浅谈FAA对未来城市空中交通的管理思路（下）

 

 

摘 要

2023年5月，美国联邦航空局（FAA）公开发布《城市空中交通（UAM）运行概念2.0》白皮书（Concept of Operations for UAM (v2.0)，以下简称“白皮书”）。白皮书由FAA下属的未来办公室（NextGen Office）根据FAA最新研究成果，结合美国国家航空航天局（NASA）以及工业界对白皮书1.0的反馈编制并发布，主要针对UAM的运行概念展开设计和描述，支撑FAA建立和发展UAM管理体系。本文通过提炼、分析白皮书，结合FAA、NASA以往发布的文件和采取的行动，尝试研究和分析美国对UAM进行交通管理的思路。

 

 

本号已于2023年6月13日推送《浅谈FAA对未来城市空中交通的管理思路（上）》，论述了白皮书的发布背景及UAM管理体系的对象、环境和目标，本文将继续介绍UAM管理体系架构和UAM的演变途径。

三

 

UAM管理体系架构

白皮书对UAM管理体系的架构进行了设计，明确了其中的参与角色及其各自权责，可概括为下图。

 

 

白皮书提出UAM管理体系架构（作者翻译）

相较于当前民航管理体系，白皮书提出的UAM管理体系最大的特点是市场参与度高、FAA仅作宏观把控。除FAA外，白皮书提出了3种重要的角色，即UAM服务供应商（PSU）、UAM运营商、补充数据服务供应商（SDSP），建立了“FAA→PSU→UAM运营商”的管理层级，以及“SDSP→PSU+UAM运营商”的信息支持框架。除FAA外，其余角色都可能以企业为主要形式，承担UAM交通管理的主要实际工作，其中仅有PSU能够直接与FAA进行数据交换。各主要角色在UAM管理上的主要职责概括如下表：

 

白皮书提出的UAM管理体系中，4个主要角色的职责（作者整理）

 

 

此外，白皮书还将联邦服务网络（FSN）、基于指令的驾驶（PIC）、垂直起降机场（VTP）、无人机系统服务供应商（USS）、其他国家空域使用者、公共利益相关方（环保、国防、城市建设相关政府机构）作为管理体系的重要构成角色或要素。白皮书表明的其他重要信息还包括：FSN是FAA、PSU、UAM运营商、SDSP等主要角色所使用的统一信息网络基础设施（但并未具体描绘FSN）；UAM运营商可以使用任何满足其需求的VTP（意味着UAM运营商不能独自拥有某个VTP，VTP作为UAM的重要基础资源和紧急情况下的避险设施，需由PSU和FAA统一协调）；USS之于无人机交通管理（UTM）体系相当于PSU之于UAM，USS和PSU都将使用FSN分享信息、都可获得SDSP服务支持等。

四

 

UAM的演变途径

白皮书对UAM及其管理体系的发展演变途径进行了初步设计，可概括为下图和下表。

 

 

白皮书提出的UAM运行方式演变途径图示（作者翻译）

 

白皮书对飞机自动化的程度区分为三种技术状态：人在环路中（Human-Within-the-Loop，HWTL），即人总是需要直接控制自动化系统；人在环路上（Human-on-the-Loop，HOTL），人主动监视系统并在需要时可完全控制系统；人在回路外（Human-Over-the-Loop，HOVTL），人被动监视系统，只在得到自动化系统的通知、请求等才采取行动，仅处理出现不可调和矛盾或规则集合之外的复杂情况。

白皮书提出的UAM运行方式演变途径（作者翻译并整理）

 

 

五

 

总结

城市空中交通（UAM）等概念的出现和发展，以全新的飞行器能力特性、运行环境和运行方式，为美国联邦航空局（FAA）的空中交通管理（ATM）带来了巨大挑战。FAA期望在传统的空中交通服务之外建立可扩展的交通管理（xTM）服务，打造全新的UAM交通管理体系，并于近期编制和发布白皮书，提出新管理体系的需求、架构和发展途径。概括来说，白皮书提出“合作式区域”、“UAM走廊”等特殊空域或空间概念，确保其内UAM能够得到安全、高效的间隔管理、流量管理、交通信息咨询等服务；设计提出未来UAM管理体系的架构，明确了以FAA宏观把控、UAM服务供应商（PSU）和UAM运营商具体执行管理的管理模式，大幅提高市场参与程度，强调多角色、多管理系统之间密切合作，注重空域的公平使用；分三阶段描绘了UAM运行方式和管理体系的演变，展现了UAM从全套继承当前ATM到发展出其特有的管理方式的路径，为美国建立UAM管理体系打下了基础。