CN113870624B - 一种低空空域航道划设和管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低空空域航道划设和管理方法，首先细化了低空空域的划设方法，给出了超低空空域和低空自主目视适航空域的划设原则、地面以上高度真值参照、使用对象和使用规则等；针对快递无人机、空中公交、私人飞行器等不同飞行器专门划设空中航道，设置航道间安全距离，以空中匝道相连，每条航道分设高速分道和低速分道；提出了虚拟数字空中航道方法，用于飞行器实现在航道中的精确定位和精准飞行；提出了飞行器低空飞行的管理措施，如飞行计划自动上报、飞行规则自动检测、准飞登记、适航条件自动查证、起飞降落自动提报、预制自律飞行程序等。本发明提供的低空空域航道划设和管理方法，显著提高了低空空域使用的安全性和利用的效率。

Description

一种低空空域航道划设和管理方法

技术领域

本发明属于空域管控领域，尤其涉及一种低空空域航道划设和管理方法。

背景技术

低空空域作为空域的重要组成部分，是一个国家的重要战略资源，在农业生产、海洋监测、遥感测绘、气象探测、紧急救护、抢险救灾、教育训练、文化体育、旅游观光等通用航空活动中发挥着不可替代的作用。随着我国经济社会的飞速发展，通用航空业正迈入一个前所未有的机遇期。面对与日俱增的低空空域需求，我国现行低空空域管控方法存在以下问题。

（1）分类划设太粗

现行《中国民航规章》(china civil aviation regulations, CCAR)将全国空域以修正海平面3000m为界，一刀切地分为两部分，在高度层划分、专用空域、空域复用原则等方面没有给出足够精细的指导和规范。而在低空空域管理方面，空管委制定并发布的《低空空域使用管理规定（试行）》仅将我国低空空域划分为管制空域、报告空域与监视空域三部分，对各地各类低空空域高度层划分没有给出具体的高度标准，而且面对低空通用航空业的发展，也没有在低空航道一层进行规划。

（2）管制机制设计不合理

我国现行的航空管制机制一刀切地将全国空域全部定为管制空域，划归空军管辖。随着我国经济建设的飞速发展，商用航空运输和民航已经成为我国交通运输的重要组成部分，但是我国现行的空域管理机制，部队享有绝对的优先权。留给民航和商业航空运输的空域和航线占比很少，极大地压缩了通用航空业的发展空间。

同时，由于这种空军绝对占优的空域管理机制，使得地方政府在低空空域使用中掣肘较多、管理权限不足。依据现行的《通用航空飞行管制条例》，低空空域使用限制条件多、飞行计划和任务填报过程复杂、审批流程环节多、审批周期长，使得地方政府在抢险救灾等紧急飞行任务中要么行动缓慢，要么无法与军航管制部门充分沟通协调。导致军航管制部门对部分飞行活动的计划、路线和时间等掌握不充分、调度不及时，在加剧用空冲突风险的同时，也对防空识别造成了干扰和压力。

另一方面，军航管制部门全权管制军事用空活动尚可游刃有余，但是面对庞大的民用航空活动，将所有用空审批、监管、调控任务交由军航管制部门，其管制力量显然是难以应对的。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种适于低空空域管控、航道划设和低空飞行管理的方法，从而提高低空空域使用效率，加速低空通航产业发展。

技术方案：本发明的低空空域航道划设和管理方法，包括如下步骤：

步骤1、各地以当地具体的海拔、地形、地貌、建筑物高度及分布为依据，以AGL（地面以上高度（above ground level, AGL））可安全飞行为原则，划设当地的超低空空域和低空自主目视适航空域，并限定各类空域的用途和使用规则；

步骤2、在超低空空域与低空自主目视适航空域中划设各类飞行器的专用航道，航道间设置安全横向距离和连接匝道，制定航道使用管理办法；

步骤3、采用虚拟数字空中航道方法，实现飞行器在空中航道中的精确定位和精准飞行；

步骤4、在起飞前通过手机APP向航管部门提交飞行计划，进行飞行计划核验和准飞登记，并自动进行适航条件查证；起飞降落后，分别自动提报起飞降落报告；在低空飞行器空中导航监视系统中预制自律飞行程序，强制飞行器按预制规则飞行；在军民航机场周围一定区域内限制低空飞行器最高飞行速度；严格规范飞行器驾驶员和无人飞行器操纵员的驾驶或操纵行为。

进一步地，步骤1中，所述超低空空域和低空自主目视适航空域的划设步骤如下：

步骤1-1、将地面以上高度 0-100m的范围划设为超低空空域，主要用途为：旋翼飞行器活动区及固定翼飞行器、飞艇、空中生活设施、空中营业场所的起降经航区；

步骤1-2、在最高海拔点与最低海拔点高度差不超过700m的条件下，划设一片最大的连续区域，以该区域内最高海拔点为基准点，将该区域内高于该基准点300-1500m的空域划设为该区域的低空自主目视适航空域。

进一步地，步骤2中，所述各类飞行器包括私人飞行器、空中公交、快递无人机、民航和商业空运。

进一步地，步骤2中，所述专用航道的划设步骤如下：

步骤2-1、私人飞行器、空中公交、快递无人机、民航和商业空运分高度层划设专用空中航道；

步骤2-2、航道均采用双向航道，航道间保留安全横向距离；

步骤2-3、每个航道均设有高速分道和低速分道，高速分道在上，低速分道在下；

步骤2-4、航道坡度不超过30^o；

步骤2-5、平行航道尽量设在同一高度层，非平行航道分高度层划设；

步骤2-6、不同高度航道间以空中匝道相连；

步骤2-7、航道与起降机场、停机坪间设置起降通道；

步骤2-8、制定恶劣气象、战时条件下的航道管制办法。

进一步地，步骤2-2中，所述安全横向距离为5-6Km。

进一步地，步骤3中，所述虚拟数字空中航道方法的步骤如下：

步骤3-1、利用卫星定位系统、电子陀螺和加速度计的机载传感器实时检测飞行器在空间的精确位置、速度和加速度；

步骤3-2、将飞行器与航道的相对位置和相对速度以三维动画的形式实时展示在飞行器屏幕中；

步骤3-3、当两种以上的传感器测量数值相近时，取其平均值，当三种传感器数值均相差较大时，空中导航监视系统自动上报航管部门，申请就近返回地面检修，并转变为人在回路驾驶模式；

步骤3-4、空中导航监视系统自动实时监测驾驶员的违规飞行行为，并自动将其上报至航管部门；

步骤3-5、飞行器每次返回地面后，空中导航监视系统自动联网更新地图和航道数据。

进一步地，步骤4具体步骤为：

步骤4-1、起飞前1小时通过手机app向航管部门提交飞行计划，低空空域云端管理系统进行飞行规则和适飞条件的验证，在满足适飞条件的情况下，准飞程序生效；

步骤4-2、飞行器起飞后，空中导航监视系统自动提交起飞报告；在飞行过程中，实时上传飞行状态数据；在飞行器降落后，自动提交落地报告；

步骤4-3、所有低空飞行器在其空中导航监视系统中预制自律飞行程序，该程序从低空空域云端管理系统下载该飞行器的准飞数据；自律飞行程序默认强制飞行器按如上预制规则飞行；

步骤4-4、在民航机场15-25Km范围内，军用机场25-30Km范围内，飞行器速度限制在250Km/h以内，在上述范围外，低空飞行器的速度限制在350Km/h以内；

低空飞行器驾驶员在飞行前，需经过培训、考核，并取得低空空域准驾许可证；对于无人飞行器操纵者，也需经过考核，取得低空空域无人飞行器操纵许可证；对于违规行为，采取违章扣分、罚款、行政/刑事处罚等措施。

进一步地，步骤4-3中，所述准飞数据包括准飞区域、准飞高度、准飞航道、准飞时间、准降地点。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：本发明不再以统一的高度层标准对全国低空空域进行整体划分，而是根据各地区地形地貌、飞行流量、人口密度、机场职能等，细化低空空域分类，并给出了更具实用意义的各类空域AGL的参照，以及超低空空域和低空自主目视适航空域的划设原则；创新性地提出了空中高速航道的划设方法，并针对空中航道的特点，提出了虚拟数字空中航道方法支撑飞行器在空中航道的精确定位和精准运行。提出了飞行计划自动提报核验、适飞条件自动查证、起飞降落自动提报、飞行动态自动监控、预制自律飞行程序、分情况限制最高飞行速度、规范飞行器驾驶人员或无人飞行器操纵人员行为等措施，保证了低空空域活动的高效、有序进行。

附图说明

图1是本发明的低空空域分类划设图；

图2是本发明设计的虚拟数字空中航道示意图；

图3是本发明的飞行器在虚拟数字空中航道的定位和监管流程。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

1、以当地具体的海拔、地形、地貌、地面建筑物高度和分布为依据，以AGL可安全飞行为原则，划设当地的超低空空域和低空自主目视适航空域（参见图1）。

其中，超低空空域的划设参照以下原则：

将AGL 0-100m的范围划设为超低空空域，主要用作旋翼飞行器（特别是快递无人机）可活动区、固定翼飞行器（或多模飞行器固定翼飞行模式）起降经航区（不可在此高度层长时间飞行）、飞艇、空中生活设施、空中营业场所起降经航区（不可在此高度层长时间驻留）。

低空自主目视适航空域按如下方法划设：

（1）以区域内最高海拔点与最低海拔点高度差不超过700m为原则，将该连续区域划设的尽可能大，以该区域内最高海拔点为基准点，高于该基准点300-1500m的空域为该区域的低空自主目视适航空域；

（2）相邻低空自主目视适航空域间设置15Km宽的横向过渡空域，过渡空域下表面坡度不大于30^o，以保证飞行器在相邻低空自主目视适航空域间穿梭时可以平滑过渡；

（3）在市中心、高铁站、学校、密集商圈、大型医院、知名景点等人流密集的地方上空，不设低空自主目视适航空域；

（4）军事基地方圆10Km以内、民航机场方圆15Km以内、军用机场25公里内不设置低空自主目视适航空域。

（5）在边境线附近设立150km的空域隔离带，严格管控，不允许私人飞行器在未经特殊批准的情况下在该区域飞行；同时加强该区域的防控监测网部署，实时监视该空域的飞行活动；

2、按照如下方法划设空中高速航道：

（1）私人飞行器、空中公交、快递无人机、民航和商业空运等使用的航道划设在不同高度层，尽量减少彼此间的影响。将低空自主目视适航空域分为三层，下层供快递无人机使用，中层供私人飞行器使用，上层供空中公交使用；民航和商业空运航道划设在海拔高度7500m以上；

（2）所有航道采用双向航道，中间设置5Km的安全横向距离；

（3）每个航道均设有高速分道和低速分道，高速分道在上，低速分道在下，如果要超机，需要在被超飞行器上方完成；

（4）超高建筑物和山顶规避时，航道坡度控制在30^o以下；

（5）平行航道尽量设在同一高度层，所有潜在交叉航道划设在不同高度层，以防止空中交叉航道的出现；

（6）非平行航道间通过空中匝道相连；

（7）航道与地面停机场及楼顶停机坪间设置起降通道；

（8）因气象原因，可暂时关闭航道或发布临时应急航道；

（9）战时低空空域航道对私人飞行器关闭。

3、采用虚拟数字空中航道方式解决航道三维精确定位和时空显示问题：

（1）利用卫星定位、电子陀螺和加速度计等实时感知飞行器在空间的精确位置和速度；

（2）如图2所示，将飞行器与航道的相对位置和相对速度以三维动画的形式实时展示在飞行器屏幕中；

（3）卫星定位、电子陀螺和加速度计互为备份，当两种以上的传感器测量数值相近时，取其平均值，当三种传感器数值均相差较大时，空中导航监视系统自动上报航管部门，申请就近返回地面检修，并转为人在回路驾驶模式；

（4）空中导航监视系统实时自动判断驾驶员是否存在违规飞行行为，如检测到超速飞行、违规变道、跨航道边界飞行等，则发出警告提示，必要时自动上传违规记录至航管部门，飞行器在虚拟数字空中航道的定位和监管流程参见图3。

4、对于低空空域飞行器和驾驶人员（低空无人飞行器操纵人员）采取如下管理办法：

（1）低空自主目视适航空域对所有符合准入条件的用户开放，使用该空域无需繁琐的申请审批手续，仅需在起飞前1小时通过手机app向航管部门提交飞行计划（包括起飞地点、起飞时间、降落地点、预计降落时间，以及飞经路线等）。低空空域云端管理系统对上报的飞行计划进行飞行规则、飞行冲突及气象条件的自动检测和反馈，在飞行规则全部核验通过、飞行冲突全部消解、气象条件准飞的情况下，准飞登记成功；

（2）飞行器在启动后，起飞前，通过空中导航监视系统进行飞行计划的确认，同时系统自动进行一次适航条件查证，若满足适航条件，则准飞程序生效。飞行器起飞后，空中导航监视系统自动提交起飞报告；在飞行过程中，空中导航监视系统实时监测飞行计划的执行情况，并通过6G无线网络将飞行状态数据实时传到当地的航管部门。同时，及时报备降落和备降计划。飞行器降落后，空中导航监视系统自动提交落地报告；

（3）所有低空飞行器在其空中导航监视系统中预制自律飞行程序，该程序从低空空域云端管理系统下载该飞行器的准飞区域、准飞高度、准飞航道、准飞时间、准降地点等，在飞行过程中，除非飞行器出现严重故障，自律飞行程序默认强制飞行器按如上预制规则飞行，从飞行器自身根本上规避其违飞行为；

（4）在民航机场15-25Km范围内，军用机场25-30Km范围内，飞行器速度限制在250Km/h以内，除上述范围外，低空飞行器的速度限制在350Km/h以内；

（5）低空飞行器驾驶员在飞行前，需要经过专门的培训，并通过考核取得低空空域准驾许可证；对于无人飞行器操纵人员，也需要经过专门的考核，取得低空无人飞行器操纵许可证。对于违规驾驶或违规操纵无人飞行器的人员，采取违章扣分、罚款、行政/刑事处罚等措施。若单个计分周期内，其累计扣分达到一定上限，可暂扣或者注销其准驾许可证。

Claims (1)

1.一种低空空域航道划设和管理方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、各地以当地具体的海拔、地形、地貌、建筑物高度及分布为依据，以地面以上高度可安全飞行为原则，划设当地的超低空空域和低空自主目视适航空域，并限定各类空域的用途和使用规则；

步骤2、在超低空空域与低空自主目视适航空域中划设各类飞行器的专用航道，航道间设置安全横向距离和连接匝道，制定航道使用管理办法；

步骤3、采用虚拟数字空中航道方法，实现飞行器在空中航道中的精确定位和精准飞行；

步骤4、在起飞前通过手机APP向航管部门提交飞行计划，进行飞行计划核验和准飞登记，并自动进行适航条件查证；起飞降落后，分别自动提报起飞降落报告；在低空飞行器空中导航监视系统中预制自律飞行程序，强制飞行器按预制规则飞行；在军民航机场周围一定区域内限制低空飞行器最高飞行速度；严格规范飞行器驾驶员和无人飞行器操纵员的驾驶或操纵行为；

步骤1中，所述超低空空域和低空自主目视适航空域的划设步骤如下：

步骤1-1、将地面以上高度 0-100m的范围划设为超低空空域，主要用途为：旋翼飞行器活动区及固定翼飞行器、飞艇、空中生活设施、空中营业场所的起降经航区；

步骤1-2、在最高海拔点与最低海拔点高度差不超过700m的条件下，划设一片最大的连续区域，以该区域内最高海拔点为基准点，将该区域内高于该基准点300-1500m的空域划设为该区域的低空自主目视适航空域；

步骤2中，所述各类飞行器包括私人飞行器、空中公交、快递无人机、民航和商业空运；

步骤2中，所述专用航道的划设步骤如下：

步骤2-1、私人飞行器、空中公交、快递无人机、民航和商业空运分高度层划设专用空中航道；

步骤2-2、航道均采用双向航道，航道间保留安全横向距离；

步骤2-3、每个航道均设有高速分道和低速分道，高速分道在上，低速分道在下；

步骤2-4、航道坡度不超过30^o；

步骤2-5、平行航道尽量设在同一高度层，非平行航道分高度层划设；

步骤2-6、不同高度航道间以空中匝道相连；

步骤2-7、航道与起降机场、停机坪间设置起降通道；

步骤2-8、制定恶劣气象、战时条件下的航道管制办法；

步骤2-2中，所述安全横向距离为5-6Km；

步骤3中，所述虚拟数字空中航道方法的步骤如下：

步骤3-1、利用卫星定位系统、电子陀螺和加速度计的机载传感器实时检测飞行器在空间的精确位置、速度和加速度；

步骤3-2、将飞行器与航道的相对位置和相对速度以三维动画的形式实时展示在飞行器屏幕中；

步骤3-3、当两种以上的传感器测量数值相近时，取其平均值，当三种传感器数值均相差较大时，空中导航监视系统自动上报航管部门，申请就近返回地面检修，并转变为人在回路驾驶模式；

步骤3-4、空中导航监视系统自动实时监测驾驶员的违规飞行行为，并自动将其上报至航管部门；

步骤3-5、飞行器每次返回地面后，空中导航监视系统自动联网更新地图和航道数据；

步骤4具体步骤为：

步骤4-1、起飞前1小时通过手机app向航管部门提交飞行计划，低空空域云端管理系统进行飞行规则和适飞条件的验证，在满足适飞条件的情况下，准飞程序生效；

步骤4-2、飞行器起飞后，空中导航监视系统自动提交起飞报告；在飞行过程中，实时上传飞行状态数据；在飞行器降落后，自动提交落地报告；

步骤4-3、所有低空飞行器在其空中导航监视系统中预制自律飞行程序，该程序从低空空域云端管理系统下载该飞行器的准飞数据；自律飞行程序默认强制飞行器按如上预制规则飞行；

步骤4-4、在民航机场15-25Km范围内，军用机场25-30Km范围内，飞行器速度限制在250Km/h以内，在上述范围外，低空飞行器的速度限制在350Km/h以内；

步骤4-3中，所述准飞数据包括准飞区域、准飞高度、准飞航道、准飞时间、准降地点。

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