Deloitte最近发表了一项关于移动未来的研究，研究实现大规模商用载人无人机的六个挑战。
在这些挑战中，最关键的是目前与管理客机的相关空域有关，如果不能解决与目前无人机与客机的空域差距问题，那么任何的方法都无法整合现有的空域问题，目前现有或正在开发的管理系统，以及不断增长的商用无人机市场都迫切的需要解决这个问题。
这篇研究为这项挑战提供了一种途径。
简介
航空科技正悄然改变着我们的天空，并逐渐改善我们对航空的认知。客运和货运无人机以及其他有潜力的无人航空技术正在解决当今的城市拥堵问题，改善物流，创造新产品、新服务和新市场。然而，其所带来的相应的问题也十分明显，将需要管理和维护日益多样化的空域，并保证所有空中交通安全和高效运行，将会是所面临的一个持续性挑战。
如今，无人机被广泛应用于各个领域，用于研究公共安全、农业、交通管理和监控等领域。无论对于运载人/货物、应急响应，还是现场收集数据等，都被这些创新航空应急运营者发挥了极大的价值。
随着无人机使用频率的持续性增加，载客无人机也即将投入，需要确定哪个部门进行管理空域以及如何管理和执行。几十年来，航空导航服务提供商（ANSPs）一直是提供安全旅行的主要监管来源，但如何管理每天数千次或是数百万次的载人无人机飞行路径呢?所以必须建立一个安全和可持续发展的体系，从而保护生命和财产安全。
定义问题、探索解决方案和分配责任对所有无人机生态系统利益相关者的成功至关重要。这项研究探讨了这些关键因素，并邀请利益相关者对话解决与空中交通有关的问题。管理系统，包括无人系统，并为未来与客用无人机相关的高空旅行奠定基础。
管理系统群的系统-无人飞行器交通管理系统
图1所示：无人飞行器交通管理系统(UTM)生态系统的关键利益相关者
无人飞行器交通管理系统是未来无人机系统/远程驾驶飞机系统)、自动无人驾驶飞机和垂直起降飞行的关键推动系统。
多年来，行业精英一直在讨论该套系统管理所面临的一些挑战。利益相关者和经营者代表着不同的行业、地理区域和目的。虽然每个自动驾驶项目的操作人员都有特定的需求，但是所有的操作人员都需要一个管理系统解决方案来充分实现提高机动性的潜力。
有效的空中交通管理是安全、高效的全球航空的标志，至少在过去十年中是如此。这是一个规避风险的社区，因此，使用无人系统部署的任何进展都必须保护、增强和扩展该操作。成功的因素取决于对空中交通管理系统的基本信任可靠和可用的通信、可预测和一致的导航、可访问和可信通讯监测、导航、监控。这些元素再加上试验和测试的过程、协调的团队、冗余和持续的培训，使系统能够可靠和安全地运行。
无人机市场正在飙升
要想尽快的建立一套全面的无人驾驶管理系统，就必须要了解无人机行业的发展。
无人机已被证明是商业和非商业运营商等众多应用的重要工具。过去，无人机仅限于军事防御应用。然而，在过去的十年里，技术有了显著的进步，而且随着规模的缩小，它们的数量和能力也随之增加。今天，无人机已经成为商业应用的一种经济解决方案，如测绘、航空摄影等。“无人机即服务”(drone-as-a-service)的重要性日益上升，以及由政府提供的优惠政策
政府和监管机构经营商业
无人机是用于农业、建筑和石油钻井平台检查的新动力。
无人机最初所涉及的领域尤其是在商业领域，仅限视距内(VLOS)操作。比如在澳大利亚、加拿大、中国、丹麦、新西兰，波兰、南非、瑞士和美国的一些州已经出台一些政策，可将无人机纳入超视距作业，从而为越来越多的创新应用和扩大使用领域提供了更多的机会(见图3)。
无人机市场继续增长，以消费者为中心的创新是增长中最突出的因素之一。最活跃的领域之一是全球垂直起降无人机。到2035年，无人机市场的价值可能会达到210亿美元。
什么是紧迫感?
世界各地的公司几乎每天都在介绍无人机的创新应用。全球无人驾驶管理系统市场价值约5.38亿美元,5.38亿年预计将增长超过20%的复合年增长率。2019-2025期间预计这种增长的大部分来自商业应用,随着公司找到更多的创新的方法来收集信息,改善物流,并使用无人机技术人员和货物搬运。随着这种增长，建立一个全球协调的交通管理体系的责任也随之而来。
随着天空成为下一个前沿领域，一个成功的无人驾驶管理系统将促进市场的增长，简化操作，并确保公共安全和安全。一个潜在的解决方案可能是一个系统的管理系统。
将共同提供一个端到端的服务，包括对所有操作人员共同的监督、标准和协议。每个涉众都有责任参与对话，并在其部署和正在进行的操作中发挥作用。
无人系统管理市场的增长
谁在监视空域?
管理空域和为所有利益相关者建立标准对于无人机的长期发展至关重要。无人驾驶管理系统开发将最终确定服务、角色和责任、信息体系结构和数据交换协议、软件功能、基础设施和性能需求，以支持对无人系统操作的管理。
将无人机系统集成到现有的空中交通管理操作中将会带来各种各样的问题和挑战。它将需要汇集各种涉众系统，包括运营商、通信系统服务提供商和数据服务提供商，以及监管当局。在认识到这一瓶颈，国家航空和宇宙航行局和美国联邦航空管理局在美国，欧洲航空安全局，中国民政，和世界各地的许多类似的组织计划进行识别、应对，确保当前无人驾驶管理系统操作的安全性和完整性。美国国家航空航天局的研究和开发方法包括将无人机集成到空域的方法。
在近期开拓性的变革中，包括对自主航空系统的中期到长期研究。联邦航空局的重点扩展到包括操作无人系统产品的实施和对操作的潜在影响。将美国国家航空航天局的研究与正在进行的部署新技术的活动结合起来，将有助于联邦航空局和其他利益相关者在近期实现效益。
为无人驾驶管理系统建立基础
开发和实施广泛的无人驾驶管理系统是复杂的，它的许多利益相关者有着不同的期望和预期的结果。
有许多领域需要集中努力，以便顺利过渡到安全、高效的无人驾驶飞机系统交通管理系统。
无人驾驶管理系统基金会支柱
融资
无人驾驶管理系统可能需要利用商业市场的能力，在目前空中交通管理服务有限或不存在的监管机构下提供服务，比如与小型无人系统相关的低空操作(小于55磅或25公斤)。现有的监管机构将维持空域和遗留空中交通操作的操作权限，同时可能向一个行业或市场导向的解决方案提供“授权或指定授权”认证。谁来担任这个领导？
这种无人驾驶管理系统结构可能需要进行空中导航管理改革，就像本世纪初美国联邦航空管理局转型为合同塔时所要求的那样。他们需要制定指令，程序，事件协议，限制，以及可能的空域分类变更，将包括无人机行动(例如，无人机需要的协调区、无人机需要的通知区、无无人机区和无人机航路权)。
安全
公共安全和载人航天是至关重要的。商用无人机运营商将负责确保无人机在“超视距”的安全与安全，并在空域追踪无人机，以确保它们不会飞进受限空域。美国联邦航空管理局代理局长丹·埃尔韦尔强调了这一点，他指出，无人机的整合应该以维持当前低事故率的方式进行并对安全风险的引入零容忍度进行了说明。他问社区聚集在2018年优步提升会议上的不仅仅是提供与无人系统部署相关的想法和计划，而是那些能够安全工作的想法和计划。
解决方案。目前，“用监视系统”可能只识别无人机的类型，而不能促进解决这一问题。为无人机和其他自动驾驶设备配备传感器，以探测其领空内的其他飞行物体，或将飞行限制在预先确定的飞行路径，可能有助于防止空中碰撞。
监视：扩大空中交通操作效率和安全性的最有效工具之一是监视。自动化平台向空中交通运行显示监视数据，但其有效性仅限于提供飞行信息的飞机，即足够大和足够大的飞机在能够被发现或适当装备并以合作方式运作的覆盖地区。然而，对于无人机或小型无人机来说，它们的大小(比如一个10厘米大小的飞行器)和建筑材料(塑料、复合材料等)可能不能反映信号。
充分的监视将需要一项解决办法，或对飞机跟踪问题提出几个可能的解决办法。监视技术需要能够融合所有可能的跟踪方法。
监视的另一个复杂之处是缺乏强制应答器，而且这些车辆使用低水平空域(10米至最高200米)，传统的监视雷达无法探测到它们。诸如全息雷达等新技术可以建立一幅完整的领空体积图和探测小型飞行物体，
但它们完全独立于当前的空中交通管理系统。集成为与当前操作集成提供监视数据是必要的。
基础设施
•对于无人驾驶管理系统来说，要想成功，需要解决三个关键的基础设施——通信、导航和监视，通常称为cns。对于监管机构或其授权机构来说，这些是有效提供服务所需的基本工具。
•通讯:在有效的空中交通管制社区的所有要素中，通讯是最基本的。直接、控制器到飞行员交互界面是空中交通管制的一个标志。
在没有任何其他工具的情况下，通讯可以挽救这一项。无人机通过遥控飞行员增加了复杂性。为满足新出现的实时需求，应特别考虑通信，为双向通信提供足够的宽带和程序(控制数据必须上传，遥测必须传回地面站)。目前，对于短程任务，Wi-Fi和类似的低性能通信方法在邻近地区是有效的远程站。
随着飞行长度通过超视距增加，也需要在更长的距离内进行可靠的传输。随着语音通信向传统飞机的数字通信过渡，数字通信能否有效地与无人机通信?
此外，与无人机作战有关的飞行计划信息(空域请求)的通信和提交并非强制要求。因此，空中交通服务提供者没有对任务受影响地区的态势感知，可以使用一些解决方案进行处理这些信息，但它们目前在大多数情况下是独立工作的，尚未与空中交通管理系统集成。
•导航:从航空安全的角度来看，避免其他空域用户之间可能发生的冲突和碰撞是一个重要考虑。目前，无人机仪器可能无法探测和避免其他飞机，而且它们通常没有防撞系统装备。使用这些系统设计无人机可以通过基于预定义规则修改飞行路径来避免冲突。另一个重要的问题可能是在技术故障时失去远程控制能力或适用的协议，以及在这种情况下缺乏适当的程序。
空中交通管制社区不能含糊不清地运作。即使行业在发展，空域和程序也需要清晰。非常低和超高(高)海拔的行动，以及高密度人口上空的空域，将继续需要注意和定义，为设定适当的控制相关预期打下基础。
•在常规飞机的情况下，空中交通管制使用的飞行数据处理系统可以根据飞行计划信息和监视数据识别空域内的飞机。
•与既定的程序和有效的培训相结合，空中交通服务提供商拥有所有必要的数据来支持他们的任务。这个级别的信息提供。
对无人机来说不太现实，所以需要确定与导航相关的无人驾驶管理系统基础设施的这些基本要素是密切相关的，特别适用于无人机市场的需求。该系统的标准和协议应该开发，以便无人驾驶管理系统与当前的无人驾驶管理系统系统独立地同时运行。为了支持无人机交通管理，空中交通管制将需要一个电子系统，可以在低海拔或不受控制的空域访问飞行信息和约束通知。
金融
•长期无人驾驶管理系统的资金可能来自各种来源，包括公共部门的种子资金。
•投资者和拥有大量现金储备、愿意投资于市场的公司。如今，亚马逊(Amazon)、谷歌、Facebook和优步(Uber)等数字平台公司正在推动一些无人系统活动，他们的投资正在帮助无人机和其他移动技术获得广泛的消费者支持。在大多数情况下，他们将他们的精力集中在硬件、支持服务或操作上。加拿大的BlueInnovation、德国的Colibrex和法国的Aerodyne等小众公司也在提供支持和整合面向运营的创新(这些创新主要包括导航、无人驾驶管理系统和安全相关的软件和服务，以及基础设施的建设和维护，如（垂直升降机场）。专门从事导航和无人驾驶管理系统技术的公司从风险资本家、私人股本和私人天使投资人那里获得了大约3.71亿美元的资金。
以下是在无人驾驶管理系统空间中进行的投资的一些例子。挑战在于协调和统一这些有价值的努力，同时不允许经过深思熟虑的专门投资超过支持这些进展所需的监管和基础设施布局。
欧洲铁路行业联盟,一个无人驾驶飞机系统无人驾驶管理系统软件公司在比利时，已获得的€630万;€500万其中的资金来自日本无人机制造商和系统集成商TerraDrone
•分析图形公司(AGI)是航空、国防和情报公司的软件开发人员，它与新加坡南洋理工大学(NTU)的空中交通管理研究所(ATMRI)签署了一份协议，以协助开发UTM解决方案。AGI项目SKYVUE将用软件、培训和主题专家支持ATMRI，以了解UAS飞行系统的关键敏感性。
•AirMap是全球最大的空中交通管理软件供应商，该公司在2017年完成了2,600万美元的B系列融资，其中包括微软风投(MicrosoftVentures)等多家投资者。
空中客车公司和高通公司。该公司将使用微软的资源、软件和人工智能工具。
人工智能和区块链等新兴技术有望在无人驾驶管理系统的发展中发挥关键作用。DeepAero正在开发一个自主的、ai驱动的无人机系统，该系统将使用区块链作为按需物流系统，稍后将开发一个功能齐全的无人驾驶管理系统平台。
他们的解决方案包括通用无人机注册标准、开放识别系统、3D地图数据等
与此同时，随着其低空授权和通知能力(LAANC)的扩展，联邦航空管理局也进入了舞台。该系统将部署在近300个空中交通设施，覆盖约500个机场，预计将于2018.13年9月完成。
分析与优化
根据设计，无人机和其他飞行器将产生大量关于它们的位置、飞行路径和速度的数据，以及它们的任务所需的数据。利用这些数据，分析将提供有价值的见解，帮助优化旅行和路线规划，无论是在计划还是在实时的自动化和人工智能也有望提高效率、准确性和安全性。例如，在肯尼索州立大学，正在开发一种近似算法来确定如何最好地使用多个无人机交付一组包。这个解决方案将帮助快递公司协调他们的努力，在运行多种无人机辅助卡车运输系统时节省时间和金钱。
公众
每个涉众都需要认识到他们的位置，并清楚地了解他们在无人驾驶管理系统中的角色。就像盲人和大象的寓言一样，每一个利益相关者都在触摸着一只大象生态系统的不同部分，所有人看到整体并认识到合作的必要性是至关重要的。不管他们的操作——无论是检查作物状况，运送医疗用品，还是传递交通信息——每一个飞行的无人机操作员都有多重责任去满足他们的组织和更广阔的环境。公众对失业的担忧也可能浮出水面，因为在某些情况下，无人机可能会取代人类。虽然有些工作可能是自动化的，但也可能会产生其他的工作。在整个无人驾驶管理系统的发展过程中，变更管理是必不可少的，并且必须包括正在进行的通信和培训。
科技
飞机跟踪、软件应用和无人机技术的发展远远超过了目前的空中交通管理技术。领先的组织和市场创新者正在开发应用新兴技术的解决方案，并提供实用的、未来的解决方案。自动取款机技术面临着挑战，不仅要追赶，还要为自动驾驶汽车的引入做准备。安全与安全将是最重要的问题。监管过程滞后于技术进步的步伐是不可避免的，因此必须设计一个无人驾驶管理系统来解决这些复杂性。
美国国家航空和宇宙航行局正在引领无人驾驶管理系统系统的发展，该系统旨在使无人机在低空空域和空域的商业应用不受常规国家航空系统干扰。该系统旨在支持从简单到复杂、从战略到战术的加速无人机应用。
通过技术转让计划，美国宇航局正在寻求将技术转让给美国工业界，并通过商业应用许可获得技术许可。优步目前正与美国国家航空航天局)合作，致力于改进无人机和飞行汽车的空中交通管理，并计划在2020.11年之前启动一项测试飞行出租车的试验项目。
•欧洲联盟(欧盟)——欧洲航空安全局(EASA)正在制定欧盟对所有类型无人机的第一个规则。目前，EASA只对150公斤以上的无人机有规定。
•德国——德国已经制定了新的规定，允许在运营商能够验证安全飞行记录的情况下使用超视距航班。重量不超过25公斤的无人机可以在100米以下飞行。
•澳大利亚——民用航空安全管理局(CASA)允许使用无人机，如果无人机重量不足2公斤，可以在无人居住地区上空400英尺以内飞行，操作人员不需要任何VLOS操作许可证。
安全着陆
如今，无人机和空中交通工具正以更快的速度飞上天空，即便没有成熟的安全管理低空空域和无人机飞行基础设施。随着天空变得越来越拥挤，无人机市场的未来增长和可持续性取决于无人驾驶管理系统系统的出现，以确保安全和有效的操作。该空中交通管理系统应提供空域设计、走廊、动态地理位置、恶劣天气和避风、拥塞管理、地形避免、路线规划和重新路由、分离管理、排序和间隔、应急管理等服务。它的设计必须是为了满足当今无人机的需求，同时也要考虑到未来的发展趋势，包括乘用无人机、乘坐出租车，甚至还有尚未想象的发明。
无人驾驶管理系统代表了提高流动性的未来的一个关键需求，并为关键的利益相关者提供了重要的商业机会。
•无人系统服务供应商:这些公司将需要与高级汽车制造商、通信供应商和监管机构合作，开发试验项目、法规和标准
确定开发安全交通管理系统所需的硬件和软件适配。通过处理无人驾驶管理系统频谱的核心功能，他们有机会在无人系统流量管理系统市场获得最大的收入份额。美国航空公司将通过向运营商收取订阅费来产生收入。这可以是一次性的费用，也可以是每年的费用。除了订购费用外，美国航空公司还可能向飞行车辆运营商收取每次飞行的费用。
•无人机运营者：预计快递、铁路检查和森林研究等业务机会将迅速增多。无人机操作人员从一个系统中获益颇多，该系统将允许在人口密集的地区飞行，而非超视距。为了保护他们的投资，无人机运营商应该积极帮助建立和支持一个通用的交通管理系统。他们可能正在测试路线规划、空中走廊、导航技术和健壮的应急管理系统，以及在他们的设备上安装传感器和导航软件以确保无人机的安全。在这个过程中，他们可能发现可以应用于更广泛的无人驾驶管理系统网络的解决方案。无人机运营商也可以从安全的无人驾驶管理系统中获得很多好处，并应该参与与其他利益相关者的对话。
•通信服务提供商：通信公司有机会在建立交通管理系统中扮演主要角色，因为他们掌握了跟踪和与无人机互动的技术，并能确保遵守规则。一旦该系统投入使用，通信公司将有机会向无人机运营商和美国航空公司收取服务费用。目前与监管当局合作的通信公司，将在无人驾驶管理系统系统投入商业使用后拥有先发优势。
解决这些问题并为坚实的、可持续的无人驾驶管理系统打下基础之后，将为这一演变的下一阶段打开大门，让该行业将目光从无人机空中交通管理转向“统一的空中交通管理”。在这一阶段，统一将需要支持传统的交通、无人驾驶飞机的操作、驾驶和/或自主的垂直起降操作和空中系统。
建立一个统一的空中交通管理系统，为无人机、垂直起降和其他飞机提供安全、安全和可持续的空中旅行是任务的关键。各公司正投资数十亿美元用于开发，以期建立一个系统，以确保高效、高效、高效的出行，并降低交通事故和交通拥堵的风险。现在是建立空中交通管理系统的时候了。制定蓝图并管理玩家的生态系统是提高流动性的下一个大挑战。你将扮演什么角色？
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