Page 164 - 民航空管信息化建设研究
P. 164
民航空管信息化建设研究
有人机的缓冲区，且真高 400ft 以下空域根据无人机飞行性能分为高速区和低速
区；McCarthy 等假设在真高 150m 的城市空域中，真高 50m 以下用于无人机的
垂直起降，真高 50~150m 分为三层，每一层包括标准的运行层和冲突缓解层。
针对网格化空域，在中国深圳试点的 UTMISS 基于网格化的方法，划设了微型
和轻型无人机的管控空域及适飞空域。该试点的空域网格法，虽然有效地避开了
敏感地区，确保多方安全，但本质上属于二维网格，只能对空域中同一高度的静
态环境进行建模。总之，无人机空域应采用至少三维甚至四维空域属性表征，划
设无人机不同飞行空域的多重属性及可重构动态边界。
2. 空域规划
（1）无人机地理围栏设计
无人机地理围栏是在相应的电子地理范围中划出特定区域，防止区域中的
无人机飞入或飞出，围栏模型采用四维空间结构，包括平面地理区域（经度、
纬度）、限制高度、有效时间。根据目的，分为禁止飞入地理围栏和禁止飞出
地理围栏。根据地理围栏的时效性和控制手段，分为静态和动态地理围栏。目
前研究主要聚焦在民用机场无人机地理围栏设计上。中国将机场周边包含机场
障碍物限制面在内的距机场跑道中心线两侧各 10km，跑道端外 20km 的区域，
划设为无人机管控区域。相比于中国直接沿用障碍物限制面的做法，英国民航
局为全英国机场划设相同范围的轻型无人机管控区，由机场周边 2~2.5nmile（海
里，1nmile=1.852km）半径周边圆形区域加上跑道两端长 5km、宽 1km 矩形
区域组成。FAA 在全美机场周边绘制了无人机设施地图（UAS Facility Maps，
UASFMs），以栅格的形式给出了机场周边轻型无人机能够飞行的区域和高度
范围，以机场中心设置空域网格参数，每个网格为 1′纬度 ×1′纬度，大约
2
2
2
1mile （1mile ≈2.6km ）面积。Zhang 等则创造性提出了基于飞行轨迹分布的民
用机场无人机地理围栏设计流程及方法，并划设了重庆江北国际机场轻型无人机
管控区域。此外，付其喜等提出一种针对水平方向的地理围栏预控制生成算法，
同时设计了针对自主飞行无人机越界航点重规划方法解决地理围栏的边界保持控
制问题。D.Souza 等提出了一种在 UTM 环境下基于无人机性能和风影响的代数
几何地理围栏算法，将地理围栏垂直和水平方向上的最低尺寸由 30m 降低到 5m
以下。Wang 等针对机场终端区域，设计了基于随机冲突地图的告警区域防止非
合作无人机对机场有人机的冲突避撞。随后，采用 3D 蒙特卡洛模型构建了民用
156
