UTM面臨的挑戰(zhàn)

首先，如何突破感知避讓的技術(shù)障礙。有人機在空中運行采取“看見避讓”的原則，即使在儀表飛行時，如果氣象條件許可，駕駛員仍需遵守“看見避讓”。無人機上由于沒有駕駛員，應(yīng)當采取“感知避讓”的運行原則，但是FAA規(guī)定，無人機感知避讓能力不得低于看見避讓能力。從目標來分，無人機感知避讓可分為合作式和非合作式兩種類型。
 

合作式感知面臨的挑戰(zhàn)是需要降低設(shè)備價格、減輕重量和減少能耗。Amazon公司提出了一種地面車——車通信手段（V2V）解決方案。Google提出了移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)（3G、4G）通信技術(shù)，此外還有短距離ADS-B設(shè)備（UAT和1090ES模式）、LTE無線通信設(shè)備、基于802.11p通信協(xié)議的設(shè)備用于合作式感知避讓。雖然在技術(shù)上不存在太多障礙，但是如果用于低載荷能力的微小型無人機，仍然存在較大困難。
 

非合作式感知技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)是感知避讓精度有待提高。美國有近5000架有人機沒有裝備應(yīng)答機等設(shè)備，其中有一半飛機甚至連航電設(shè)備都沒有（例如動力三角翼、滑翔機等），駕駛員很難觀測到空中的無人機，即使觀測到無人機目標，仍然需要判斷這是近處的一架無人機，還是遠處的一架有人機。這些都是非合作感知避讓目標。航空無線電委員會（RTCA）規(guī)定：無人機在空中要及時發(fā)現(xiàn)有人機并進行避讓。但是，基于傳感器（慣性測量裝置、激光雷達、相機等設(shè)備）的非合作式感知避讓技術(shù)受到精度、機載設(shè)備精度、計算能力和軌跡預(yù)測能力的限制，仍存在較大誤差，有待提高。
 

其次，在差異化載荷設(shè)備水平和運行環(huán)境下，如何制定UTM標準。在特定空域下，小型無人機的機載能力以及運行方式并不一定適應(yīng)所有場景和飛行任務(wù)。例如，配置較低裝備的無人機可能滿足在邊遠地區(qū)飛行的安全需求。然而，如果需要在城市環(huán)境運行，則需要更為高配、安全的設(shè)備，以最大程度減少對人身安全、財產(chǎn)等造成損失的風(fēng)險。Amazon將無人機載荷設(shè)備能力分為四類，分別為“Basic”、“Good”、“Better”和“Best”。其中，Best包括以下設(shè)備能力：（1）具有保證安全間隔的地測數(shù)據(jù)，（2）在線飛行規(guī)劃管理，（3）可靠的網(wǎng)絡(luò)鏈接，（4）合作型感知避讓，（5）非合作感知避讓。具有Best能力的無人機可以在低空實現(xiàn)安全自動化運行。UTM面臨的挑戰(zhàn)在于多元異類空域主體之間（包括有人飛機，不同設(shè)備能力的無人機），如何協(xié)調(diào)好空域間隔和相關(guān)運行標準以滿足國際民航組織要求的空域技術(shù)風(fēng)險，即不超過每飛行小時2.5×10m-9次致命碰撞事故。
 

最后，在空域服務(wù)商（ASPs）模式下，如何進行無人機安全認證。在UTM框架中，除管制部門和無人機運營商之外，選取第三方空域服務(wù)商的模式被廣泛認同。但是，空域服務(wù)商如何構(gòu)建無人機安全認證機制，是UTM需要解決的核心問題之一。Google公司提出了無人機安全認證系統(tǒng)，通過身份注冊機構(gòu)、認證授權(quán)機構(gòu)和權(quán)限審查機構(gòu)3家機構(gòu)建立無人機安全認證的生態(tài)系統(tǒng)。首先建立高效的公鑰設(shè)施（PublicKeyInfrastructure（PKI）），使無人機運營商生成一個公共的和一個私用的“密匙對”。運營商將公共密匙提交給注冊機構(gòu)，注冊成功后，進一步將信息遞交至認證授權(quán)中心，認證授權(quán)中心通過認證后給運營商發(fā)放資格證書，資格證書包含了運營商和認證授權(quán)中心二者的信息。然后，運營商將資格證書與飛行計劃一同提交給空域服務(wù)商，后者繼續(xù)將資格證書遞交至權(quán)限驗證中心，通過驗證授權(quán)后，即完成了無人機的安全認證工作。最后，空域服務(wù)商受理飛行計劃，提供空域服務(wù)。空域服務(wù)商雖然只提供信息認證和飛行計劃受理服務(wù)，但是在管制部門和無人機運營商之間架起了一座橋梁，模塊化地解決了無人機安全認證問題。