从民用机场角度谈民用无人机的管控

□ 北京大兴国际机场飞行区管理部 郭 彬 孙 可/文

伴随着5G通信、人工智能等技术发展,民用无人机技术发展迅猛,并已逐步应用于消费娱乐、编队表演、电力巡检、抗震救灾、农业值保、森林防火、地理测绘等诸多行业领域。当前我国设计生产的民用无人机占全球市场的份额超过80%,以大疆创新科技为代表的消费级无人机出货量已超过百万架。

根据中国民用航空局飞行标准司定义:无人机(UA:Unmanned Aircraft),是由控制站管理(包括远程操纵或自主飞行)的航空器。市场上常见的民用无人机包括固定翼无人机与旋翼无人机。用于森林防火、地理测绘、农业植保等专业用途的无人机一般体积较大,更为常见的是消费级无人机。消费级无人机以便于携带、放飞条件简捷、拥有独特视角可俯瞰大地等功能出现在越来越多的应用场景,围绕因民用无人机“黑飞”导致的炸机伤人、侵犯隐私、扰乱航空秩序等不法行为时有发生。其中,扰乱航空秩序最为严重,可能造成的伤害和潜在的公共安全威胁最为严重、直接,也是当下民用无人机管控亟待解决的重点问题。

本文拟从民航管理视角讨论如何利用民航管理部门自身成熟的飞行器管理经验,推动我国民用无人机管控措施及工作有效落实,特别是对如何有效推进无人机管理立法工作、民用机场周边低空空域秩序管理、民用机场无人机非法入侵应急处置、重大活动应急保障、民用机场无人机探测与反制设备使用与管理等提出相关建议。

(一)无人机对民用机场围界存在异物入侵威胁

无人机便于携带、放飞条件便利,具备载物功能,可以越过机场围界侵入机场内部,或者向机场围界内投掷物品。目前,仅主流厂商的无人机设置了禁飞区功能,且此类功能可以通过刷机、遮蔽GPS天线等方式绕过。此外,对于自我组装(DIY)的无人机、穿越机、航模等,本身由于地面站控制软件功能不完善,不具备禁飞和限制飞行功能。据不完全统计,某机场在建设过程中,在机场围界内捡到固定翼无人机3次以上。2018年12月19日至20日,两架无人机连续闯入英国盖特威克机场,导致58个航班改道或取消,机场关闭33小时。

2021年9月5日17时许,程某在成都双流机场附近的某住宅小区楼顶,放飞无人机,该无人机失控后,随风向飘往成都双流国际机场,严重威胁机场安全。

民用无人机生产厂家众多,产品质量参差不齐,机身存在遥控受干扰失控、螺旋桨断裂、机身附件坠落、避障功能缺乏、导航信号失灵、电池自然起火、可能遭遇黑客攻击等典型安全问题。飞机一旦失控,坠入机场内跑道,形成跑道异物入侵,极有可能威胁航班起降。此外,无人机因电池耗尽、操作手操作失误等因素坠落,可能砸坏机场内昂贵的基础设施,给国家财产带来严重的损失。

(二)无人机迫近民航客机将严重威胁民航运营安全

无人机迫近民航客机会严重威胁民航运营安全。据公开报道,2010年至2016年,欧洲范围内无人机碰撞飞机或迫近飞机事件近1000起。截至2016年8月,根据美国联邦航空局统计,无人机迫近飞机的危险接近事件达600多起。

2017年,中国民航上海航空器适航审定中心等多家单位联合,采用国产某型民机机头结构和大疆无人机,设定客机在500米高度(主流航拍无人机限高),起飞或降落时速度,进行碰撞实验,试验结果发现客机机头外挡风玻璃损坏。另据试验数据表明,一架不足500克的民用无人机与飞行速度约为1000公里每小时的飞机相撞,会产生超过20万牛顿的力,相当于一个小口径炮弹,将会洞穿飞机机体,造成机毁人亡。

自2017年起,在成都双流机场、苏南硕放机场、杭州萧山机场、昆明长水机场等国内多个机场均出现在净空区违规放飞无人机,迫近起降航班,并导致多架次航班延误的情况。2018年9月,浙江温州机场报告飞机进港发现旋翼无人机迫近航班30米,造成后续航班盘旋等待,严重影响了机场的安全运行秩序。

目前,国内民用机场在跑道向两端延伸20公里、向两侧延伸10公里的一个长方形范围内划定了净空保护区,但沿途存在农田、学校、公园等容易发生无人机“黑飞”情况的区域,很难保障净空保护区的安全。无人机厂家划定的禁飞区和限飞区多数是按照最小范围划定的方式设定,很难覆盖机场航班起降所需的净空保护区要求。

(三)无人机对民用机场内工作内容存在隐私泄露风险

无人机具备摄像拍照功能,若摄影爱好者或者不法分子,出于猎奇、炫耀或者特定目的,对民用机场内的工作环境进行非法拍摄,并将影像资料制作成航测作品或者是小视频上传到网络平台,将造成机场内工作内容的隐私泄露。笔者在百度、抖音等多家平台进行搜索,以“无人机航拍机场”为关键词返回的有效结果,搜索到多个民用机场的航拍图像与视频。从检索结果看,有的拍摄内容记录了机场建设的部分过程,更多的为以机场航站楼为主题的拍摄结果。2017年1月,萧山机场有人利用无人机近距离拍摄飞机起降。2020年6月,长沙某传媒公司在某军用机场净空保护区放飞无人机拍摄宣传片被处置。

当前,受经济利益驱动,或者流量牵引,仍有不少无人机爱好者抱有侥幸心理,在机场附近的净空保护区进行非法拍摄。

(一)国家关于无人机管控的有关政策

我国在2000年颁布的《中华人民共和国飞行基本准则》,受限于当时的科技发展水平并未将无人机纳入飞行管理内容,在2007年的修订中,仍未涉及无人机相关内容。目前,由于无人机飞行计划需要向空军部门报备,现在军方并未提供面向普通民众的空域申请报送接口。因此,现在多数无人机的飞行操作基本属于“黑飞”。

民航局自2015年起,先后出台了《民用无人驾驶航空器实名登记管理规定》《民用无人驾驶航空器系统空中管理办法》《民用无人机驾驶员管理规定》等一系列旨在推动无人机实名登记,促进无人机操作持证上岗,并提供中国航空器拥有者及驾驶员协会(AOPA)证照的培训与认证服务。但由于证照考取代价高,民航部门不具备执法权限等问题,实名登记的强制执行效果不理想。很多无人机爱好者利用借用他人身份信息,填报虚假不合规信息等方式进行规避,使得无人机实名登记制度不能很好地贯彻落实。此外,对于由开源模块组装的民用无人机,在基本应用软件功能不健全的情况下,进行实名认证显然不太现实。现行《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例(征求意见稿)》,规定空机小于250克以下的无人机,飞行高度不能超过50米这一标准,此标准普通的玩具无人机基本都可以达到。另外,一些小型的无人机,虽然机身重量小,但仍具备2公里以上的遥控半径。

由于缺乏规范民用无人机及关键组件生产与销售,无人机遥控、图传模块用频的政策法规和处罚条例,缺乏对无人机的源头管控引导。

(二)民航应对无人机管控的现状与优势

目前,民航管理部门正积极参与无人机机身识别码技术标准、民用无人机实名认证系统等一系列国家或地方性无人机管控相关工作推进。

除前述的民用无人驾驶航空器各项规定外,在国内主要大型机场如首都机场、大兴机场、双流机场、白云机场、天河机场等均租用或者采购了无人机综合防御系统。

在国家大型会议和活动期间,民航部门还出台并实施了有关重大活动保障的无人机防御相关工作。

由中国民航管理干部学院牵头编制了《民用机场无人驾驶航空器探测及反制系统通用技术要求》,并围绕无人机管理与地方性无人机专门飞行区域划定等方向开展相关课题的研究工作。

在某机场鸟防模块,国内民航相关的研究机构联合雷达、光电识别等技术设备提供厂家,开展飞行区无人机与鸟类探测、识别与处置的相关研究内容。

综合比较,民航业在无人机管控相关工作从需求与技术发展均处于民用各行业领域的前列,在国内无人机管控与治理工作中,占有举足轻重的地位。

(三)民航应对无人机管控的难点与不足

民用机场是重要的国家基础设施,是城市无人机管控最为典型的场景与技术检测高地。

从地理位置看,民用机场多处在城市周边,机场周边的净空区会包含复杂的地形和社会环境。飞机起降的航线相对固定,遵循严格的飞行器管理程序。

从技术角度看,机场净空保护区巨大,按照现在雷达、光学跟踪、无线电侦测、声音探测等主要有效的探测手段,在探测距离上如果满足机场跑道端5公里以内的处置范围,就需要安装多套设备。在机场附近,存在如鸟类、树木、雷达站、塔台等干扰目标和复杂的电磁环境,导致设备的探测距离减少,虚警目标过滤工作量增加。以相控阵雷达为例,无人机悬停时的微多普勒效应不足以在雷达探测界面上形成航迹。靠近地面时,受地面杂波干扰,雷达可能产生漏警。当无人机与机场鸟类混合时,如何有效区分无人机与鸟类,仍处于实验研究阶段。

从危害角度看,民航飞机造价昂贵、飞行速度快,一旦无人机碰撞到民航飞机,将造成巨大的财产损失。出现无人机扰航行为后,为了确保航线飞行安全,在确保满足净空条件前,需要调整大量班次的飞机起降,将给民用机场造成巨大的经济损失。

从执法角度看,在已报道的扰航行为处置中,由于机组人员发现无人机,或探测设备发现无人机后进行响应时间长,并且机场本身不具备执法条件,在有限的无人机的飞行时间内,很难快速定位操作人员和无人机。在无人机搜索过程中,时有瞒报行为发生。机场对电磁环境兼容性要求高,对使用能发射信号的无线电干扰设备持谨慎态度。目前,并没有符合机场防御要求的无人机干扰设备和可参考的技术标准和法规。在机场净空区内处置无人机“黑飞”技术手段偏少,人工处置成功率低,很难实现机场周边真正的“净空”。

总的来说,民航部门面临防御面积大、处理流程慢、缺少执法权、采用反制技术受限等一系列实际困难。

由前所述,在城市环境中,民用机场是当前无人机“黑飞”最大的受害者,不仅存在防护困难的问题,稍有不慎,将造成重大安全事故,威胁人民群众的生命安全、国家财产安全甚至是政治安全。为此,笔者在综合分析当前国内无人机管控相关工作后,从民航管理视角对无人机管控给出如下建议:

(一)法规先行,持续推动机场净空管理的立法与宣传工作

通过不断地呼吁,让国内执法部门认识到无人机“黑飞”扰航对民航运营工作的极大危害,对国家舆情安全的极大危害,持续机场周边净空保护区的严格落实与管理,推动无人机“黑飞”处置的量刑相关的立法工作。现有的案例中,对因无心之举“黑飞”侵入净空保护区的处罚一般较轻(罚款200元,警示警告等)。笔者认为应坚持法规先行的推进方式,明确无人机飞行的行为规范,落实无人机“黑飞”处罚量刑标准,逐步使得民众重视无人机“黑飞”的危害,消除其侥幸心理。

民航部门可联合各地宣传部门、公安部门,利用短视频、宣传海报、短信推送、微信公众号等大流量的宣传渠道,宣传无人机对民航客机的危害,以及一旦危害发生后的严重后果,常态化地将净空保护工作的严肃性根植于民众心中。

(二)经验共享,利用民航领域相关经验指导无人机管控工作有序开展

民航部门相较于公安、军队等有关部门,拥有更为成熟的飞行器管理经验,更为规范的飞行器应急保障处置流程,更为开放的航线数据共享渠道。可利用自身先进的管理经验和技术优势,为规范无人机管控工作,建设国家级无人机管控平台建言献策,提供技术和经验支撑。

据笔者了解,目前公安部治安局、北京市公安局、上海市公安局、西安市公安局等单位已逐步建设了无人机管理系统,不仅包含无人机购买登记信息、民警摸排的辖区内无人机管理信息,还在重大活动保障期间,与主流无人机厂商共享重点保护区域的“黑飞”数据。

民航管理部门,作为最大的需求单位,应建立渠道与公安部门沟通,共享无人机实名登记、无人机飞行管理相关数据,这样可有效地掌握净空保护区内合作模式下的无人机目标,还可以对净空保护区内的无人机飞行爱好者进行主动提醒与宣传,更加有效地实现无人机使用的科学引导与有效管控。

(三)源头管理,引导无人机生产企业加装身份识别码与避让模块

目前,由工信部标准化研究院牵头,已拟定了无人机数字身份唯一识别码相关的技术标准。无人机机身识别码可针对每一架无人机,都赋予其唯一编码。机身识别码包含生产厂商、用户、空域与飞行管理的相关编码。采用三维空间网格编码技术,利用无人机机身识别码广播协议,使得监管部门能有效获取无人机相关信息与飞行状态。未来,民航部门可牵头推进无人机数字身份唯一识别码的接收与识别网络建设工作,并将现有的民航无人机实名认证系统与无人机数字身份唯一识别码进行结合,协助国家开展对民用无人机的分类、分级管理,进而实现对净空保护区内具备合法身份的无人机的快速识别。

除无人机整机外,建议工信部生产监管部门对无人机生产供应链的上游厂商,特别是飞控、图传模块的供应厂商进行严格管理,将无人机数字身份唯一识别码与配件序列号进行有效关联,防止自我组装无人机的使用。

民航部门可与工信部无线电管理委员会积极对接,对于民用无人机遥控、图传控制链路的频率进行使用限制,采用无线电委员会规定的无人机通信标准频段,另外对于采用4G、5G等移动通信技术的无人机,建议应该纳入类似于手机实名制的后台管理。

此外,大疆创新公司在新推出的机型中加装了ADS-B信号接收与民航客机主动避让模块,这项工作对无人机后续生产工作引导是一项有益的尝试,可作为后续检验无人机生产是否合法合规的一项重要技术标准。

(四)疏堵结合,逐步引导无人机爱好者到指定安全区域飞行无人机

在我国无人机保有量超过30万架,“黑飞”现象频发,无人机数量激增的当下,民航部门应联合国内各无人机行业协会、通航协会,探讨“疏堵结合”的无人机管控治理方法。一方面,坚决堵住非法生产或组装无人机的飞行行为。另一方面,对于合法厂商生产的无人机,应与地方政府结合,在城市开阔人口稀疏区域,划定专门的无人机飞行区域。对于运营类无人机,如农业值保、摄影摄像、快递物流类无人机,应采用技术监管与主动备案的方式开展对无人机飞行行为的有序监管,并结合AOPA操作证件颁发、无人机检测与维保服务等手段,减少无人机炸机风险。

目前,我国对低空空域的改革正在循序渐进的推进。随着无人机行业的飞速发展,地方政府必须面临在特定用途,指定区域内允许无人机的合法使用。此时,民航部门作为最有飞行器管理经验的部门,可以积极有效地参与到无人机的飞行管理工作中,并提供专业的技术指导与服务,为维护无人机行业健康有序的发展贡献力量。

(五)底线思维,逐步完善民用机场无人机非法入侵应急处置流程与手段

无人机产业的发展,经历了野蛮生长阶段,现在正逐步进入有序发展阶段。目前,我国已成为继美国之后的无人机生产强国。无人机应用场景也越来越广泛,对此,民航部门要始终保持“底线思维”,不仅要在重要部位建设技术防御网,还要打通各机场无人机“黑飞”处置案例共享渠道,优化无人机非法入侵应急处置流程,逐步完善异常情况的报送、处置机制,引入不干扰民航飞机机身电磁设备与导航信号的无人机快速处置手段,探讨机场如何常态化地保持对无人机处置的快速反应态势。真正做到快速响应、有效处置。

当前,在民航局的指导下,民航各机场正不断探索飞行区无人机管控技术与方法。借助民航业在飞行器管理的先进经验,未来将为引导无人机行业健康有序发展,维护我国低空空域安全提供积极有益的管理与技术支撑。

机场管理机构作为为航班提供安全净空环境的保障单位,在当下行业法规中,肩负着机场无人机管控的主要职责。《运输机场运行安全保障能力综合评估管理办法》中规定,是否发生低慢小升空物事件已成为机场运行安全保障能力指数评估的一项重要指标。笔者站在机场管理机构角度提出以下机场无人机管控措施建议:

(一)夯实基础,通过落实常态化防控措施,提高无人机防控意识

根据相关行业法规要求,净空保护区巡视、净空宣传已经成为机场管理机构的基本职责。目前全国几乎所有机场均建立了日常净空保护区巡视制度,并开展净空宣传工作。日常巡视作为机场净空保护区的基础措施,在净空管理工作中发挥着重要作用。净空巡视人员接报问题后的现场处置、发现问题后的及时制止,均证明了他(她)是机场净空管理的主要抓手和执行者,也是发生无人机扰航事件后的第一支到场处置力量。因此,机场管理机构应指派专人负责净空巡视工作,制定详细的巡视路线和计划,科学合理分配巡视力量,加强重点区域的巡视频次,对机场周边净空环境和无人机放飞的重点区域做到心中有数。

目前民航行业法规体系中未包含对机场无人机管控的具体要求,机场管理机构的职责停留在对于机场整体净空环境的层面上,但随着无人机近年来的发展,其“黑飞”带来的危害性和管控难度非常高,每逢重要活动保障任务,无人机管控均列为机场管理机构重要职责,因此现阶段无人机管控应成为机场净空环境管理的主要工作之一。

(二)联防联控,利用执法机关处置力量,推动机场无人机管控工作

目前大部分机场所在地方政府均发布了机场净空保护相关法规条文,必须明确地方政府执法机关是净空管理工作和无人机管控工作中执法者角色。因此如何充分利用各地方政府公安、综治办等执法单位的力量成为了机场无人机管控的重要思考方向。机场管理机构应积极沟通地方政府,在无人机管控方面加强与地方公安部门的合作交流,向公安机关明确执法范围、处置方式、调查程序,在日常工作中积极争取公安机关的宣传巡视支持,在发现无人机“黑飞”后获得公安机关的刑侦技术和行政处罚支持。除公安机关外,部分镇、街道一级政府配备的治安管理力量也是机场管理机构需积极争取的重要力量,虽然地方综治办没有执法权,但其配备的大量地方治安巡视人员、卡口排查人员等将在面积广阔的净空保护区为机场管理机构提供一线兼职力量。

除公安、治安外,军队也应成为机场管理机构的合作伙伴。部分军民合用机场或军地机场距离较近的,存在大量净空保护区范围的重合,因此军地两场或军地双方人员的合作将给机场净空管理工作带来事半功倍的效果。

(三)抓准关键,加强周边重点单位沟通,减少无人机管控压力

无人机行业面对的消费者除了个人飞行爱好者以外,还有较多商用无人机面向植保、测绘、巡线、摄影、维保等商业范围。商用无人机由于携带各类设备、长时间续航、高海拔飞行等需求,导致其质量大、体积大、避让能力较低,其危害程度可能更甚于小型消费级无人机。笔者在从业过程中接到过机场周边电力巡线、洒布农药、土地测绘、调查取证、地标拍摄等多种无人机飞行单位的咨询。因此加强该类商用无人机管控成为了机场管理机构势在必行的工作内容。机场管理机构应当充分利用与地方政府的协调机制,积极与地方规划主管单位、地方国土资源单位、地方园林绿化单位、地区电力运维中心、地方广播电视媒体、机场周边建设项目施工单位等进行沟通,宣贯无人机禁放要求,减少该类因公事使用无人机导致的无人机扰航事件。同时应向净空巡视人员进行针对性培训,辨别可能使用商用无人机的项目、线路、单位,积极关注周边项目开工、竣工、大面积土地开发、大面积农田种植、各类媒体采访等可能使用无人机的活动,及时对其关注并宣贯净空要求。

随着无人机技术的快速发展,无人机的用途日益扩展,机场周边使用无人机的需求将不断变化。及时关注行业最新动态,了解无人机相关新兴业务的发展,也应成为机场管理人员的职责之一,及时掐断无人机在机场净空保护区内任何放飞的可能性是净空管理人员的根本目的。

(四)部署设备,利用技术手段,提高无人机侦测预警能力

随着无人机市场的快速发展,无人机监测和反制的相关需求也在市场上逐渐增长,目前核电、铁路、机场、重要会议安保等多种行业活动均有无人机防范要求,因此无人机侦测与反制行业也应运而生。目前市面上主要的无人机监测设备分为雷达、频谱、光电三种,雷达利用无人机的信号反射多普勒原理,通过主动发射信号对无人机进行探测;
频谱通过收集无人机与遥控器之间的电磁信号进行探测;
光电设备一般作为最终复核确认用,基本不具备主动发现的能力。

《民航重大航空运输任务保障期间“低慢小”升空物防控工作规范》(以下简称《规范》)中规定承担民航重大航空运输任务保障的机场部署使用“低慢小”升空物监测和反制设备。据了解,目前民航业内各大型机场均有计划或已经采用了无人机监测设备,各小型机场由于运行压力相对较小且不承担重大航空运输任务保障,宜结合自身情况酌情考虑。目前市面上探测设备水平参差不齐,《规范》中要求相关设备需通过工信部门电磁环境干扰检测,且国家工信部对雷达、反制设备有相关要求,部署过程中应注意确保相关设备符合国家各项规章标准的要求。

(五)切入源头,深入无人机活动内部组织,掌握线上线下销售渠道

近年来,除个别蓄意破坏以外,大多数机场无人机扰航事件均是无意识违法行为。针对无人机飞行爱好者,目前社交软件与自媒体网络发达,飞行爱好者与飞行学院内部群聊信息可能为机场无人机管控提供重要线索和预警。机场管理机构可以考虑深入该类组织,收集获取一线信息,同时利用各类平台、群聊向广大无人机爱好者宣贯机场净空保护区相关禁放要求。

如果事前能够向无人机爱好者普及净空保护知识,可以避免大部分无人机扰航事件的发生。净空宣传包括多种方式,如何针对性地向无人机爱好者宣贯净空保护要求是机场管理机构在无人机禁放宣传工作的重要问题。除了基础的发放传单、张贴海报等宣传手段外,切入销售源头,在净空保护区范围内的无人机销售门店开展宣传、各大厂商的线上销售平台发布禁放通知等均是准确有效的宣传手段。虽然净空宣传有可能拉低无人机消费者的购买欲望,但向消费者宣讲正确的无人机使用方式对于整体无人机市场来说是正向引导,有助于民用无人机市场的长久发展。机场管理机构应认真思考如何与门店、平台建立良好的合作关系。

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