運行，在C類空域內(nèi)（管制空域），距離機場中心點不超過 8.05km（2miles）。

在機場附近依據(jù)FAR107運行，在無人駕駛航空器系統(tǒng)設施航圖規(guī)定的批準高度以下開展飛行活動，無人駕駛航空器系統(tǒng)服務供應商自動批準。例如，在舊金山機場3.22km（2miles）外，依據(jù)FAR107運行，B類空域內(nèi)，高度60.96m（200ft），無人駕駛航空器系統(tǒng)設施航圖規(guī)定的空管機構(gòu)允許的批準高度為30.48m（100ft），因此必須獲得SFO塔臺的批準方可飛行（參考下圖，擬飛行區(qū)域為紅色矩形）。

與美國聯(lián)邦航空局協(xié)調(diào)獲得授權(quán)。例如，依據(jù)FAR107運行，在B類空域內(nèi)，但無人駕駛航空器系統(tǒng)設施航圖規(guī)定擬飛行區(qū)域的可飛行高度為0m（0ft），需要與美國聯(lián)邦航空局協(xié)調(diào)，獲得局方的人工審批授權(quán)。

（5）當前低空授權(quán)和通知備案能力系統(tǒng)的適用范圍限制

低空授權(quán)和通知備案能力系統(tǒng)剛剛開始部署，進行測試，很多能力都出于開發(fā)階段，所以有很大的應用限制。121.92m（400ft）高度限制。FAR 107限制了小型無人駕駛航空器最大飛行高度為121.92m（400ft）；雖然B、C、D、E類空域可以劃設得更高，目前，低空授權(quán)和通知備案能力系統(tǒng)無法為超出121.92m（400ft）的飛行活動提供自動化審批。復雜飛行運行活動不可以通過低空授權(quán)和通知備案能力系統(tǒng)提交。復雜飛行運行活動，是在機場設施圖中的紅色禁飛區(qū)內(nèi)或需要批準偏離的飛行活動（如，在管制空域內(nèi)，獲取夜間飛行偏離的批準開展的飛行）。沿多轉(zhuǎn)向點曲折飛行，使用多邊形空域，政府航空器的偏離/授權(quán)也無法通過低空授權(quán)和通知備案能力系統(tǒng)審批。

（6）低空授權(quán)和通知備案能力系統(tǒng)不是無人機空中交通管理

通過前述介紹可以看出，低空授權(quán)和通知備案能力系統(tǒng)只是一種運行服務，不是無人機空中交通管理（Unmanned Aircraft Systems Traffic Management，UTM）。它只是無人機空中交通管理的一個組成部分、實現(xiàn)了部分功能，是無人機空中交通管理設計和功能驗證的重要工具。無人機空中交通管理是美國聯(lián)邦航空局自有和部署的一套系統(tǒng)，而低空授權(quán)和通知備案能力系統(tǒng)的主要基礎設施和服務由提供；未來，低空授權(quán)和通知備案能力系統(tǒng)將與無人機空中交通管理實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。目前，美國的無人機空中交通管理由美國宇航局（NASA）主導開發(fā)，預計將于2019年轉(zhuǎn)交給美國聯(lián)邦航空局主導開發(fā)，進入實際運行測試。

按照現(xiàn)行的美國聯(lián)邦航空局定義，無人機空中交通管理是一種用于非管制空域的空中交通管理生態(tài)系統(tǒng)，它與美國聯(lián)邦航空局的空中交通管理系統(tǒng)是互相獨立、互為補充的。無人機空中交通管理系統(tǒng)的開發(fā)包括建立身份識別服務、確定職能和責任劃分、信息交換架構(gòu)、數(shù)據(jù)交換接口、軟件功能實現(xiàn)、基礎設施建設、通訊和導航、發(fā)現(xiàn)與避免碰撞、性能要求確定等內(nèi)容。

對我國空管工作的啟示

政府職能轉(zhuǎn)變和公共服務的社會化供給。在十三五規(guī)劃綱要中，明確提出了“加快政府職能轉(zhuǎn)變，持續(xù)推進簡政放權(quán)、放管結(jié)合、優(yōu)化服務，提高行政效能，激發(fā)市場活力和社會創(chuàng)造力”的要求。十八大以來，黨中央把轉(zhuǎn)變政府職能作為深化行政體制改革的核心，多次做出重要部署，提出明確要求。這是目前政府進行公共事務管理、提供公共服務的工作的總體思路和方向。在這種大環(huán)境下，很難要求獲得額外的財政、人力資源等方面的支持，建立無人駕駛航空器空管服務這樣全新的公共服務。要么就重新抽調(diào)、組合現(xiàn)有資源，要么就積極發(fā)揮社會組織機構(gòu)、企業(yè)承擔政府職能。美國聯(lián)邦航空局用美國低空授權(quán)和通知備案能力系統(tǒng)的方式，繞開了預算和人力資源的限制，用商業(yè)化的做法激勵企業(yè)提供更好的服務。國內(nèi)也已出現(xiàn)了類似的服務，2016年3月至今，民航局飛標司已經(jīng)為6家企業(yè)的云系統(tǒng)頒發(fā)了批準信，包括U-Cloud、U-Care、飛云、北斗云、無憂云和大翼云。這些云系統(tǒng)提供了美國低空授權(quán)和通知備案能力系統(tǒng)類似的功能或服務，但仍然存在很多管理、體制性的問題，這些系統(tǒng)尚不能很好地解決飛行計劃報備、航行情報獲取等問題。提供空管服務，需要有軍民航主管部門提供必要授權(quán)；像美國低空授權(quán)和通知備案能力系統(tǒng)模式一樣，如果軍民航主管部門給予服務商足夠授權(quán)，它們可以進行自動化審批，將大大推動無人駕駛航空器的應用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

循序漸進、分批逐步開發(fā)適用于小型無人駕駛航空器飛行活動的航圖。航圖是制約我國航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素，因為相關信息掌握在很多家政府主管單位和軍方，若要畢全功于一役的全部制定妥當是不現(xiàn)實的。要清醒的看到，低空航圖制定必然是一個長期的、動態(tài)化的過程，需要很多輪次迭代，不斷與很多單位溝通。目前，民航局通過飛標司、空管局等渠道，向公眾公布了民航機場的障礙物限制面保護范圍；具體信息精確度、要求嚴格程度相比美國仍顯不足。例如，在美國低空授權(quán)和通知備案能力系統(tǒng)支持下，距離舊金山機場中心點609.6m（2000ft）的地方可以進行無人駕駛航空器飛行活動，國內(nèi)沒有哪一個云系統(tǒng)做得到，我們的禁飛區(qū)基本上是絕對禁飛的。美國低空授權(quán)和通知備案能力系統(tǒng)用的是全新開發(fā)的121.92m（400ft）以下高度的航圖，由各個機場及其負責管制單位進行安全評估后制定，每30.48m（100ft）為一個高度層，技術(shù)特征和傳統(tǒng)航圖相比有很多創(chuàng)新，這是針對小型無人駕駛航空器在低空飛行定制化開發(fā)的必然結(jié)果。我們在制定航圖時，要借鑒這種創(chuàng)新思維，不要簡單地沿用傳統(tǒng)的管理通用航空低空飛行的思維去制定適用于無人駕駛航空器的航圖。

非管制空域和空中交通服務。美國存在很廣闊的G類空域（非管制空域），在這些空域中，滿足距離機場超過8.05km（5miles）、向上不超過121.92m（400ft）等條件，依據(jù)FAR 107或FAR 101E運行可以不進行空域使用通知備案或?qū)徟Ｎ覈鴶M對小型無人駕駛航空器放開管控的為地面以上、120m以下的空域，但要排除11種情況，例如空中禁區(qū)及周邊5000m范圍、省級人民政府會同戰(zhàn)區(qū)確定的管控空域等。這些信息很難被普通的小型無人駕駛航空器運營人所全面、及時掌握，并不斷跟進掌握動態(tài)變化情況。事實上，在這類非管制空域飛行，也需要空中交通服務。為了促進行業(yè)和社會經(jīng)濟發(fā)展，這種服務、公共產(chǎn)品的提供問題也應由政府要研究解決的。目前，有一些云系統(tǒng)和其它的應用，也可以提供這種服務，但信息并不全面、及時、權(quán)威，也缺乏一些必要的授權(quán)和行業(yè)管理約束。