電信網路促成安全自主飛行 5G落實無人機即時航管

2016-12-26
搭載LTE/5G通訊的無人機,將能與飛航管制單位或所屬業者自家營運中心的伺服器直接通訊,即時取得包括即時飛行許可、即時禁航區資訊、遙測更新訊息等,讓商業營運的無人機隊,能夠大規模自主飛行完成任務。
未來,大範圍布建的無人機將會顛覆眾多產業既有形態,被應用於像是包裹運送、基礎建設的監控、搜尋與救援以及巡視農作物等作業上。想要讓無人機完全發揮潛力,就必須使其在人口密集的都會區以及偏遠的鄉間都能安全操作,也就是必須能辨識出被禁止飛行的地點與時間點,例如像是航管區域,或是鄰近森林火災等緊急事故的地區與臨時飛航管制區域(如正在舉行活動的體育館)。

由於目前尚未出現能夠安全管理這類大規模商業無人機團隊作業的基礎架構,因此產生了對於擁有多種新功能的無人飛機系統(UAS)交通管理(UTM)解決方案的需求,除了提供精準且可靠的無人機追蹤技術、無人機與航管單位間的雙向通訊功能以外,更可取得飛行路線規劃、飛航許可、禁航區等即時資訊。

透過UTM系統的應用,無人機團隊能夠自主執行各種飛行任務,還能和營運業者以及飛航管制單位進行通訊。未來像是亞馬遜(Amazon)與優比速(UPS)這類包裹運輸業者,都能藉由控制無人貨機,並在飛行時和UTM伺服器(管制單位)進行通訊,取得當地飛航管制以及即時飛航資訊。透過這些資訊,營運業者便能預先設定飛行範圍,防止無人機進入禁航空域。

高通(Qualcomm)曾在UTM Convention 2016大會上進行一項實機展示,以協助界定UTM系統要求以及實現上述願景。

此項展示為一概念性驗證,說明搭載LTE通訊功能的無人機如何與飛航管制單位的UTM伺服器直接通訊,或經由能夠即時取得包括即時飛行許可、即時禁航區資訊、遙測更新訊息、以及當地飛航法規等相關資訊的運輸業者營運中心人員,來讓飛行任務順利規劃與執行。

另外一款LTE連網無人機也在高通飛行中心(Qualcomm Flight Center)登場。這款無人機除了搭載高通Snapdragon Flight之外,還配備可和UTM伺服器(航管單位)通訊的UTM用戶端裝置,以及和業者的營運中心(像是UPS或亞馬遜營運中心)聯繫的用戶端裝置。

這項展示的內容從營運業者撰寫飛行任務計畫開始,並透過LTE網路將任務傳送給無人機,無人機收到任務內容後,再轉送到UTM伺服器。在起飛之前,無人機會先辨識各種潛在的飛行限制,資料蒐集完成,UTM伺服器會加以判斷並對飛行任務回覆准許、拒絕指令,或根據空域狀況進行修正。當無人機起飛時,營運業者與UTM伺服器會收到定位更新訊息、遙測資訊,以及從無人機傳回的即時畫面。

UTM系統會持續監控無人機以及整個空域的交通情況,並依即時狀況變更空域限制以及飛行路線。例如發生緊急事故或火災時,營運業者或管制單位會向無人機發送訊息以引導其改變飛行路徑。藉由變更其飛行路線或直接降落在已知定點,讓無人機飛離特定空域。這項展示的情境為由營運業者傳送一項訊息給無人機,該無人機會立即回航到一處已知的安全地點。上述所有功能皆是藉由與LTE網路的持續通訊來執行。

高通在無人機管制與5G規範上獲得了許多進展,現也正研究如何透過商業LTE網路來支援無人機的安全運作。高通起初先與美國聯邦航空管理局(FAA)合作,取得許可授權執照(COA),並與AT&T合作,透過AT&T的商業網路測試無人機的操作。2016年3月,FAA授予高通一項COA執照,該執照允許無人飛機系統在B級空域,也就是從地面以上起算(AGL)200呎高度範圍內及飛行範圍半徑0.15浬之內,從事研究與開發任務的飛行。

在2016年3月之後,該許可更進一步放寬,高度從地面以上起算200呎提高到400呎,飛行範圍半徑從0.15浬增加到0.5浬。由於高通獲得飛行運作距離從0.5浬增加到1.0浬,協助了高通與AT&T合作,在數個差異極大的受管制B類空域環境,透過LTE網路對安全無人機進行測試,這些環境其實也象徵了自主無人機未來可能面臨的真實狀況,包括商業區、人口密集的住宅區、以及大片無人居住的區域。

(本文作者為高通技術市場總監)

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