CN115762240A - 用于无人驾驶航空系统(uas)业务管理(utm)的协议设计 - Google Patents

Abstract

无人驾驶航空系统(UAS)可以执行由UAS业务管理(UTM)系统计划的任务。所述UAS可以从所述UTM接收任务计划响应消息，该消息包括供所述UAS导航的任务路线以及关于一个或多个触发事件的配置。所述任务路线可以由空域中的一系列路点组成。每个路点可以被配置有动态路径符合简档(PCP)和动态所需导航性能(RNP)值。所述UAS可以在一个或多个时间间隔中至少监视所述RNP值，以确定是否发生触发事件。所述UAS可以在确定所述一个或多个触发事件中的触发事件发生时，向所述UTM发送路径符合状态报告。该路径符合状态报告可指示对所述PCP中指定的一个或一个以上参数的符合。

Description

用于无人驾驶航空系统(UAS)业务管理(UTM)的协议设计

本申请为2018年10月16日递交的题为“用于无人驾驶航空系统(UAS)业务管理(UTM)的协议设计”的中国专利申请No.201880078554.X的分案申请，该申请的内容通过引用结合于此。

相关申请的交叉引用

本申请要求在2017年10月16日提交的美国临时申请No.62/572,939的权益，其内容通过引用结合于此。

背景技术

已经设想了小型无人驾驶航空系统(sUAS)的若干应用，这其中包括包裹递送、精准农业和管道检查。期望sQAS操作发生在与当前有人驾驶的空域系统相同的空域中，但是在低于400英尺的高度处。

发明内容

公开了用于无人驾驶航空系统(UAS)的方法、系统和装置。UAS可以执行由UAS业务管理(UTM)系统计划的任务。该UAS可以从所述UTM接收任务计划响应消息。该任务计划响应消息可包括所述UAS要导航的任务路线以及一个或多个触发事件。所述任务路线可以由空域中的一系列路点组成。每个所述路点可以被配置有动态路径符合简档(PCP)和动态所需导航性能(RNP)值。所述UAS可以在一个或多个时间间隔中至少监视所述RNP值，以确定是否发生触发事件。所述UAS可以在确定所述一个或多个触发事件中的触发事件发生时，向所述UTM发送路径符合状态报告。所述路径符合状态报告可指示对所述PCP中指定的一个或一个以上参数的符合。

附图说明

从以下结合附图以示例方式给出的详细描述中，可以获得更详细的理解，其中图中的相同参考标号指示相同元素，且其中：

图1A是示出了可以实施所公开的一个或多个实施例的示例性通信系统的系统示意图；

图1B是示出了根据实施例的可以在图1A所示的通信系统内部使用的示例性无线发射/接收单元(WTRU)的系统示意图；

图1C是示出了根据实施例的可以在图1A所示的通信系统内部使用的示例性无线电接入网络(RAN)和示例性核心网络(CN)的系统示意图；

图1D是示出了根据实施例的可以在图1A所示的通信系统内部使用的另一个示例性RAN和另一个示例性CN的系统示意图；

图2是无人驾驶航空系统(UAS)业务管理(UTM)的示例性架构的示意图；以及

图3是UTM技术能力等级(TCL)的图示；

图4是UTM客户端接口的消息图；

图5是UAS的操作状态图；

图6A和图6B是提供UAS操作状态的描述的表；

图7是业务量的基本示意图；

图8是示例性所需导航性能(RNP)定义；

图9是UTM协议接口的图示；

图10是UAS或UAS操作者(operator)的任务计划状态机的图示；

图11是任务执行期间UAS状态的图示；

图12是被管理空域的模型的图示；以及

图13是示例UAS的示意图。

具体实施方式

图1A是示出了可以实施所公开的一个或多个实施例的示例性通信系统100的示意图。该通信系统100可以是为多个无线用户提供诸如语音、数据、视频、消息传递、广播等内容的多址接入系统。该通信系统100可以通过共享包括无线带宽在内的系统资源而使多个无线用户能够访问此类内容。举例来说，通信系统100可以使用一种或多种信道接入方法，例如码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)、正交FDMA(OFDMA)、单载波FDMA(SC-FDMA)、零尾唯一字DFT-扩展OFDM(ZT UW DTS-s OFDM)、唯一字OFDM(UW-OFDM)、资源块过滤OFDM以及滤波器组多载波(FBMC)等等。

如图1A所示，通信系统100可以包括无线发射/接收单元(WTRU)102a、102b、102c、102d、RAN 104/113、CN 106/115、公共交换电话网络(PSTN)108、因特网110以及其他网络112，然而应该了解，所公开的实施例设想了任意数量的WTRU、基站、网络和/或网络部件。WTRU 102a、102b、102c、102d每一者可以是被配置成在无线环境中工作和/或通信的任何类型的设备。举例来说，WTRU 102a、102b、102c、102d任何一者都可以被称为“站”和/或“STA”，其可以被配置成发射和/或接收无线信号，并且可以包括用户设备(UE)、移动站、固定或移动订户单元、基于签约的单元、寻呼机、蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、智能电话、膝上型计算机、上网本、个人计算机、无线传感器、热点或Mi-Fi设备、物联网(IoT)设备、手表或其他可穿戴设备、头戴显示器(HMD)、运载工具、无人机、医疗设备和应用(例如远程手术)、工业设备和应用(例如机器人和/或在工业和/或自动处理链环境中工作的其他无线设备)、消费类电子设备、以及在商业和/或工业无线网络上工作的设备等等。WTRU102a、102b、102c、102d中的任何一者可被可交换地称为UE。

所述通信系统100还可以包括基站114a和/或基站114b。基站114a、114b的每一者可以是被配置成通过以无线方式与WTRU 102a、102b、102c、102d中的至少一者无线对接来促使其接入一个或多个通信网络(例如CN106/115、因特网110、和/或其他网络112)的任何类型的设备。例如，基站114a、114b可以是基地收发信台(BTS)、节点B、e节点B、家庭节点B、家庭e节点B、gNB、新无线电(NR)节点B、站点控制器、接入点(AP)、以及无线路由器等等。虽然基站114a、114b的每一者都被描述成了单个部件，然而应该了解，基站114a、114b可以包括任何数量的互连基站和/或网络部件。

基站114a可以是RAN 104/113的一部分，并且该RAN还可以包括其他基站和/或网络部件(未显示)，例如基站控制器(BSC)、无线电网络控制器(RNC)、中继节点等等。基站114a和/或基站114b可被配置成在名为小区(未显示)的一个或多个载波频率上发射和/或接收无线信号。这些频率可以处于授权频谱、无授权频谱或是授权与无授权频谱的组合之中。小区可以为相对固定或者有可能随时间变化的特定地理区域提供无线服务覆盖。小区可被进一步分成小区扇区。例如，与基站114a相关联的小区可被分为三个扇区。由此，在一个实施例中，基站114a可以包括三个收发信机，即，每一个收发信机都对应于小区的一个扇区。在实施例中，基站114a可以使用多输入多输出(MIMO)技术，并且可以为小区的每一个扇区使用多个收发信机。例如，通过使用波束成形，可以在期望的空间方向上发射和/或接收信号。

基站114a、114b可以通过空中接口116来与WTRU 102a、102b、102c、102d中的一者或多者进行通信，其中所述空中接口可以是任何适当的无线通信链路(例如射频(RF)、微波、厘米波、毫米波、红外线(IR)、紫外线(UV)、可见光等等)。空中接口116可以使用任何适当的无线电接入技术(RAT)来建立。

更具体地说，如上所述，通信系统100可以是多址接入系统，并且可以使用一种或多种信道接入方案，例如CDMA、TDMA、FDMA、OFDMA以及SC-FDMA等等。例如，RAN 104/113中的基站114a与WTRU 102a、102b、102c可以实施某种无线电技术，例如通用移动电信系统(UMTS)陆地无线电接入(UTRA)，其中所述技术可以使用宽带CDMA(WCDMA)来建立空中接口115/116/117。WCDMA可以包括如高速分组接入(HSPA)和/或演进型HSPA(HSPA+)之类的通信协议。HSPA可以包括高速下行链路(DL)分组接入(HSDPA)和/或高速UL分组接入(HSUPA)。

在实施例中，基站114a和WTRU 102a、102b、102c可以实施某种无线电技术，例如演进型UMTS陆地无线电接入(E-UTRA)，其中所述技术可以使用长期演进(LTE)和/或先进LTE(LTE-A)和/或先进LTE Pro(LTE-A Pro)来建立空中接口116。

在实施例中，基站114a和WTRU 102a、102b、102c可以实施某种可以使用新无线电(NR)建立空中接口116的无线电技术，例如NR无线电接入。

在实施例中，基站114a和WTRU 102a、102b、102c可以实施多种无线电接入技术。例如，基站114a和WTRU 102a、102b、102c可以共同实施LTE无线电接入和NR无线电接入(例如使用双连接(DC)原理)。由此，WTRU102a、102b、102c使用的空中接口可以通过多种类型的无线电接入技术和/或向/从多种类型的基站(例如，eNB和gNB)发送的传输来表征。

在其他实施例中，基站114a和WTRU 102a、102b、102c可以实施以下的无线电技术，例如IEEE 802.11(即，无线高保真(WiFi))、IEEE 802.16(即，全球微波接入互操作性(WiMAX))、CDMA2000、CDMA2000 1X、CDMA2000EV-DO、临时标准2000(IS-2000)、临时标准95(IS-95)、临时标准856(IS-856)、全球移动通信系统(GSM)、用于GSM演进的增强数据速率(EDGE)、以及GSM EDGE(GERAN)等等。

图1A中的基站114b可以例如是无线路由器、家庭节点B、家庭e节点B或接入点，并且可以使用任何适当的RAT来促成局部区域中的无线连接，例如营业场所、住宅、运载工具、校园、工业设施、空中走廊(例如供无人机使用)以及道路等等。在一个实施例中，基站114b与WTRU 102c、102d可以通过实施IEEE 802.11之类的无线电技术来建立无线局域网(WLAN)。在实施例中，基站114b与WTRU 102c、102d可以通过实施IEEE 802.15之类的无线电技术来建立无线个人局域网(WPAN)。在再一个实施例中，基站114b和WTRU 102c、102d可通过使用基于蜂窝的RAT(例如WCDMA、CDMA2000、GSM、LTE、LTE-A、LTE-A Pro、NR等等)来建立微微小区或毫微微小区。如图1A所示，基站114b可以直连到因特网110。由此，基站114b不需要经由CN 106/115来接入因特网110。

RAN 104/113可以与CN 106/115进行通信，所述CN可以是被配置成向WTRU 102a、102b、102c、102d的一者或多者提供语音、数据、应用和/或借助网际协议语音(VoIP)服务的任何类型的网络。该数据可以具有不同的服务质量(QoS)需求，例如不同的吞吐量需求、延时需求、容错需求、可靠性需求、数据吞吐量需求、以及移动性需求等等。CN 106/115可以提供呼叫控制、记账服务、基于移动位置的服务、预付费呼叫、因特网连接、视频分发等等，和/或可以执行用户认证之类的高级安全功能。虽然在图1A中没有显示，然而应该了解，RAN104/113和/或CN 106/115可以直接或间接地和其他那些与RAN 104/113使用相同RAT或不同RAT的RAN进行通信。例如，除了与使用NR无线电技术的RAN 104/113相连之外，CN 106/115还可以与使用GSM、UMTS、CDMA 2000、WiMAX、E-UTRA或WiFi无线电技术的别的RAN(未显示)通信。

CN 106/115还可以充当供WTRU 102a、102b、102c、102d接入PSTN108、因特网110和/或其他网络112的网关。PSTN 108可以包括提供简易老式电话服务(POTS)的电路交换电话网络。因特网110可以包括使用了公共通信协议(例如传输控制协议/网际协议(TCP/IP)网际协议族中的TCP、用户数据报协议(UDP)和/或IP)的全球性互联计算机网络设备系统。所述网络112可以包括由其他服务提供方拥有和/或运营的有线或无线通信网络。例如，所述网络112可以包括与一个或多个RAN相连的另一个CN，其中所述一个或多个RAN可以与RAN104/113使用相同RAT或不同RAT。

通信系统100中的一些或所有WTRU 102a、102b、102c、102d可以包括多模能力(例如WTRU 102a、102b、102c、102d可以包括在不同无线链路上与不同无线网络通信的多个收发信机)。例如，图1A所示的WTRU 102c可被配置成与使用基于蜂窝的无线电技术的基站114a通信，以及与可以使用IEEE 802无线电技术的基站114b通信。

图1B是示出了示例性WTRU 102的系统示意图。如图1B所示，WTRU 102可以包括处理器118、收发信机120、发射/接收部件122、扬声器/麦克风124、数字键盘126、显示器/触摸板128、不可移除存储器130、可移除存储器132、电源134、全球定位系统(GPS)芯片组136和/或周边设备138。应该了解的是，在保持符合实施例的同时，WTRU 102还可以包括前述部件的任何子组合。

处理器118可以是通用处理器、专用处理器、常规处理器、数字信号处理器(DSP)、多个微处理器、与DSP核心关联的一个或多个微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)电路、其他任何类型的集成电路(IC)以及状态机等等。处理器118可以执行信号编码、数据处理、功率控制、输入/输出处理、和/或其他任何能使WTRU102在无线环境中工作的功能。处理器118可以耦合至收发信机120，收发信机120可以耦合至发射/接收部件122。虽然图1B将处理器118和收发信机120描述成单独组件，然而应该了解，处理器118和收发信机120也可以一起集成在一电子组件或芯片中。

发射/接收部件122可被配置成经由空中接口116来发射或接收去往或来自基站(例如，基站114a)的信号。举个例子，在一个实施例中，发射/接收部件122可以是被配置成发射和/或接收RF信号的天线。作为示例，在另一实施例中，发射/接收部件122可以是被配置成发射和/或接收IR、UV或可见光信号的放射器/检测器。在再一个实施例中，发射/接收部件122可被配置成发射和/或接收RF和光信号。应该了解的是，发射/接收部件122可以被配置成发射和/或接收无线信号的任何组合。

虽然在图1B中将发射/接收部件122描述成是单个部件，但是WTRU102可以包括任何数量的发射/接收部件122。更具体地说，WTRU 102可以使用MIMO技术。由此，在一个实施例中，WTRU 102可以包括两个或更多个通过空中接口116来发射和接收无线信号的发射/接收部件122(例如多个天线)。

收发信机120可被配置成对发射/接收部件122所要传送的信号进行调制，以及对发射/接收部件122接收的信号进行解调。如上所述，WTRU102可以具有多模能力。因此，收发信机120可以包括允许WTRU 102借助多种RAT(例如NR和IEEE 802.11)来进行通信的多个收发信机。

WTRU 102的处理器118可以耦合到扬声器/麦克风124、数字键盘126和/或显示器/触摸板128(例如液晶显示器(LCD)显示单元或有机发光二极管(OLED)显示单元)，并且可以接收来自这些部件的用户输入数据。处理器118还可以向扬声器/麦克风124、键盘126和/或显示器/触摸板128输出用户数据。此外，处理器118可以从诸如不可移除存储器130和/或可移除存储器132之类的任何适当的存储器中存取信息，以及将信息存入这些存储器。不可移除存储器130可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬盘或是其他任何类型的记忆存储设备。可移除存储器132可以包括订户身份模块(SIM)卡、记忆棒、安全数字(SD)记忆卡等等。在其他实施例中，处理器118可以从那些并非实际位于WTRU 102的存储器存取信息，以及将数据存入这些存储器，作为示例，此类存储器可以位于服务器或家庭计算机(未显示)。

处理器118可以接收来自电源134的电力，并且可被配置分发和/或控制用于WTRU102中的其他组件的电力。电源134可以是为WTRU 102供电的任何适当设备。例如，电源134可以包括一个或多个干电池组(如镍镉(Ni-Cd)、镍锌(Ni-Zn)、镍氢(NiMH)、锂离子(Li-ion)等等)、太阳能电池以及燃料电池等等。

处理器118还可以耦合到GPS芯片组136，该GPS芯片组可被配置成提供与WTRU 102的当前位置相关的位置信息(例如经度和纬度)。作为来自GPS芯片组136的信息的补充或替换，WTRU 102可以经由空中接口116接收来自基站(例如基站114a、114b)的位置信息，和/或根据从两个或更多个附近基站接收的信号定时来确定其位置。应该了解的是，在保持符合实施例的同时，WTRU 102可以借助任何适当的定位方法来获取位置信息。

处理器118还可以耦合到其他周边设备138，其中所述周边设备可以包括提供附加特征、功能和/或有线或无线连接的一个或多个软件和/或硬件模块。例如，所述周边设备138可以包括加速度计、电子指南针、卫星收发信机、数码相机(用于照片和/或视频)、通用串行总线(USB)端口、振动设备、电视收发信机、免提耳机、蓝牙

模块、调频(FM)无线电单元、数字音乐播放器、媒体播放器、视频游戏机模块、因特网浏览器、虚拟现实和/或增强现实(VR/AR)设备、以及活动跟踪器等等。所述周边设备138可以包括一个或多个传感器，所述传感器可以是以下的一者或多者：陀螺仪、加速度计、霍尔效应传感器、磁强计、方位传感器、邻近传感器、温度传感器、时间传感器、地理位置传感器、高度计、光传感器、触摸传感器、磁力计、气压计、手势传感器、生物测定传感器和/或湿度传感器等。

WTRU 102可以包括全双工无线电设备，其中对于该无线电设备来说，一些或所有信号(例如与用于UL(例如对传输而言)和下行链路(例如对接收而言)的特定子帧相关联)的接收或传输可以是并发和/或同时的。全双工无线电设备可以包括借助于硬件(例如扼流线圈)或是凭借处理器(例如单独的处理器(未显示)或是凭借处理器118)的信号处理来减小和/或基本消除自干扰的干扰管理单元139。在实施例中，WTRU 102可以包括传送和接收一些或所有信号(例如与用于UL(例如对传输而言)或下行链路(例如对接收而言)的特定子帧相关联)的半双工无线电设备。

图1C是示出了根据实施例的RAN 104和CN 106的系统示意图。如上所述，RAN 104可以通过空中接口116使用E-UTRA无线电技术来与WTRU 102a、102b、102c进行通信。所述RAN 104还可以与CN 106进行通信。

RAN 104可以包括e节点B 160a、160b、160c，然而应该了解，在保持符合实施例的同时，RAN 104可以包括任何数量的e节点B。e节点B160a、160b、160c每一者都可以包括通过空中接口116与WTRU 102a、102b、102c通信的一个或多个收发信机。在一个实施例中，e节点B 160a、160b、160c可以实施MIMO技术。由此，举例来说，e节点B 160a可以使用多个天线来向WTRU 102a发射无线信号，和/或接收来自WTRU 102a的无线信号。

e节点B 160a、160b、160c每一者都可以关联于一个特定小区(未显示)，并且可被配置成处理无线电资源管理决策、切换决策、UL和/或DL中的用户调度等等。如图1C所示，e节点B 160a、160b、160c彼此可以通过X2接口进行通信。

图1C所示的CN 106可以包括移动性管理实体(MME)162、服务网关(SGW)164以及分组数据网络(PDN)网关(或PGW)166。虽然每一前述部件都被描述成是CN 106的一部分，然而应该了解，这其中的任一部件都可以由CN操作者之外的实体拥有和/或运营。

MME 162可以经由S1接口连接到RAN 104中的e节点B 162a、162b、162c的每一者，并且可以充当控制节点。例如，MME 162可以负责认证WTRU 102a、102b、102c的用户，执行承载激活/去激活处理，以及在WTRU 102a、102b、102c的初始附着过程中选择特定的服务网关等等。MME162可以提供用于在RAN 104与使用其他无线电技术(例如GSM和/或WCDMA)的其他RAN(未显示)之间进行切换的控制平面功能。

SGW 164可以经由S1接口连接到RAN 104中的e节点B 160a、160b、160c的每一者。SGW 164通常可以路由和转发去往/来自WTRU 102a、102b、102c的用户数据分组。并且，SGW164还可以执行其他功能，例如在eNB间的切换过程中锚定用户平面，在DL数据可供WTRU102a、102b、102c使用时触发寻呼处理，以及管理并存储WTRU 102a、102b、102c的上下文等等。

SGW 164可以连接到PGW 146，所述PGW可以为WTRU 102a、102b、102c提供分组交换网络(例如因特网110)接入，以便促成WTRU 102a、102b、102c与启用IP的设备之间的通信。

CN 106可以促成与其他网络的通信。例如，CN 106可以为WTRU102a、102b、102c提供对电路交换网络(例如PSTN 108)的接入，以便促成WTRU 102a、102b、102c与传统的陆线通信设备之间的通信。例如，CN 106可以包括IP网关(例如IP多媒体子系统(IMS)服务器)或与之进行通信，并且该IP网关可以充当CN 106与PSTN 108之间的接口。此外，CN 106可以为WTRU 102a、102b、102c提供针对所述其他网络112的接入，其中该网络可以包括其他服务提供方拥有和/或运营的其他有线和/或无线网络。

虽然在图1A-1D中将WTRU描述成了无线终端，然而应该想到的是，在某些代表性实施例中，此类终端与通信网络可以使用(例如临时或永久性)有线通信接口。

在代表性实施例中，所述其他网络112可以是WLAN。

采用基础架构基本服务集(BSS)模式的WLAN可以具有用于所述BSS的接入点(AP)以及与所述AP相关联的一个或多个站(STA)。所述AP可以访问或是对接到分布式系统(DS)或是将业务量送入和/或送出BSS的别的类型的有线/无线网络。源于BSS外部且去往STA的业务量可以通过AP到达并被递送至STA。源自STA且去往BSS外部的目的地的业务量可被发送至AP，以便递送到相应的目的地。处于BSS内部的STA之间的业务量可以通过AP来发送，例如在源STA可以向AP发送业务量并且AP可以将业务量递送至目的地STA的情况下。处于BSS内部的STA之间的业务量可被认为和/或称为点到点业务量。所述点到点业务量可以在源与目的地STA之间(例如在其间直接)用直接链路建立(DLS)来发送。在某些代表性实施例中，DLS可以使用802.11e DLS或802.11z通道化DLS(TDLS))。举例来说，使用独立BSS(IBSS)模式的WLAN不具有AP，并且处于所述IBSS内部或是使用所述IBSS的STA(例如所有STA)彼此可以直接通信。在这里，IBSS通信模式有时可被称为“自组织(Ad-hoc)”通信模式。

在使用802.11ac基础设施工作模式或类似的工作模式时，AP可以在固定信道(例如主信道)上传送信标。所述主信道可以具有固定宽度(例如20MHz的带宽)或是经由信令动态设置的宽度。主信道可以是BSS的工作信道，并且可被STA用来与AP建立连接。在某些代表性实施例中，所实施的可以是具有冲突避免的载波感测多址接入(CSMA/CA)(例如在802.11系统中)。对于CSMA/CA来说，包括AP在内的STA(例如每一个STA)可以感测主信道。如果特定STA感测到/检测到和/或确定主信道繁忙，那么所述特定STA可以回退。在指定的BSS中，在任何指定时间都有一个STA(例如只有一个站)进行传输。

高吞吐量(HT)STA可以使用宽度为40MHz的信道来进行通信(例如借助于将宽度为20MHz的主信道与宽度为20MHz的相邻或不相邻信道相结合来形成宽度为40MHz的信道)。

甚高吞吐量(VHT)STA可以支持宽度为20MHz、40MHz、80MHz和/或160MHz的信道。40MHz和/或80MHz信道可以通过组合连续的20MHz信道来形成。160MHz信道可以通过组合8个连续的20MHz信道或者通过组合两个不连续的80MHz信道(这种组合可被称为80+80配置)来形成。对于80+80配置来说，在信道编码之后，数据可被传递并经过一个分段解析器，所述分段解析器可以将数据非成两个流。在每一个流上可以单独执行逆快速傅里叶变换(IFFT)处理以及时域处理。所述流可被映射在两个80MHz信道上，并且数据可以由执行传输的STA来传送。在执行接收的STA的接收机上，用于80+80配置的上述操作可以是相反的，并且组合数据可被发送至介质接入控制(MAC)。

802.11af和802.11ah支持1GHz以下的工作模式。相比于802.11n和802.11ac，在802.11af和802.11ah中使用信道工作带宽和载波有所缩减。802.11af在TV白空间(TVWS)频谱中支持5MHz、10MHz和20MHz带宽，并且802.11ah支持使用非TVWS频谱的1MHz、2MHz、4MHz、8MHz和16MHz带宽。依照代表性实施例，802.11ah可以支持仪表类型控制/机器类型通信(MTC)(例如宏覆盖区域中的MTC设备)。MTC设备可以具有某种能力，例如包含了支持(例如只支持)某些和/或有限带宽在内的受限能力。MTC设备可以包括电池，并且该电池的电池寿命高于阈值(例如用于保持很长的电池寿命)。

对于可以支持多个信道和信道带宽的WLAN系统(例如802.11n、802.11ac、802.11af以及802.11ah)来说，这些系统包含了可被指定成主信道的信道。所述主信道的带宽可以等于BSS中的所有STA所支持的最大公共工作带宽。主信道的带宽可以由某一个STA设置和/或限制，其中所述STA源自在支持最小带宽工作模式的BSS中工作的所有STA。在关于802.11ah的示例中，即使BSS中的AP和其他STA支持2MHz、4MHz、8MHz、16MHz和/或其他信道带宽工作模式，但对支持(例如只支持)1MHz模式的STA(例如MTC类型的设备)来说，主信道的宽度可以是1MHz。载波感测和/或网络分配向量(NAV)设置可以取决于主信道的状态。如果主信道繁忙(例如因为STA(其只支持1MHz工作模式)对AP进行传输)，那么即使大多数的可用频带保持空闲并且可供使用，也可以认为整个可用频带繁忙。

在美国，可供802.11ah使用的可用频带是902MHz到928MHz。在韩国，可用频带是917.5MHz到923.5MHz。在日本，可用频带是916.5MHz到927.5MHz。依照国家码，可用于802.11ah的总带宽是6MHz到26MHz。

图1D是示出了根据实施例的RAN 113和CN 115的系统示意图。如上所述，RAN 113可以通过空中接口116使用NR无线电技术来与WTRU102a、102b、102c进行通信。RAN 113还可以与CN 115进行通信。

RAN 113可以包括gNB 180a、180b、180c，但是应该了解，在保持符合实施例的同时，RAN 113可以包括任何数量的gNB。gNB 180a、180b、180c每一者都可以包括一个或多个收发信机，以便通过空中接口116来与WTRU 102a、102b、102c通信。在一个实施例中，gNB180a、180b、180c可以实施MIMO技术。例如，gNB 180a、180b可以使用波束成形处理来向和/或从gNB 180a、180b、180c发射和/或接收信号。由此，举例来说，gNB 180a可以使用多个天线来向WTRU 102a发射无线信号，以及接收来自WTRU102a的无线信号。在实施例中，gNB180a、180b、180c可以实施载波聚合技术。例如，gNB 180a可以向WTRU 102a(未显示)传送多个分量载波。这些分量载波的子集可以处于无授权频谱上，而剩余分量载波则可以处于授权频谱上。在实施例中，gNB 180a、180b、180c可以实施协作多点(CoMP)技术。例如，WTRU102a可以接收来自gNB 180a和gNB 180b(和/或gNB 180c)的协作传输。

WTRU 102a、102b、102c可以使用与可扩缩数字配置相关联的传输来与gNB 180a、180b、180c进行通信。例如，对于不同的传输、不同的小区和/或不同的无线传输频谱部分来说，OFDM符号间隔和/或OFDM子载波间隔可以是不同的。WTRU 102a、102b、102c可以使用具有不同或可扩缩长度的子帧或传输时间间隔(TTI)(例如包含了不同数量的OFDM符号和/或持续不同的绝对时间长度)来与gNB 180a、180b、180c进行通信。

gNB 180a、180b、180c可被配置成与采用独立配置和/或非独立配置的WTRU 102a、102b、102c进行通信。在独立配置中，WTRU 102a、102b、102c可以在不接入其他RAN(例如，e节点B 160a、160b、160c)的情况下与gNB 180a、180b、180c进行通信。在独立配置中，WTRU102a、102b、102c可以使用gNB 180a、180b、180c中的一者或多者作为移动锚点。在独立配置中，WTRU 102a、102b、102c可以使用无授权频带中的信号来与gNB 180a、180b、180c进行通信。在非独立配置中，WTRU 102a、102b、102c会在与别的RAN(例如e节点B 160a、160b、160c)进行通信/相连的同时与gNB 180a、180b、180c进行通信/相连。举例来说，WTRU 102a、102b、102c可以通过实施DC原理而以基本同时的方式与一个或多个gNB 180a、180b、180c以及一个或多个e节点B 160a、160b、160c进行通信。在非独立配置中，e节点B 160a、160b、160c可以充当WTRU 102a、102b、102c的移动锚点，并且gNB 180a、180b、180c可以提供附加的覆盖和/或吞吐量，以便为WTRU102a、102b、102c提供服务。

gNB 180a、180b、180c每一者都可以关联于特定小区(未显示)，并且可以被配置成处理无线电资源管理决策、切换决策、UL和/或DL中的用户调度、支持网络切片、双连接、实施NR与E-UTRA之间的互通处理、路由去往用户平面功能(UPF)184a、184b的用户平面数据、以及路由去往接入和移动性管理功能(AMF)182a、182b的控制平面信息等等。如图1D所示，gNB180a、180b、180c彼此可以通过Xn接口通信。

图1D所示的CN 115可以包括至少一个AMF 182a、182b，至少一个UPF 184a、184b，至少一个会话管理功能(SMF)183a、183b，并且有可能包括数据网络(DN)185a、185b。虽然每一前述部件都被描述了CN 115的一部分，但是应该了解，这其中的任一部件都可以被CN操作者之外的实体拥有和/或运营。

AMF 182a、182b可以经由N2接口连接到RAN 113中的gNB 180a、180b、180c的一者或多者，并且可以充当控制节点。例如，AMF 182a、182b可以负责认证WTRU 102a、102b、102c的用户，支持网络切片(例如处理具有不同需求的不同PDU会话)，选择特定的SMF 183a、183b，管理注册区域，终止NAS信令，以及移动性管理等等。AMF 182a、182b可以使用网络切片处理，以便基于WTRU 102a、102b、102c使用的服务类型来定制为WTRU 102a、102b、102c提供的CN支持。作为示例，针对不同的用例，可以建立不同的网络切片，例如依赖于超可靠低延时(URLLC)接入的服务、依赖于增强型大规模移动宽带(eMBB)接入的服务、和/或用于机器类通信(MTC)接入的服务等等。AMF 182可以提供用于在RAN 113与使用其他无线电技术(例如，LTE、LTE-A、LTE-A Pro和/或诸如WiFi之类的非3GPP接入技术)的其他RAN(未显示)之间切换的控制平面功能。

SMF 183a、183b可以经由N11接口连接到CN 115中的AMF 182a、182b。SMF 183a、183b还可以经由N4接口连接到CN 115中的UPF 184a、184b。SMF 183a、183b可以选择和控制UPF 184a、184b，并且可以通过UPF184a、184b来配置业务量路由。SMF 183a、183b可以执行其他功能，例如管理和分配WTRU或UE IP地址，管理PDU会话，控制策略实施和QoS，以及提供下行链路数据通知等等。PDU会话类型可以是基于IP的，不基于IP的，以及基于以太网的等等。

UPF 184a、184b可以经由N3接口连接RAN 113中的gNB 180a、180b、180c的一者或多者，这样可以为WTRU 102a、102b、102c提供对分组交换网络(例如因特网110)的接入，以便促成WTRU 102a、102b、102c与启用IP的设备之间的通信，UPF 184、184b可以执行其他功能，例如路由和转发分组、实施用户平面策略、支持多宿主PDU会话、处理用户平面QoS、缓冲下行链路分组、以及提供移动性锚定处理等等。

CN 115可以促成与其他网络的通信。例如，CN 115可以包括或者可以与充当CN115与PSTN 108之间的接口的IP网关(例如IP多媒体子系统(IMS)服务器)进行通信。此外，CN 115可以为WTRU 102a、102b、102c提供针对其他网络112的接入，这其中可以包括其他服务提供方拥有和/或运营的其他有线和/或无线网络。在一个实施例中，WTRU 102a、102b、102c可以经由对接到UPF 184a、184b的N3接口以及介于UPF 184a、184b与本地数据网络(DN)185a、185b之间的N6接口并通过UPF 184a、184b连接到DN185a、185b。

有鉴于图1A-1D以及关于图1A-1D的相应描述，在这里对照以下的一项或多项描述的一个或多个或所有功能可以由一个或多个仿真设备(未显示)来执行：WTRU 102a-d、基站114a-b、e节点B 160a-c、MME 162、SGW164、PGW 166、gNB 180a-c、AMF 182a-b、UPF 184a-b、SMF 183a-b、DN185a-b和/或这里描述的一个或多个其他任何设备。这些仿真设备可以是被配置成模拟这里描述的一个或多个或所有功能的一个或多个设备。举例来说，这些仿真设备可用于测试其他设备和/或模拟网络和/或WTRU功能。

仿真设备可被设计成在实验室环境和/或操作者网络环境中实施关于其他设备的一项或多项测试。例如，所述一个或多个仿真设备可以在被完全或部分作为有线和/或无线通信网络一部分实施和/或部署的同时执行一个或多个或所有功能，以便测试通信网络内部的其他设备。所述一个或多个仿真设备可以在被临时作为有线和/或无线通信网络的一部分实施或部署的同时执行一个或多个或所有功能。所述仿真设备可以直接耦合到别的设备以执行测试，和/或可以使用空中无线通信来执行测试。

一个或多个仿真设备可以在未被作为有线和/或无线通信网络一部分实施或部署的同时执行包括所有功能在内的一个或多个功能。例如，该仿真设备可以在测试实验室和/或未被部署(例如测试)的有线和/或无线通信网络的测试场景中使用，以便实施关于一个或多个组件的测试。所述一个或多个仿真设备可以是测试设备。所述仿真设备可以使用直接的RF耦合和/或借助RF电路(例如，该电路可以包括一个或多个天线)的无线通信来发射和/或接收数据。

在全国空域中集成小型无人驾驶航空系统(sUAS)的挑战之一不仅是确保sUAS操作的安全性，而且不会危及当前的有人操作。此外，一些应用的sUAS操作可以在超出视觉视线(BVLOS)的场景中完全自主地操作。在BVLOS场景中的可靠操作的自然关注是sUAS对于以下进行响应的能力：动态变化的环境、业务场景、应急管理以及地面控制站与sUAS之间的可靠数据链路连接。IT可以将有人驾驶空中业务管理(ATM)系统中使用的技术应用于sUAS，所设想的sUAS操作的密度可能比当前有人驾驶系统高得多，使得难以这样做。

例如，有人驾驶系统中使用的自动相关监视广播(ADS-B)系统可能不能缩放。用于有人驾驶系统的飞行计划和空中空间资源预留在飞行期间可能是半静态的，并且可能导致小型UAS系统的低效空域管理。

现在参考图2，示出了示例性UAS业务管理(UTM)架构的示意图。UAS可能对现有的有人驾驶飞行器系统、在彼此间以及对地面上的人和物体造成碰撞的风险。如果没有像ATM系统那样的集中业务管理系统，UAS可能不能以高密度飞行超过视线。常规或演进的ATM系统可能不能承担管理UAS的责任。UAS可能需要由不是ATM系统的一部分的独立业务管理系统来管理。因此，未来的UAS操作可能需要UTM系统，尤其是在视线之外。

图2中所示的UTM架构可以实现sUAS在全国空域中的高效集成。UTM系统可以包括以下功能：与ATM、共享数据库、UTM服务供应方和UTM客户的接口。到ATM功能的接口可以允许UTM与ATM系统交换飞行器业务流信息，尤其是在诸如机场的潜在重叠空域处。所述共享数据库功能可以允许UTM系统与空域管理相关数据共享ATM系统所使用的相同数据库，例如空中导航服务提供方(ANSP)数据库。由于UAS在低海拔飞行，在整个操作期间可以使用气象和地形图，而不是仅在用于ATM系统的机场区域使用气象和地形图。UTM服务供应方(USS)功能可以是一商业和技术实体，其管理UAS操作的空域并提供到ATM和ANSP的接口。对于任何给定地理空域，一个或多个USS可共享不同UAS操作的管理责任。UTM客户端功能可以是经由USS访问UTM服务的UAS或UAS操作者。

现在参考图3，示出了说明UTM技术能力等级(TCL)的示意图。对于sUAS，可以有四个TCL。TCL2是sUAS操作的下一步骤，主要的增加是BVLOS能力和较长范围的应用。在TCL3和TCL4，可预期高密度UAS操作，这可能需要V2V和V2UTM通信来辅助整个系统决策，以便在高空空域利用率情况下进行安全操作。在TCL4，所述UTM可支持UAS到国家空域(NAS)的完全集成。

现在参考图4，示出了说明UAS操作的示意图。这里描述了供开发者使用的UAS操作协议和API。所述UTM的功能将是向UAS操作的操作者提供资源缓解、应急管理和系统信息。为了实现这些UTM功能，操作者可以向UTM系统提供他们计划的操作。该操作信息提交过程是UTM系统的面向客户的功能之一。这些提交可以被认为是对空域访问的“请求”或“预留”。

结合操作信息的提交，一旦它可以这样做，所述UTM可以向客户端提供关于其提交状态的初始决定。这可以与飞行提交同步发生，但是它也可以是异步过程，以便在当前负载、决策难度和诸如网络可靠性之类的其它潜在不可控制因素方面向系统提供灵活性。

可能存在初始批准决定需要被更新的情况。在这种情况下，UTM系统可以向适当操作者提供关于该更新的通知。这种更新可能是由于更新的有关空域的信息(新的天气信息、设备停运、不协作的运载工具入侵等)。这些更新可以被称为操作决策状态更新。

客户端可能能够提交关于其飞行的状态信息。这可以是一数据点，其代表所述飞行处于给定时间飞行，或许还有其他状态信息，如航向、姿态、速度和其他数据。所述客户端可以以类似于提交飞行计划的方式提供该数据。UAS操作者可以提供对他们自己的飞行器的监视，并且可以经由因特网连接来传送适当的状态数据。监视的角色可以是不同的，并且可以涉及操作者与UTM维护者之间的附加实体或协作。

假定UTM可以访问系统中的所有操作计划，则UTM可以向系统中的其他用户提供与那些计划相关的信息。如UTM的操作概念所规定的，该数据可以被适当地延迟、混淆、编辑等。通常，这种功能对客户的目标是提供关于系统中的飞行的尽可能完整的画面。这支持UTM中涉及的所有利益相关者的公共情境意识。

所述UTM还可以提供与所述系统相关的数据的发布服务。这个概念可以支持用于数据传递的标准发布-订阅模型。客户端可以订阅特定或一般的数据馈送，该数据馈送可以连续地提供关于所述系统的更新。这些更新可以包括已经提交或决定的新飞行计划、所述系统中的约束、一般信息等。

图4示出了示例性UTM客户端接口。在图4中，在UTM服务器和UTM客户端之间定义了抽象接口。UTM服务器和UTM客户端两者都可以包括所述系统中的多个实体。在服务器侧，所述实体可以是UAS操作者、USS或核心UTM服务。在客户端侧，所述实体可以是用户计算机(导航员GUI)或UAS机载单元(自动导航员)。根据所述操作的功能，可以在一个服务器功能和一个客户端功能之间定义操作协议。

除了UTM服务器功能与UTM客户端功能之间的协议之外，UAS操作还可以涉及所述服务器处的UTM功能之间的数据交换。例如，可以从UAS操作者平台向USS平台和协调空域的核心UTM服务提交操作计划。UAS机载单元可以由UAS用户通过导航员GUI来手动控制。

可以提供UAS操作状态机，用于跟踪和维护状态。在任何时刻，UTM系统客户端(UAS或UAS操作者)可以正好处于若干可能状态之一。这些状态可由UTM系统跟踪，并且不可由客户端系统直接修改。这些状态可基于客户端所接收的信息、基于系统中的其它数据的状态、规则和规章、以及其它因素来更新。

现在参考图5，示出了说明UAS操作状态的示意图。图6A-6B详细描述了每种状态的含义。作为示例，当客户端提交初始计划时，该计划可以处于“提议”状态，并且随后可以进行到“接受”状态或“拒绝”状态。关于状态的命名惯例的注释是有保证的。具有后缀“-ing”的任何状态意味着操作计划正由UTM系统主动处理并且被称为“过渡”状态。所有其它状态以“-ed”结束，并且是“临时”状态或“最终”状态。临时状态可在将来的某一点处过渡到另一状态，而最终状态不能进行到另一状态。

现在参考图7，示出了说明高速公路业务模型的示意图。在汽车和无人机的业务管理之间可能存在相似性。道路的容量不仅仅是它可以容纳的汽车的数量。该容量取决于汽车在道路上的速度。速度越高，需要的车间时距(headway)越大，因此，在给定时间道路上的汽车数量越少。在第一图中，业务密度(容量)确定了业务流速度，反之亦然。在第二图中，存在一最佳速度，其给出最高吞吐量(每单位时间的汽车数量)。对于道路的容量，所述密度可以在最高吞吐量处使用。高速公路业务模型可以应用于空中业务，空域中的路径的容量应当被认为是在最佳流速或最大流速中的较小者处的密度。

现在参考图8，示出了所需导航性能(RNP)的示意图。RNP是一种用于有人驾驶的飞行器的导航方法，其使用飞行器的飞行管理系统和卫星定位来在空中飞出精确的3D路径。RNP x意味着飞行器可以使用其机载传感器来计算其在具有x海里(NM)的横向维度的正方形内的位置。装备有能力值为x的RNP系统的飞行器意味着它可以在至少95％的飞行时间内在x海里的正方形内维持其航路。图8中示出了RNP 10。换句话说，具有RNP x能力的飞行器可以以95％的置信度报告其位置，误差小于x NM。

图8示出了示例性RNP定义。为有人驾驶的飞行器定义的RNP取决于导航系统误差(NSE)、飞行技术误差(FTE)和路径定义误差(PDE)中的一者或多者。所述RNP值是英里的尺度，并且它是不受外部因素影响的确定性值。与飞行器的大小相比，GNSS精度足够好以确定位置。因此，有人驾驶的飞行器的RNP能力可以通过VIN来参考，在同一类飞行器中，方差可能相对较小。

类似的RNP方法可以用于UTM以指示UAS的报告和导航的能力。在图2所示的UTM体系结构中，UAS可以经由由UAS操作者操作的地面站来访问USS。在TCL1中，当UAS在可视视线(VLOS)中被操作时，可能需要UAS操作者和/或导航员经由直接无线链路来操作UAS。然而，在TCL2及以上，当UAS在BVLOS被操作时，UAS操作者对于UAS操作是可选的。UAS操作者可以提供离线服务，例如机群管理、UTM系统注册和USS订阅。UAS操作者还可以在操作之前从USS请求任务计划服务，然后选择UAS来执行该任务。在这种情况下，从其UAS操作者接收任务计划的UAS可以稍后执行所述任务。在所述任务执行中，UAS可以由USS直接管理，或者经由其UAS操作者间接管理。

对于TCL2及以上，UAS操作者可具有UTM系统(USS)的账户，并将一队UAS作为企业或聚合模块来运营。可替换地，UAS可以直接从USS获得UTM服务，而不需要UAS操作者。如果UAS具有UAS操作者，则离线服务可通过该UAS操作者进行。换句话说，UAS可以像移动电话一样自操作，该移动电话可以直接注册、订阅并连接到移动服务提供方。

现在参考图9，示出了说明UTM接口的示意图。UTM1可以是UAS和其订阅的USS(UTM服务供应方)之间的接口。这是应当关注的接口。UAS可以订阅USS，并且维持与USS的会话，以运行用于任务计划服务和任务执行服务的协议。UTM2可以是UAS操作者和USS之间的接口。UAS操作者可以订阅USS，并且运行用于UAS操作的任务计划协议。它也可作为UAS操作的代理来运行，并将任务执行协议消息中继到UAS。UTM3可以是UAS和其UAS操作者之间的接口。该接口可能是由UAS操作者指定的专有接口。UAS可以经由其UAS操作者完全地接入UTM服务，或者UAS可以直接通过UTM1接口运行任务执行协议，并且将其它服务留在UTM3接口上。在UAS操作者做出任务计划请求的情况下，计划的结果必须被转发到UAS以用于任务执行。UTMX可以是两个USS之间的接口。在两个USS管理相同地理空域的情况下，需要协调以避免空域业务流分配的冲突。

两个操作阶段可在图9所示的UTM接口上指定。它们包括任务计划阶段和任务执行阶段。关于UAS操作，可提供UTM客户端持续时间的样本状态机。本文分别公开了任务计划和任务执行中的UTM客户端状态机，并且给出了UTM客户端(UAS或UAS操作者)与USS之间的示例性消息交换。

现在参考图10，示出了说明在任务计划期间UAS的状态的示意图。当UAS应用在UAS上创建UAS操作任务时，UAS的状态作为MissionCreated(任务被创建)而开始。然后UAS可以发送Mission_Planning_Request(任务_计划_请求)，并进入MissionPlanRequested(任务计划被请求)。如果接收到带有失败状态的Mission_Planning_Response(任务_计划_响应)，则UAS可以进入MissionPlanRejected(任务计划被拒绝)状态。在定时器之后，UAS可以增加重试计数，并且可以再次进入MissionCreated状态。任务计划工作可以被尝试由UTM系统指定的K次。对于不同的尝试，UAS可以请求不同的USS来增加成功的机会。如果尝试了K次，则UAS可以进入MissionCancelled(任务被取消)状态。

如果UAS从USS接收到具有成功的Mission_Planning_Response，则它可以进MissionPlanAccepted(任务计划被接受)状态。在响应中，UAS可以接收部分或全部任务路线。在这种状态下，UAS可以接收具有更新的任务路线的Mission_Planning_Update(任务_计划_更新)。UAS可以保持在这种状态。UAS然后可以发送Mission_Planning_Confirm(任务_计划_确认)以确认任务路线，并且可以进入MissionPlanDelivered(任务计划被交付)状态。在这种状态下，UAS还可以接收具有更新的任务路线的Mission_Planning_Update，并且可以返回到MissionPlanAccepted状态。在UAS发送Mission_Planning_Confirm之后，它可以进入MissionPlanDelivered状态。在任何好(绿)状态中，如果UAS出于任何原因从USS接收到Mission_Planning_Cancel(任务_计划_取消)，则它进入MissionCancelled状态。

所述状态机也可以应用于UAS操作者，其向USS发起Mission_Planning_Request。对于UAS操作者，可以存在从MPAccepted(MP被接受)状态拆分出来的任务装载(on-boarding)过程和MPDelivered(MP被交付)状态。对于UAS，MPAccepted和MPDelivered可被认为是相同的状态。

在UAS上，当UAS接收到Mission_Plan_On-boarding_Request(任务_计划_装载_请求)或Mission_Planning_Response并且接受该任务时，UAS进入MissionOnboard(任务装载)状态。在这种状态下，它可以接收具有更新的任务路线和属性的Mission_Planning_Update。

在任务执行的开始时间之前，UAS可能需要通过UTM1接口建立到USS服务器的UTM服务的命令和控制(C2)链路，并且可能进入MissionReady(任务就绪)状态。在这种状态下，它可以再次从USS接收Mission_Planing_Update(任务_计划_更新)，其具有更新的任务路线和属性。在所述C2链路上，UAS可以从USS接收命令和控制(C2)消息，并向USS报告其飞行状态。

在MissionReady状态中，UAS可以等待任务路线中指定的起飞时间，或者等待来自USS的Path_Conforming_Control(路径_符合_控制)消息以触发其起飞。然后，UAS可以发送具有EventType(事件类型)＝起飞的Path_Conforming_Report(路径_符合_报告)，并且可以进入MissionActived(任务被激活)状态。如果UAS符合所述任务路线中的路径，则UAS可以保持在相同的状态，并且UAS可以发送具有EventType＝周期性的Path_Conforming_Report。

如果UAS未能符合任务路线中的路径，UAS可以发送具有EventType＝失败的Path_Conforming_Report，并且可以进入PathNonConform(路径不符合)状态。在PathNonConform状态中，UAS可接收具有警告标志和/或修改的任务路线的Path_Conforming_Control消息。如果它恢复所述路径或者符合由USS更新的修改后的路径，则它可以回到MissionActived状态，并且可以向USS发送具有EventType＝恢复的Path_Conforming_Report。

在PathNonConform状态中，UAS可接收具有中止标志和诸如安全着陆点的应急计划的Path_Conforming_Control消息。它可以尝试着陆到安全着陆点，并且发送具有EventType＝中止的Path_Conforming_Report。然后UAS进入AbortLanding(中止着陆)状态。在其着陆之后，其进入MissionTerminated(任务被终止)的状态。UAS可以在进入MissionTerminated状态之后向USS服务发送取消订阅。

如果UAS失去与USS的连接，则它可能进入Rogue(去除)状态，并且可能遵循另一偶然动作计划，并且可能进入MissionTerminated状态。在MissionActivated状态，如果UAS飞到任务路线的目的地，则UAS可以发送具有EventType＝着陆的Path_Conforming_Report，并且可以进入CloseLanding(接近着陆)状态。在UAS完成着陆之后，UAS可以发送具有EventType＝完成的Path_Conforming_Report，并且可以进入MissionTerminated状态。在该状态下，可以向USS发送取消订阅USS服务的消息。

现在参考图11，示出了说明任务执行期间的UAS状态的示意图。与ATM系统相比，UTM系统可能面临许多新的挑战。首先，UAS可以在低于500英尺高度的G类空域中操作。该空间不仅充满了对于小型有人驾驶飞行器、机场，而且还充满了陆地障碍物，例如高楼、树木和地形。G类空域中潜在的高密度UAS操作可能要求UTM系统比用于有人驾驶的飞行器的ATM更精确地监视/控制UAS飞行位置和速度。为了有效地利用空域容量，UTM系统可能需要微调所述空域中的4D路径(3D路径加时间)，以允许更多的UAS共享该空域并避免交叉处的碰撞。与道路是确定的地面业务控制不同，空中的路径是虚拟形成的，在任何两个路点之间，可以动态地形成各种线路。例如，笔直线路可以转向弯曲线路。空域路径配置和配置路径上的UAS任务计划具有更大的灵活性。对于空域管理优化，目标是提供给定空域体积(volume)的最大吞吐量，这是比地面业务控制更难解决的问题。

其次，UAS和任务类型的变化可进一步增加UTM系统的空域管理的动态性。UAS的大小和巡航速度可能比汽车更多样化，具有不同轮廓的UAS可能需要分离的路径。

任务要求多样性可能进一步使优化问题的动态特性复杂化。例如，UAS应用可能要求UAS在给定时间访问特定路点和/或路径并持续一段时间。

在TCL4，所述UTM系统可管理具有高密度UAS操作的空域，该空域可由不同的UAS操作者操作并由多个UAS服务供应方(USS)服务。UAS业务管理(UTM)可以包括用于UAS操作的离线任务计划阶段和实时执行阶段。考虑到上述复杂性，本公开旨在提供图9所示的UTM实体之间的接口上的信令协议。

UTM系统的协议可以分别为UAS和USS之间、UAS操作者和USS之间以及不同USS之间的接口指定。

UAS可以根据本文公开的过程首先被注册到UTM注册系统。注册的UAS可以获得授权其使用UTM系统的UTM证书。然后，UAS可以使用这里指定的方法之一来订阅USS。USS的订户UAS可以利用USS证书来建立到USS服务器的连接，其中所述USS证书授权其符合所述USS服务的资格。

UAS可以经由其UAS操作者间接地向UTM系统注册并向USS订阅。UAS和订阅的USS之间的UTM协议可以在下面详细说明。

对于UAS应用，在空域中可能有两个主要的兴趣点。一个是地理围栏区域，其可以是具有被限制飞行的3D体积的空间。所述地理围栏可以是时变的，从而所述空间变成4D体积，例如具有动态3D体积。另一兴趣点可以是UAS操作需要或可能访问的路点。路点可以被认为是UAS应用执行任务所使用的地理区域的空域容器。在不失一般性的情况下，可以假设在一对路点之间总是存在路径。例如，在畅通路径被地理围栏区域阻挡的情况下，应当总是可以添加过渡路点，直到两个路点经由路径序列连接。

现在参考图12，示出了空域的示意图。该空域可以被建模为一组K个3D路点，U＝{u_k＝(x_k,y_k,z_k),k＝0,…,K}，以及由路径V＝{v_i,j＝(u_i,u_j),i,j＝0,…,K}连接的3D图形。通常，路点或路径可以是任何3D形状的空间。为了简单起见，3D路点可以被建模为具有半径r(即，u_k＝((x_k,y_k,z_k),r_k))的球体，并且3D路径可以被建模为具有半径w和两个路点之间的距离的长度(即，v_i,j＝((x_i,y_i,z_i),(x_j,y_i,z_i),w_i,j))的圆柱体。可以使用没有应用要求的虚拟路点来连接具有应用要求的路点。例如，u₃可以是将u₁/u₂连接到u₄的虚拟路点。

图12出于说明的目的示出了路点之间的多个可能路径。路径v_4,5是路点u₄和u₅之间的路径，其表示空域中可以容纳UAS操作的3D管道。路径v_1,3是路点u₁和u₃之间的另一路径，在地理上，它是连接它们的弯曲3D管道。

在两个路点之间可以有多条路径，例如，一条直的和一条弯曲的，以及对于一对具有高度的路点，可具有在不同高度处的两条路径。可以将标签添加到两个路点之间的路径。然后，路径集合可以被标注为V＝{v_i,j＝(u_i,u_j,l),i,j＝0,…,K}，其中，默认l＝0。空域的体积可以由空域单元(airspace element)的形状和大小确定。例如，路点的体积|u_i|＝4/3*πr_i ³，其是半径-r_i的球体，以及路径的体积|v_i,j|＝l*πw_i,j ²，其是半径-w_i,j和长度-l的圆柱体。

UAS操作可以通过安全操作量(safe operation volume，SOV)而被分离，该安全操作量(SOV)可以取决于UAS的类型/类别、UAS的所需导航性能(RNP)能力、或给定时间的天气状况。对于具有给定体积的路点，可以容纳有限数量的UAS来执行它们的任务。通常，可以将路点的容量定义为地理区域的体积。该区域的形状可影响服务UAS的能力，即，具有不同形状的相同体积大小可导致不同的容量。路点的容量可由其可容纳的每个具有平均大小的UAS的平均数量来定义。例如，容量4意味着路点在给定时间可容纳4个平均大小的UAS。空域容量还可以由不同大小的UAS的分布来定义，并且每个大小与对应的UAS的数量相关联。在表1中给出了路点A的示例，其取决于UAS的大小。

UAS类型/大小	路点A容量
		X-小	未被指定
小	多达30
		中	多达10
大	2

表1：空域容量与UAS大小

路径可被定义为UAS在两个路点之间飞行的3D通路。类似于路点，路径的容量可定义为它在给定时间可容纳的平均大小UAS的数量。假设单航道路径，所述容量是所述路径的长度除以安全操作的平均分隔距离的函数。所述分隔距离也可以取决于速度。在图12中，v_1,3是弯曲管道，v_4,5是直管道。因此，根据图6A-6B，这些路径可以具有不同的速度限制。吞吐量是速度的函数，并且在给定最大吞吐量下，存在一最佳速度。如果两者的速度限制都可以达到最佳速度，则它们可以获得相同的最大吞吐量。路径的容量可以被定义为在最佳速度或在路径的速度限制下的较小值。由于所述分隔距离也可以取决于其他条件，因此通常可以在包括巡航速度的给定条件下或者根据多个条件来选择路径的容量。路点的容量和路径的容量这两者可以在一天的不同时间和在不同的环境(例如天气条件、一天中的时间等)下变化。

虚拟路点可能不具有容量，因为它被定义为没有应用要求的路点，所以它可以是所连接的路径的经过点。可以假设，在虚拟路点可能没有UAS停留来执行UAS应用任务。

通常，空域单元可以被定义为任何形状的3D地理区域(例如，如上定义的路点或路径)，并且可以具有属性集合，该属性集合可以包括以下中的一者或多者。RNP仅在UAS能够以该空域单元的相同或更低的RNP值运行的情况下方指示所述空域单元能够支持UAS操作。与有人驾驶的飞行器RNP相比，用于UAS的RNP可以具有以下特征。距离的规模要小得多，可以是几十到几百英尺。对于四轴飞行器和固定翼，与UAS的大小相比，所述规模可能大不相同。导航位置分布的方差大得多。在将1*RNP的正方形定义为一位置分布的置信度为95％的区域的情况下，为了达到置信度为99.999％，则需要更大的值，而不是仅有人驾驶的飞行器的2*RNP值。NSE、FTE和PDE造成的误差从UAS到UAS可以是多样化的，主要取决于UAS的感测能力。为了使UAS维持一RNP，可能需要UAS消耗的总能量的相当大的部分来飞行。UAS的RNP可以基于其操作条件(包括例如剩余的电池功率)而在很大程度上变化。其它参数可以包括下面描述的那些。

检测和躲避(DAA)能力可以指示空域单元是否可以在DAA解决方案下操作，这可以暗示本地感测和/或边缘计算资源可用性。不能用于DAA的空域单元可能需要更大的容量来支持在给定时间的相同数量的UAS操作。

共享性等级可指示所述空域单元在给定时间可由多个UAS共享或不共享。例如，共享性可以具有4个等级。等级0可以是独占单元，等级1可以是由同一类UAS共享的单元，等级2可以是由同一类UAS共享并且可能具有相反方向上的业务的单元，而等级3可以是无限制的可共享单元。一般而言，可剖析一组条件，且每一条件可与一共享性等级相关联。USS可以基于许多因素考虑一空域单元的共享性等级X，这些因素包括但不限于路径优先级、天气状况、地理围栏和隐私。

黑视(blackout)时间可包括不可用于UAS操作的特定数个小时和/或数天。延迟方差可指示飞行通过所述空域单元的UAS可能不能保持在预期的平均速度。对于相同的UAS，通过所述空域单元的飞行时间的持续时间可能是变化的，这可能由天气状况、业务状况、弯道和更多外部因素而引起的。所述延迟方差可以从历史操作的统计中获得。

支持任务类型可以是仅可用于特定类型的任务的空域单元。例如，捷径路径仅允许用于警用无人机，但通常禁止用于非紧急UAS。

网络资源信息元素可用于为UTM应用和UAS应用定义可用网络资源，其可包括但不限于无线电接入资源和网络计算资源。所述网络资源信息元素可以提供所述空域单元处的可用基站的列表。所述网络资源信息元素可以包括接入节点(e节点B)ID和资源描述元组(例如，承诺速率、超额速率、分组丢失率、延迟阈值、抖动阈值)。多个e节点B可以对相同的空域单元可用，并且所述网络资源可以是一列表。

所述无线电接入资源可以由蜂窝网络、卫星网络和/或网状网络操作者提供。接入媒体可以是单播、多播或广播。

安全着陆点属性可以包括可以为每个空域单元指定的安全着陆点集合。也可以包括使用所述着陆点的规则。

通常，空域属性可以是时间和环境条件的函数。例如，所述网络资源是一天中的时间的函数。在高峰工作时间，所述资源可能低于非高峰时间。给定的安全着陆点可能仅在白天可用。所述共享性等级可以取决于天气(例如，风)状况。表2示出了空域属性。

表2：空域属性

空域网络资源
	e节点B ID
承诺速率
	超额速率
分组丢失率
	延迟阈值
抖动阈值

表3：空域网络(无线电)资源

可以定义空域分级。在表4中示出了空域路点，其可以包含中心的坐标、体积描述符和空域属性集合。由于如果路点具有不同的形状，中心GPS坐标可能不能唯一地标识路点，因此可以给出唯一的ID。

空域路点
	ID
中心
	体积
容量
	属性

表4：空域路点

空域路径可以是在一个方向上的两个路点之间的路径，如表6所示。体积可以表示一直的或弯曲的管道。给出唯一ID以区分两个路点之间的可能的多个路径。

空域路径
	ID
开始_路点
	结束_路点
体积
	容量
属性

表5：空域路径

基于空域模型S＝(U,V)，其中U＝{u_i}是一组路点，并且V＝{v_i,j}是一组路径，空域的分层结构可以由UTM系统中的一个或多个UAS服务供应方(USS)管理。

国家或地区空域由多个区域{S_n}组成。区域是由多个区段组成的空域S_n＝(U_n,V_n)。区段可以是一对路点及其之间的路径s_i,j＝(u_i,n,v_i,j,n,u_j,n)，或者通常是连续的路点和路径，例如，在图12中，区段可以是s_1,3＝(u₁,v_1,3,u₃)或s_1,3,4＝(u₁,v_1,3,u₃,v_3,4,u₄)。所述UTM可以为每个空域区域S_n提供系统范围的唯一ID。UTM可以例如基于地理位置来定义空域区域S_n，而无需与之相关联的图形模型。UTM可以标注给出唯一ID以标注每个空域区段、每个路径和每个路点。

区段的容量可以被定义为该区段上的路径的总容量。例如，根据图12，|s_1,3|＝|v_1,3|。一个实施例还包括区段上的路点的容量，然而，该值可以是路点容量除以其(顶点的)度，因为路点容量可以由经过其的多个区段共享，然后|s_1,3|＝|u₁|/2+|v_1,3|+|u₃|/3。所述区段容量指示区段可以容纳的UAS的平均数量；因此，所述容量可以取决于许多因素，诸如天气、一天中的时间等。

区域的容量可以被定义为该区域中路点和路径的总容量。所述区域容量表示区域在给定时间可容纳的UAS的平均数量，因此，该容量可取决于许多环境，例如天气、一天中的时间等。

区域S_n的容量可以表示为|S_n|＝∑_i|u_i|+∑_(I,j)|v_i,j|。区段或区域的容量(即，它在给定时间能够容纳的UAS的平均数量)可被用作UTM系统的关键度量，以保持业务流在控制之下。

区段和区域的示例性空域属性可以在下表中示出。空域区段/区域可以具有用于其下的所有单元的属性。大小(容量)可以由其下的所有空域单元的大小的总和来表示。然而，其他属性可以被较低的等级值取代，这意味着，例如，如果给出了路径RNP，则它可以覆盖在区段和/或区域等级给出的RNP。

空域区段
	ID
区域ID
	路点
路径
	容量
属性

表6：空域区段

空域区域
	ID
维度
	容量
位置
	路点
路径.
	属性

表7：空域区域

在UAS使用其订阅的USS之前，可能需要请求描述由该USS管理的空域框架，使得UAS可以相应地准备任务计划请求。

在一个实施例中，通过服务连接从USS y请求每个操作空域的空域框架G的UAS x可以包括由多个路点和多个路径组成的图。每个路点可以是以下各项中的一者或多者：3D路点，所述3D路点是具有以GPS坐标(coordinator)为中心的半径的球体；4D路点，所述4D路点是3D路点加上访问时间和持续时间；所述访问时间和持续时间的延迟容忍值；5D路点，所述5D路点是4D路点加上所述任务的最小数据速率要求。

每个路径可以是以下中的一者或多者：3D路径，其是在具有半径的两个路点之间的圆柱体；如果在一对路点之间可能存在多条路径，则路径被标记；4D路点，其是3D路径加上开始时间和结束时间，并且具有针对所述开始时间和所述结束时间的延迟容忍值；5D路点，所述5D路点是4D路径加上所述任务的最小数据速率要求。

关于区段和区域的图可以使每个区段是一包含路点和路径的序列，其中每个路径连接一对连续的路点。每个区域可以是地理区域，作为图的子集。所述地理区域可以由邮政编码来定义。

空域属性集合包括但不限于每个路点和每个路径的巡航速度。路点的巡航速度是飞行通过该路点的体积的UAS的平均速度。路径的巡航速度是飞行经过开始路点到结束路点之间的路径长度的UAS的平均速度。

每个路点和每条路径可以具有容量。路点的容量是它在一巡航速度下一次可以容纳的平均大小的UAS的数量。如果该容量大于1，则路点是可共享的。路径的容量可以是在一巡航速度下一次它可以容纳的平均大小的UAS的数量。如果该容量大于1，则路径是可共享的。

巡航速度可对应于每个区段和每个区域。区段的巡航速度是该区段中的路点和路径的巡航速度分别由该路点和路径的容量加权之后的平均值。区域的巡航速度是该区域中的路点和路径的巡航速度分别由该路点和路径的容量加权之后的平均值。

每个区段和每个区域可以具有一容量。区段的容量是该区段中的所有路点和路径的容量的总和。区域的容量是该区域中所有路点和路径的容量的总和。

每个路点和每条路径的RNP。所述RNP是值的集合[a_i]。所述RNP是范围[a，b]。每个路点和每条路径的UTM无线电资源可用性。所述可用性是命令和控制(C2)链路的最大中断概率。

从其UAS操作者接收UAS应用请求的UAS x可以包括：所述应用将要操作的地理位置(GPS坐标)集合G_m，分别具有开始时间和结束时间。所述开始时间和结束时间具有延迟容限值T。

UAS x可以通过以下步骤准备Mission_Planning_Request消息：将G_m中的每个位置映射到G中的路点或路径上；准备UAS平台以满足G中路点和路径的RNP的要求以及UTM无线资源的可用性，这其中包括打开传感器、打开诸如卫星等备选通信收发器。

UAS x可以周期性地从USS y请求关于所述空域框架G的更新。

任务计划可以由USS UTM功能提供。在UAS操作开始之前，UAS(或其UAS操作者)必须通过请求USS UTM服务来验证操作要求，以提前计划，这是为了找到一任务路线，其覆盖预期的访问路点和对访问时间的时间约束。

到UTM系统的UAS任务是使用UAS应用的特定空域的调度表。所述空域可以被指定为如空域框架中那样具有路点和路径的图。

UAS x可以通过在UAS x和USS z之间的UTM1接口处建立的会话，向其订阅的USS z提供的UTM服务发送针对任务k的Mission_Planning_Request。该请求可替换地由操作所述UAS x的UAS操作者y通过在UAS操作者y与USS z之间的UTM2接口处建立的会话来发送。

所述请求可以包含以下中的一者或多者：任务路点、3D路点、4D路点、路点访问类型、5D路点类型、多个USS、任务路径。

任务路点可以包括给定的集合P_k＝{u_j,k}，路点u_j,k是所述任务应当访问的地理区域。3D路点可以是路点u_j,k，其为具有任何3D形状的地理区域。一个实施例是球体u_j,k＝((x_j,y_j,z_j)_k,r_j,k)，其中(x_j,y_j,z_j)_k是中心，并且r_j,k是半径。所述3D形状在任何维度上的大小，其可以被指定为服从概率分布的随机值。4D路点可以是路点u_j,k＝((x_j,y_j,z_j)_k,r_j,k,t_j,k)，其为具有与时间戳t_j,k＝(tv_j,k,td_j,k)相关联的3D形状的4D点，该时间戳指示任务应当在tv_j,k访问该路点达持续时间td_j,k。一般而言，这两个值可为为服从概率分布的随机值。5D路点可以是路点u_j,k，其为具有与时间戳和网络资源要求R_j,k.相关联的3D形状的5D点。一个实施例是R_j,k，其为(平均数据速率、峰值数据速率、延迟预算)的三元组。所述网络资源R_j,k可以是三元组的集合，每个三元组用于UTM服务和/或UAS应用。路点访问类型可以是路点u_j,k，其可以具有访问类型属性vType，从而区分任务k可以在该路点处执行的功能的类型。例如，vType∈{命令，偏好}。所述开始路点和结束路点通常可以具有vType＝命令。具有访问类型的5D路点可以被标注为u_j,k＝((x_j,k,y_j,k,z_j,k),(tv_j,k,td_j,k),R_j,k,vType_j,k)。

多USS字段可以包括路点集P_k，其可以在相同USS管理的多个空域区域{S_n}中，如果空域区域S_n中的任何一个不由相同USS管理，则可以由UAS发送单独的请求。

任务路径字段可以包括没有指定的在路点集的两个连续路点之间的路径，假设所述任务可以采取由USS管理的任何直接或间接路径。作为替代，UAS可能需要沿直接路径拍摄照片，并且特定路径可能被包括。任务路径内容在表9中示出。标签指示了两个路点之间的特定路径。

任务路点
	中心坐标
体积,/*3D*/
	访问时间
访问持续时间,/*4D*/
	网络资源,/*5D*/
访问类型
	空域属性

表8：任务路点

任务路径
	开始路点
结束路点
	路径标签
开始时间
	结束时间,/*4D*/
网络资源,/*5D*/
	访问类型
空域属性

表9：任务路径

UAS可以发出具有4D和/或5D路点和/或路径要求的任务计划请求。成功的任务计划必须包括满足所述4D/5D路点/路径要求的任务路线。

UAS x可以向USS y的UTM服务发送Mission_Planning_Request消息，其可以包括空域框架G中的路点P的列表。P可以至少包含开始路点和结束路点。P可以包含4D或5D路点。空域构架G中的路径V的列表可以是空集。V可以包含4D或5D路径。

UAS x可以从USS y接收Mission_Planning_Response消息，该消息可以包括由一系列路点和路径(例如，P中的路点和V中的路径)组成的任务路线。如果P中的路点是4D路点，则所述路线中的路点也可以是4D的，在指定的延迟容忍值内满足P中所需的访问时间和持续时间。如果V中的路径是4D路径，则所述路线中的路径也可以是4D的，在指定的延迟容忍值内满足V中要求的访问时间和持续时间。如果P中的路点是5D路点，则所述路线中的路点也可以是5D的，满足大于P中所需最小数据速率的规定数据速率。如果V中的路径是5D路径，则所述路线中的路径也可以是5D的，满足大于V中所需最小数据速率的规定数据速率。一旦接收到所述任务路线，所述UAS x可发送Mission_Planning_Confirm消息至USS y。

如果存在多个任务路线{d_i}，则UAS x可以使用一个或多个度量来选择任务路线d_i，所述度量包括所述任务路线中路点的最小数量、所述任务路线中的总路径的最短距离、或完成所述任务路线的最小总时间。UAS x可以在选择所述任务路线d_i之后向USS y发送Mission_Planning_Confirm消息。

UAS能力可以指定执行任务k的UAS的参数。它可以包含以下字段中的一者或多者。

RNP能力范围字段可以是一范围[a，b]或一值集合{a_i}，其指示UAS能够操作的RNP的范围。UAS的RNP可以基于硬件构造、GNSS/惯性能力和配备的数字地图而在很大程度上变化。例如，如果UAS配备有厘米精度的GPS，则其RNP可能非常小，意味着其能够沿着所计划路线更精确地飞行。UAS的默认RNP能力值可在标准化上下文下从其uVIN导出。但是，通常，RNP不仅可能基于其装备而变化，而且可能在任务的不同上下文下变化。例如，任务可具有大有效载荷(携带包裹)，其可改变UAS维持其位置的能力；所述UAS的电池电量低，这影响其传感器和可操作性。

RNP使用模型字段可以指定如何使用UAS RNP能力范围。该UAS RNP能力可以被UTM系统用来确定哪个空域区段适合于任务以及哪个不适合于任务。UAS可以指示范围[a，b]中的最大RNP是优选的，因为它可能需要较少的机载传感器来开启。在另一实施例中，每一RNP能力值a_i与任务上下文相关联，例如白天、夜晚、风况等。

DAA能力值可以是涉及DAA简档的数字，该DAA简档包括所使用的协议和对应的参数。所述DAA能力值可显式地包括由DAA解决方案用来执行冲突避免解决咨询(RA)的3D体积的集合。每个3D体积可以是UAS的巡航速度的函数。通常，越快则越大。在一个实施例中，该值指示UAS不支持DAA。该体积集可以包括碰撞体积、告警体积和检测体积中的一个或全部。

操作能力字段可包括以下中的一者或多者：平均巡航速度、最大速度、巡航速度下的转弯速度、加速率/减速率、最大服务时间、行进距离上的最大长度以及电池或燃料等级。

平台类型字段可指示UAS的硬件平台和软件平台，其提供uVIN不能提供的附加信息。该附加信息可包括发动机类型、机翼类型、传感器、固件版本和软件版本、通信能力和数据服务订阅中的一者或多者。表10是UAS能力。

UAS能力
	RNP能力范围
RNP使用模型
	DAA能力
操作能力
	平台类型

表10：UAS能力

UAS能力可以用于任务计划。可以在所述请求中指示RNP能力和DAA能力，并且批准的任务路线可能必须匹配所述RNP能力和DAA能力以及所述空域属性。

UAS可以向USS y发送Mission_Planning_Request消息，该消息包括以下中的一者或多者：开始路点p_s和结束路点p_e、指示UAS x能够保持在距目标导航位置几米之内的最小RNP能力值a、以及DAA能力等级f。

UAS x可以从USS y接收Mission_Planning_Response消息，该消息包括以下中的一者或多者：具有一系列路点和路径(包括p_s和p_e)的任务路线、所述任务路线中的任何路点或路径、以及最大允许RNP(例如，大于a)。

UAS x可以在接收到所述任务路线时，向USS y发送Mission_Planning_Confirm消息。任务属性可以包括可以与UAS能力IE相关或不相关的任务特定参数。任务属性可以包括以下中的一者或多者。

任务类型可表示指示例如UAS是警方无人机的标准值，其可具有较高优先级。流行的任务类型可以包括包裹递送、图像/视频监视和农业工作。

共享性等级可包括与其他操作共享空域的优先级要求。例如，共享性可以具有4个等级。等级0是需要独占路径，等级1是具有相同类别的UAS的可共享路径，等级2是具有相同类别的UAS并且可能在相反方向业务中的可共享路径，以及等级3是没有限制的可共享路径。所述共享性可以由任务类型暗示。例如，警方无人机可被自动假设为共享性等级0。

延迟方差可以是指定4D路点集合P_k中的访问时间和/或访问持续时间的灵活性的值。可以对路点上的所请求的访问时间和/或访问持续时间给出四个等级的方差。等级0可能需要对绝对时间有的严格截止期限。等级1可能需要对从起飞时间开始的相对时间有的严格截止期限(方差值0)。等级2可能需要具有方差等级1的灵活截止期限。等级3可能需要具有方差等级2的灵活截止期限，可以针对访问时间和持续时间给出特定的方差值。当该值为0时，可以强制执行相对于起飞时间的时间戳。当该值等于MAX时，它可以是尽力服务任务。当所述值<0时，所述时间戳可以被强制为绝对时钟值。

网络资源要求可以指示保持任务操作活跃的数据速率和延迟约束，例如，对保活(keep-alive)和/或命令和控制(C2)消息的要求。该网络资源可能是整个任务所需的，而不管UAS在空域区段上的位置。利用该值，5D路点j中的网络资源R_j,k可以仅指示j处的有效载荷要求，例如，包裹递送任务可以具有对于所有路点的R_j,k＝0。换句话说，对于任务路点集合P_k，仅需要4D路点。

任务属性
	类型
共享性
	延迟方差
网络资源

表11：任务属性

任务属性可用于任务计划。在所述请求中可能需要共享性等级和延迟方差值。所批准的4D任务路线可以满足这些要求。

任务计划请求可以包括任务属性。向USS y发送Mission_Planning_Request消息的UAS x可以包括以下中的一者或多者：开始路点p_s和结束路点p_e、开始时间t_s和结束时间t_e、共享性等级a和延迟方差值b。

从USS y接收Mission_Planning_Response消息的UAS x可以接收以下中的一者或多者；具有一系列路点和路径的任务路线，其包括具有开始时间t_s’的开始路点p_s和具有结束时间t_e’的结束路点p_e，满足|t_s’–t_s|<＝b,|t_e’–t_e|<＝b；以及任务路线中满足共享性等级>＝a的任何路点或路径。

UAS x可以在接收到所述任务路线时，向USS y发送Mission_Planning_Confirm消息。所述任务计划请求消息可以包括如表12所示的数据字段。

任务计划请求
	UAS操作者ID
UAS ID
	UAS能力
任务属性
	请求路点
请求路径

表12：任务计划请求

可以形成任务计划响应。如果找到至少一个任务路线，则可以准许所述任务计划请求。可以基于任务路线Q_k形成Mission_Planning_Response。这里描述了Mission_Planning_Response的内容。

UAS x或UAS操作者y可以从USS z接收Mission_Planning_Response。该响应可以包含任务ID、假名、计划的任务路线、或最优任务路线等。

任务ID可以是USS中针对给定任务k的唯一标识mID_k。如果任务k由opID_y操作并由uVIN_x执行，则可在响应中而给予并附加USS颁发的证书，其绑定opID_y、uVIN_x以及mID_k。

所述USS可使用安全管理系统来为每个任务生成一组假名，其可由UAS用来广播其位置、速度和其它任务执行相关信息。所述广播信息可由所述假名验证为合法的，但不可追溯到UAS的真实身份，除非由授权实体进行追溯，如警察无人机或UAS操作者。因此，可以保护UAS的隐私。例如，一个人可能不能够识别每天上午10点到达特定位置的UAS是相同的UAS。

接收请求的UAS x能够使用4D/5D计划任务路线来执行所述任务。满足要求的4D计划任务路线或满足要求的5D计划任务路线可被选择作为给定Mission_Planning_Request的计划任务路线。

对于一个任务，可以有多个可用路线。最佳路线可以有多个标准，这其中包括以下中的一者或多者：最小总时间、最小总路线长度和最低网络资源要求。当为任务k找到至少一个可用路线Q_k时，USS可以在UTM1接口上向UAS发送Mission_Planning_Response，或者在UTM2接口上向UAS操作者发送Mission_Planning_Response，其具有任务ID和计划路线集{Q_k}。否则，所述响应可以包含任务ID和失败状态。失败的一个原因可能是所述路线不可用。

任务计划响应
	任务ID
UAS操作者ID
	UASID
USS证书
	假名
任务路线，/*4D,5D*/
	任务属性
状态＝成功

表13A：任务计划响应成功

任务计划响应
	任务ID,
状态＝失败
	原因＝(无路线…)

表13B：任务计划响应失败

所述任务属性可以指示USS准许的属性，并且如果它们满足Mission_Planning_Request中的要求，则任务属性可以不同。例如，如果准许比所请求的更多的网络资源，则这是可以接受的。

任务路线可以跨越多个区域。如果路点集P_k跨越多个区域，则任务路线Q_k可以具有属于不同区域的任务区段。但是如果它们都由相同的USS管理，则一对请求/响应可以服务于所述任务计划工作。

UAS x或UAS操作者y可以从USS z接收Mission_Planning_Response，其具有部分计划路线，即，仅覆盖Mission_Planning_Request中的路点集合P_k的开始处的部分路点的路线。计划路线集合Q_k可以仅包含第一路点(源路点)的开始时间，其可以指示在所述开始时间之前可以交付至少部分计划路线。

可在任务计划响应中返回部分任务路线。作为特殊情况，返回的任务路线可以至少覆盖所述任务计划请求中的开始路点/路径。

任务计划响应可以包括部分任务路线。在一个实施例中，UAS x可以向USS y发送Mission_Planning_Request消息，其包括：开始路点p_s和结束路点p_e以及开始时间t_s和结束时间t_e。

UAS x可以从USS y接收Mission_Planning_Response消息，该消息包含具有一系列路点和路径的任务路线，这其中包括开始路点p_s和开始时间t_s。标志f＝1可以指示路线是部分路线。UAS x在接收到所述任务路线时，可以向USS y发送Mission_Planning_Confirm消息。

UAS可以接收聚合任务路线。UAS x或UAS操作者y可以从USS z接收具有任务路线的Mission_Planning_Response，其中该任务路线仅提供区段或区域级的聚合信息，而不检查路径容量。在这种情况下，可以将区段或区域视为所述路线上的抽象路点。

对于一些任务，精确的路点到路点、逐个路径的路线计划可能不是必需的。由于诸如天气、光线和动态地理围栏之类的外部因素，具有精确的4D/5D路线指派的任务计划可能被禁止或短期存在。USS可以为任务k选择抽象路线Q_k，而不检查每个路点和/或路径的容量约束。相反，USS可以使用以下中的一者或多者来执行执行区段容量检查或区域容量检查：区段容量检∑_k SOV_k*step(ts_i1,j1,k–te_i2,j2,k)≤|s_(i1,..,j2)|和区域容量检查∑_k SOV_k*step(ts_i1,j1,k–te_i2,j2,k)≤|S_n|，其中ts_i1,j1,k是任务k的UAS进入所述区段/区域的时间，且te_i2,j2,k是任务k的UAS离开所述区段/区域的时间。由SOV加权的UAS的总数不能超过区段或区域的容量。Q_k可以仅包含区段ID和区域ID以及对应的开始和结束时间，而没有详细的路径。

区段/区域的容量可以被定义为所有路点/路径的容量的总和。一个实施例是通过历史数据的统计或模拟来获得区段或区域的容量。

聚合的任务区段
	区段ID
区域ID
	开始路点,/*3D*/
结束路点,/*3D*/
	开始时间,/*第4维度*/
结束时间,/*第4维度*/
	网络资源,/*第5维度*/
安全操作体积,
	空域属性

表14：聚合任务区段/区域

表14中描述了聚合的区段。可以给出第一路点和最后路点的访问时间，但是在它们之间仅给出3D路点和路径。在特殊情况下，如果区段ID是0，则其可以指示一聚合区域。

可在任务计划响应中返回聚合任务路线。该任务路线可以是一系列区段和/或区域，而不是一系列路点和空域路径，条件是开始路点和结束路点分别包括在第一和最后区段/区域中。

UAS x可以向USS y发送Mission_Planning_Request消息，其包括：开始路点p_s和结束路点p_e；开始时间t_s和结束时间t_e；和/或用于开始时间和结束时间的延迟方差b。

UAS x可以从USS y接收Mission_Planning_Response消息，该消息包括具有一系列区段和区域的任务路线，其包括：第一区段，其包含开始路点p_s和开始时间t_s’<t_s+b；最后的区段或区域，其包含结束路点p_e和结束时间t_e’<t_e+b。标志f＝2可以指示该路线是一聚合路线。

UAS x可以在接收到所述任务路线时，向USS y发送Mission_Planning_Confirm消息。

UAS x或UAS操作者y可以从USS z接收具有更新的任务路线Q_k和/或对应的空域属性的Mission_Planning_Update。

UAS x或UAS操作者y可以从USS z发送Mission_Planning_Confirm，其确认接受来自Mission_Planning_Response或Mission_Planning_Update消息的针对任务k的任务路线和对应空域属性的接受。

UAS x或UAS操作者y可以从来自USS z的Mission_Planning_Response或Mission_Planning_Update中接收的多于一个路线。所述UAS x或UAS操作者y可以在所述Mission_Planning_Confirm消息中选择一优选路线。

UAS可以接收任务计划装载。如果该任务计划不是由自营UAS执行的，则UAS x可以在任务k的开始时间之前通过UTM3接口从其UAS操作者y接收任务计划装载请求。该消息可以包括：USS服务器地址、任务ID、任务路线、部分路线和聚合路线。

UAS可能需要USS服务器地址，以便确定谁管理计划任务k。在所述任务计划装载消息中给出诸如IP地址、URL的网络地址，使得UAS能够订阅所述USS服务。在一个实施例中，所述USS服务器地址可从USS-ID导出。

任务ID可以由USS唯一地识别任务k。UAS可以在任务执行之前和期间使用所述任务ID从USS检索计划任务路线和任务属性。所述计划任务路线Q_k在UAS操作者y处获得，并且可包括在所述消息中，

部分路线可以是一任务路线，其仅包含Mission_Planning_Request的集合P_k中的部分路点，以及至少包含第一路径离开第一路点的开始时间。该装载请求还可以包括证书，该证书包含UAS ID VIN_m、UAS的USS证书PubKey_m、以及由UAS操作者签名的任务ID mID_k，其指示该UAS被授权用于任务k。

聚合路线可以是一任务路线，其可以包含在路点和路径上没有特定时间戳的区段，或者没有特定区段的区域。

任务计划装载请求
	任务ID
UAS操作者ID
	UAS ID
假名
	任务路线,/*4D,5D*/
任务属性

表15：任务计划装载请求

所述UAS可以在其准备好飞行之后通过UTM3接口向其UAS操作者发送Mission_Plan_On-boarding_Response(任务_计划_装载_响应)。该响应可以包含由UAS的私钥PriKey_m签名的任务ID mID_k。如果UAS操作者y接收所述响应失败或超时，则可能需要寻找相同类别/类型的另一UAS来执行所述任务。在所述任务计划制定后和所述任务执行开始之间的任何时间，任务计划装载请求可通过UTM3接口发送到UAS。

当为任务指定单个UAS m时，在UAS操作者完成任务计划装载后，UAS操作者可以通过UTM2接口向USS发送任务计划确认，其具有由UAS操作者签名的mID_k和uVIN_k(＝VIN_m)。所述USS可知道哪个特定UAS与任务k相绑定(即时绑定UAS)。

基于所接收的Mission_Planning_Response或Mission_Plan_On-boarding_Request，UAS x可以使用任务路线Q_k和任务属性集来检查其平台版本和状态的兼容性、服务订阅、认证状态、服务授权和资源可用性(例如，电池等)。例如，对于给定的RNP要求，UAS可能需要打开特定的惯性传感器；对于给定的DAA要求，UAS可能需要打开某些外部传感器。所述传感器的使用可能影响UAS电池的寿命，然后影响飞行距离。

UAS可以从Mission_Planning_Response或Mission_Plan_On-boarding_Request消息接收针对任务k的任务计划。该消息可以包含任务路线Q_k，其至少指示任务的开始时间ts_0,k。

在ts_0,k之前，UAS可能需要订阅已准许所述任务k的USS，如果它尚未这样做的话。所述USS的地址可以在所述装载请求消息中获得，或者从USS服务的发布方法中获得。

然后，UAS x可以在起飞之前针对任务k建立到USS z的UTM连接，例如命令和控制(C2)链路。该连接可用于UAS报告其状态，并从USS接收任务相关命令和控制数据。在一个实施例中，UAS x可以经由其UAS操作者y来保持该连接(C2链路)。

UAS可以接收路径符合配置。对于不同的任务和在不同的空域路径上，UTM系统可能需要不同类型的路径符合报告。因此，在执行任务k之前，UAS x可以向USS z做出具有任务ID的Path_Conforming_Configuration_Request(路径_符合_配置_请求)，以配置所述任务的报告。

所述UAS x可以接收Path_Conforming_Configuration_Response(路径_符合_配置_响应)消息。该响应消息可以包括路径符合简档，该路径符合简档包括：报告数据集、报告类型、报告时段、报告间隔、最大无报告间隔、事件类型和偶然动作集。路径符合简档可以由UAS的协议使用以向USS报告其状态，它可以包含：报告数据集可包含UAS的当前位置、给定时段的未来意图、路径不符合事件的历史、操作状态、在时间或行驶距离方面的电池寿命中的一者或多者。报告类型可以指示该报告是周期性的或事件触发的。如果是事件触发的，则事件集合可以是有效的，但是报告间隔可以是空的。报告周期可以指示具有开始时间和结束时间或持续时间(假设开始时间是立即的)的报告时间长度。报告间隔可以是周期性报告的间隔。最大无报告间隔可指示UAS被认为是失去联系，或者如果在该间隔之后没有报告，则认为是已去除。事件类型可以是路径不符合事件，其可以触发对USS的报告。偶然动作集合可以包括与任何不符合状态相对应的动作集合，所述不符合状态包括失去联系(即，在最大无报告间隔或无导航(non-navigation)时段之后没有报告)。表16中所示的路径符合简档可以针对每个空域单元(例如，路点、路径、区段、区域)或针对没有区别的整个任务而被给出。在一个任务路线中，可以指定若干简档，其指示USS针对不同空域单元所需的不同报告配置。可以提供路径符合简档集合。对于每个任务路线，可以使用一简档集合。一个简档集合用于一定数量的空域单元。例如，简档_1可以用于区域1下面的区段1至5，简档2可以用于区域1下面的区段6和7，并且简档3可以用于整个区域2。

路径符合简档
	简档ID
报告数据集
	报告类型
报告时间段
	报告间隔,/*周期性的*/
最大无报告间隔
	偶然动作

表16：路径符合简档

在响应消息中，可以给出一组路径符合简档(PCP)。所述任务路线Qk可以包括如表17中所示的具有PCP-ID的扩展空域属性元素。如果空域单元不需要其他更新，则可以仅存在PCP-ID字段。如果所述简档用于整个区段或整个区域，则路点和路径列表可以是空值。所述路径符合配置可以在整个区段或区域级上给出。

扩展空域属性
	RNP
DAA能力
	共享性等级
黑视时间
	延迟方差
支持任务类型
	网络资源
安全着陆点
	PCP ID

表17：具有PCP-ID的扩展空域属性

路径符合配置消息(PCCM)可以如表18所示。

路径符合配置响应
	PCP集合
任务路线{
	…
扩展空域属性}

表18：路径符合配置响应

路径符合报告可以在UAS和其USS之间配置。路径符合简档(PCP)可以是在路点、路径、区段或区域级上特定于空域单元的。

UAS x可以向USS y发送Path_Conforming_Configuration_Request消息，该消息包括所计划任务的任务ID(mID)。

UAS x可以从USS y接收Path_Conforming_Configuration_Response消息，该消息包括：路径符合简档(PCP)集合L，每个PCP包含：PCP ID，pID≠0；路径符合报告数据位图；指示所需报告项至少包括UAS x的位置和速度；事件类型，其指示所述报告是周期性的还是由特定事件触发的；用于周期性报告的报告间隔；事件触发报告的报告次数。对应于mID的任务路线的每个路点、路径、区段和/或的区域在它们的空域属性集合中可以具有PCP ID字段。该PCP ID字段可以是PCP集合L中的值，或者是零。

UAS可以从来自订阅的USS的Mission_Planing_Update接收任务路线和属性更新。该更新可以由Path_Conforming_Configuration_Response捎带，反之亦然。

所述USS可实时仅提前向UAS发送Q_k的一个区段。USS可以对路线上的UAS具有完全控制，并且UAS可以仅在一个空域区段内自动化。USS可实时提前将Q_k的一个区段发送到UAS。USS可以在空域区域之间的路线上具有UAS的完全控制，并且UAS可以在所述空域区域内自动化。对于即时任务路线更新，可以在扩展空域属性中为所述任务路线中的更新部分给出PCP-ID。

UAS可以发送路径符合报告。在空域区段或区域内的UAS的自动化并不意味着UAS不受USS管理。以下路径遵循协议确保UAS遵循USS计划的路线Q_k。

USS服务器可以通过UTM1接口从UAS m接收路径符合报告。该报告可以包括UAS ID(或假名)、PCP-ID和所述UAS的当前状态。在给定空域位置，所述报告消息可以包含在用于空域单元的PCP中的报告数据集中指定的数据。该报告数据集可包含UAS的任务ID、GPS位置和速度。所述报告数据集还可以包括两个报告之间的未来和/或过去统计数据的意图。这可以被称为状态数据集D_m。如果UAS由于其当前上下文而未能提供初始值，则所述报告还可包括所述UAS的RNP能力。

所述报告可以是周期性的，具有间隔T_k。T_k可以由UAS或USS确定，或者由两者协商。T_k可基于诸如UAS的速度、一天中的时间等的上下文来调整。

路径符合报告
	UAS ID
PCP ID
	状态，
状态数据

表19：路径符合报告

如果UAS在间隔T_k内飞行穿过多个区段/区域，则周期性报告可能需要包括多个数据点。所述T_k可具有足够的报告以供USS知道所述UAS正符合所计划的路径。所述T_k可以由地理距离d_k确定，即，T_k≤d_k/s_k，其中s_k是UAS的速度。

所述报告可以用作保活消息或加载有保活消息。所述PCP可以在路径符合报告消息中被使用。较低等级空域单元的PCP可以优先于较高等级PCP。

在一个实施例中，当UAS处于任务路线上的路点或路径时，UAS x可以向USS y发送Path_Conforming_Report消息。该Path_Conforming_Report消息可以包括由PCP指示的为所述路点或路径指定的数据集。如果对于所述路点或路径，PCP-ID字段为零，则所述区段的PCP-ID字段中的值可以意味着所述路点或路径正被使用。如果对于该区段，PCP-ID字段也为零，则该区域的PCP-ID字段中的值可以意味着所述路点或路径正被使用。如果对于所述区域，PCP-ID字段也是零，则可以使用默认PCP。

默认PCP可能需要周期性报告，该报告包括至少包含UAS x的位置和速度的数据集。

表20：样本不符合事件类型

当路径不符合时，可以使用路径不符合报告。基于事件的报告可由UAS遇到的表20中所示的任何情况触发，例如起飞和着陆、和/或因为以下原因之一而未能符合路径RNP：在过去的T秒期间，超过时段阈值、超过若干次或这两者的组合。

所述报告还可以在PCP的报告类型中指示关于所述保活消息或周期性信息广播信号(PIBS)消息的加载。USS可以验证UAS x的实时路径和任务路线Q_k的符合(例如，UAS x执行任务k)。可以实施各种算法来比较实时路径和计划路径。

UAS可以分别接收任务路线修改或任务中止，并采取相应的动作。

在任务路线上在具有最大RNP a、结束路点u_e和结束时间t_e的路径上飞行的UAS x，如果其位置在以所述路径的中心线为中心的半径a管道内，则可以发送具有EventType＝周期性的Path_Conforming_Report。如果其位置是：在过去T秒内半径a管道外部K次以上、在过去T秒内在半径a管道外部总时间阈值T_f以上、或在半径a管道外部达距离阈值D_f、或在时间t在位置p处且距离(p,u_e)/(t_e–t)>最大巡航速度。

UAS x可以从USS y接收Path_Conforming_Control消息，该消息包括：修改的任务路线，其具有一具有更新的结束路点u_e和结束时间t_e的路径；或者任务中止命令和包括紧急着陆点的应急计划。

UAS x可以向USS y发送Path_Conforming_Report消息，该消息包括：EventType，如果接收到修改的任务路线，则EventType＝周期性的，或者如果接收到任务中止命令，则EventType＝着陆。

所述USS服务器可以通过UTM1接口向UAS m发送Path_Conforming_Control。该控制可以包含对所述报告的确认，并且要求所述UAS什么也不做。该动作可以包含针对不符合的警告、校正命令和/或安全着陆命令等。

所述Path_Conforming_Report和所述Path_Conforming_Control可以是任务中的UAS与USS服务器之间的周期性消息。在一个实施例中，当实时路径与计划路径很好地相符时，所述控制可以比所述报告更不频繁。

所述来自USS服务器的Mission_Plan_Update(任务_计划_更新)或Path_Conforming_Configuration(路径_符合_配置)可以捎带所述Path_Conforming_Control，反之亦然。

路径符合控制
	USS ID,
UAS ID,
	控制数据

表21：路径符合控制

这里描述了一些示例性的符合路径的报告示例。可以使用周期性报告。表22A和22B示出了针对包含一个区域(区域-id-1)的路径，USS配置每0.5秒进行一次UAS的RNP的周期性报告，该区域具有两个区段：区段-id-1和区段-id-2，其区段持续时间分别为100秒和50秒。在所述Path_Conforming_Configuration消息中，定义了两个Path_Conforming_Profile(PCP，路径_符合_简档)ID＝1，2。

路径符合简档
	简档ID＝1
报告数据集＝{RNP…}
	报告类型＝周期性的
报告时间段＝100S
	报告间隔＝500MS
最大无报告间隔＝5000
	偶然动作＝{丢失:忽略}

表22A：路径符合简档ID＝1，2(报告时间100s)

路径符合简档
	简档ID＝1
报告数据集＝{RNP…}
	报告类型＝周期性的
报告时间段＝50S,
	报告间隔＝500MS
最大无报告间隔＝5000
	偶然动作＝{丢失:忽略}

表22B：路径符合简档ID＝1，2(报告时间50s)

配置消息在表23中示出。

路径符合配置
	PCPS{PCP-1,PCP-2},
配置列表{
	(区域-ID＝1,SEG-ID＝1,PCP-ID＝1),
(区域-ID＝1,SEG-ID＝2,PCP-ID＝2)}

表23：路径符合配置的示例

可以请求蜂窝网络资源分配，并且USS可以请求该网络资源。在从UAS接收到任务计划请求时，UTM系统可以检查该消息以确定网络资源信息元素的存在。如果所述任务计划请求消息内存在网络资源，则该信息可被表达为包含以下度量中的一者或多者(但不限于)的元组：承诺比特率、超额比特率、分组丢失率、延迟阈值和抖动阈值。

表24的网络资源可以被表示为元组，该元组包含每业务类型的一个或多个上述度量。例如，所述UAS可以包括用于两种业务类型的网络资源信息元素：具有包含{承诺比特率，超额比特率，分组丢失率，延迟阈值，抖动阈值}的对应元组的确认模式业务流和具有仅包含{承诺比特率，延迟阈值}的对应元组的未确认模式业务流。

任务网络资源(例如)
	承诺比特率
超额比特率
	分组丢失率
延迟阈值
	抖动阈值

表24：任务网络资源(例如，类型1)

所述UTM系统可基于包含在Mission_Planning_Request中的偏好和约束来临时决定所述UAS所请求的任务的SOV和最优4D任务路线。包含一个或多个区段的最优任务路线Q_k可以被临时保持为一系列路点和路径。

所述UTM系统可以基于∈Qk的每区段来决定要涉及的适当接入节点。可以在UTM处先验地配置区段j∈Q_k与可能的接入技术集合之间的关系。该接入技术的集合可以包括但不限于以下的一个或多个：LTE、WCDMA R99、WCDMA HSPA、CDMA1 xRTT、CDMA HRPD、EDGE、GPRS、GSM、TETRA、卫星、WiFi或其它WLAN等。

可以基于以下约束中的一者或多者来选择针对区段j∈Q_k的接入节点：所述网络资源信息元素中指示的速率要求、与特定接入技术的预留/网络接入相关联的成本、所述特定接入技术的可用性、对于所述UAS的功率要求、一天中的任务操作时间、任务操作时间周围的接入节点的接入限制和小区禁止状态、以及网络负载。

对于为每个区段j∈Q_k选择的每个接入节点，所述UTM系统可以发送网络资源请求消息，该网络资源请求消息除了包含以下参数类别中的一者或多者之外，还包含UAS标识。

任务空域单元可以包括路点或路径。任务持续时间可以是：所述任务的开始时间，其具有以{UTC，ISO 8601，RFC 3339}格式中的一种格式指定的时间；所述任务的结束时间，其具有以{UTC，ISO 8601，RFC 3339}格式中的一种格式指定的时间，或者包括关于时间和持续时间的延迟容限。任务有效载荷资源可以指示DL上所需的承诺比特率、UL上所需的承诺比特率、DL上所需的超额比特率和/或UL上所需的超额比特率。要支持的业务类型可以包括关于传输协议选择的信息(例如，TCP、UDP、SCTP、原始IP)。任务优先级可表示UAS的功率类别、最大允许分组丢失率或可由接入网贡献的最大延迟阈值。任务UTM资源可以指示直接通信，例如侧链路资源或比特率要求(对于PIBS，PIBS-RA)。任务UTM资源还可表示或指示C2链路要求，其包括：无线电链路监视和通知要求、寻呼和UAS可达性要求、路径估计和路径报告要求、路径估计和路径预测要求、关于UAS进入网络覆盖范围的通知要求、关于UAS离开网络覆盖范围的通知要求、在前接入节点信息、在后接入节点信息、或者来自所述UTM系统的寻呼速率。

如果UAS在任务中是活动的，则所述命令和控制(C2)数据要求可能是必要的。如果空域条件相同，则所述资源要求可以均匀分布。具有不同条件的空域(例如城市或郊区)可能需要不同的C2-数据资源。另一方面，有效载荷数据是位置相关的，并且可能在执行UAS应用任务的强制路点处被要求。

所述UAS标识可以是临时唯一的或全局唯一的标识。所述UAS标识可以是临时标识或永久标识(例如IMSI或ICAO指派的Id)。出于安全目的，所述UAS标识在以明文传输时可被混淆，并在接收接入节点处被重新生成。该重新生成可以通过解扰、从安全表中反向查找或任何合适的方法来进行。

基于所述任务参数，USS可以发送Network_Resource_Request(网络_资源_请求)消息以沿着待选择的任务路线的候选路点和路径来接入网络节点。如果路点或路径可以被多个接入节点覆盖，则在该路点或路径处所需的网络资源可以在时间或数据速率上被分割。所述请求消息在表25中示出。

网络资源请求
	任务ID
USS ID
	UAS ID
空域,/*路点和/或路径*/
	持续时间
C2数据
	有效载荷数据

表25：网络资源请求

一个接入节点能够为多个空域单元(例如，路点/路径/区段)提供网络资源。因此，在一个请求中，所述USS可以将多个空域单元的网络资源要求聚合到单个接入节点(e节点B)。

接收所述网络资源请求的接入节点可以评估所述预留请求以确定其处理该区段的能力。所述接入节点可推断所述UAS的路点集和功率类别以导出以下参数中的一者或多者：区段中的路径的高度；在给定设定的操作点或已知的接收功率等级的情况下，在覆盖区段中的路径的这种高度处预期的开环发射功率；基于历史信息或可靠的信道模型，在覆盖区段中的路径的这种高度处对去往和来自所述UAS的DL和UL传输可实现的SINR的保守估计；基于预期的开环发射功率和估计的UL SINR，对UL上的功率余量的估计；基于以上估计的可实现的频谱效率；基于估计的频谱效率和由所述UTM在所述网络资源请求消息中请求的比特率要求，所需的频谱资源；以及关于用于保护相邻接入节点所需的外出干扰阈值的限制。

接收所述网络资源请求的接入节点还可评估UTM系统为UAS请求的直接通信(例如，侧链路)的频谱资源要求。所述接入节点可首先确定UAS以及具有与所述任务的开始-结束时间重叠的直接通信的预留请求的其它装置的密度。作为替代，所述接入节点可估计UAS以及可能需要与所述任务的开始-结束时间重叠的直接通信的资源的其它装置的密度。所述接入节点随后可推断路点集、关于需要直接通信资源的装置的估计以及UAS的功率类别，以导出以下参数中的一者或多者：区段中的路径的高度、在覆盖区段中的层(strata)的此类高度处预期的开环直接通信发射功率、基于历史信息或可靠信道模型在覆盖区段中的路径的此类高度处对去往和来自所述UAS的DL和UL传输对其它UAS可实现的SINR的保守估计、基于预期开环发射功率和估计UL SINR的关于所述UL上的功率余量的估计、基于以上估计的可实现的频谱效率、基于估计的频谱效率和所述网络资源请求消息中的UTM所请求的比特率要求的所需直接通信频谱资源、以及对于用于保护相邻接入节点所需的外出干扰阈值的限制。

接收接入节点可基于指定的任务优先级来确定所请求UAS的可服务性。它可基于以下因素中的一者或多者来估计其符合给定UAS的延迟要求的能力：已承诺的预留请求等于或高于UAS的任务优先级(该任务优先级覆盖任务的开始-结束时间)、接入节点的调度容量、以及用于已接受的预留请求的承诺比特率和频谱资源。

所述接收接入节点可基于UAS标识，确定可生成的寻呼负载，并基于UAS所需的寻呼速率和寻呼时机/寻呼时隙中的一者或多者，确定寻呼所需的资源。

所述UTM系统可以对其已经为每个区段j∈Q_k决定的每个接入节点重复上述过程。

∈Q_k的一个或多个区段可以由相同的接入技术来服务。∈Q_k的一个或多个区段可以由相同的接入节点以所选择的接入技术来服务。由相同接入节点服务的∈Q_k的区段可以是连续的，也可以不是连续的，尽管情况可能是这样。

所述UTM系统可以同时利用多个相同网络资源请求查询来请求多于一个接入节点。所述UTM系统随后可以基于以下标准中的一者或多者来选择最佳接入节点：对所述查询的响应时间、该响应的完整性、所述响应与所述请求的接近度、所述接入节点的可靠性评级、以及没有来自其他接入节点的响应。

所述UTM系统可以在所述接入节点确认资源预留之后更新Q_k。所述UTM系统还可以在随后的时间针对相同任务向相同接入节点传送所述网络资源请求消息。该后续请求可被视为针对所述区段的任务的更新请求或替换整个先前请求的新请求。

可以使用聚合网络资源请求。在一个实施例中，所述USS可以基于统计信息来查询给定空域的网络资源可用性。即，在不要求网络资源用于特定任务的情况下，其可收集关于作为时间的函数的网络资源可用性的信息。该信息可以当USS可以周期性地从相关接入节点获得新的统计信息时被更新。

如果所述接收接入节点不能保证网络资源请求中的承诺比特率要求，则该接收接入节点可以利用指示失败的网络资源响应来进行响应。所述接收接入节点可推断所述网络资源请求以确定任务灵活性，以部分地接受任务或提议备选任务参数。

如果所述接收接入节点能够保证所述承诺比特率要求，但是不能完全接受包含在网络资源请求中的其它请求的度量(例如，超额比特率要求、直接通信要求)，则所述接收接入节点可以利用指示部分成功的网络资源响应来进行响应。如果指示了部分成功，则所述接入节点可以指示其能够容纳的部分容量。例如，所述接入节点可以包括它能够容纳的所请求的超额比特率的百分比。

如果所述接收接入节点能够在不同的时间而不是在所请求的时间保证网络资源请求中的所有所请求的标准，则所述接收接入节点可以利用指示这种能力的网络资源响应以及所提议的时间来进行响应。所提议的时间可以早于、晚于或部分地重叠原始请求的时间。

如果所述接收接入节点能够支持仅未确认或仅确认模式业务类型，则它可以连同支持的控制模式一起发送指示部分成功的所述网络资源响应。

如果所述接收接入节点未配备有用于预测或跟踪请求任务的路径的算法，则其可以发送指示部分成功的网络资源响应以及任何备选提议。

所述接收接入节点可以可选地在网络资源响应中指示以下参数中的一者或多者：平均资源利用率、峰值资源利用率、硬件配置、处理能力、容许能力、MTU大小、维护调度和停机时间、作为一天中的时间的函数的频谱效率的直方图、以及关键性能指标和趋势线。

聚合网络资源响应可用于当所述请求查询聚合网络资源在给定时间内的可用性时的情况。所述接收接入节点可以仅基于例如空域位置/定位(具有高度)和一周中的时间/天来提供关于资源可用性的统计数据，该统计数据在响应消息中被返回给所述请求USS。该USS可以利用网络资源属性来更新所述空域单元，该网络资源属性包括e节点B-ID和基于历史统计可用的聚合资源。

如果所述UTM系统能够接受完全成功或部分成功的网络资源响应，则它可以向所述接入节点发送网络资源接受，以确认对所请求的区段的预留。所述网络资源接受可指示接受每个消息中的一个或若干个区段。

可以在任务计划期间，供应无线电资源。如果所请求的路点/路径是5D，则所述UAS可以获得具有在USS与移动接入网(e节点B)之间提供的无线电资源的返回任务路线。命令和控制链路可靠性可以被指示为一要求。

UAS x可以向USS y发送mission_planing_Request，其包括：5D路点集合P和/或5D路径集合V。对于每个路点或每条路径，所述无线资源要求可以是C2链路中断的最大概率p_c，或者所述无线资源要求是平均数据速率r。

USS y可以周期性地向覆盖所述路点或路径的无线电接入节点(e节点B)请求以在过去的时段T中的平均UAS操作密度可用于每个UAS的平均数据速率R。

收集所述C2链路中断实例的USS y可以获得以过去时段T中的平均UAS操作密度的C2链路中断的概率P_c。

UAS x可以从USS y接收Mission_Planning_Response，该Mission_Planning_Response包括5D任务路线，其中对于在过去的时段T内的在该5D任务路线的路点或路径中运行的所有UAS，每个路点和每个路径满足C2链路中断概率P_c<p_c，或平均数据速率R>r。

所述USS可以将所述任务路线即时(JIT)发送到所述UAS，意味着在所述UAS到达下一区段之前，仅具有该下一区段的详细路点/路径。所述USS可以在发送所述JIT任务路线之前向无线接入网发送Radio_Resource_Request(无线电_资源_请求)消息，以用于无线资源预留。由于所述UAS可能接近下一区段，所以可以指定资源预留的持续时间。例如，可以为e节点B所覆盖的整个区段预留具有100Kbps的平均数据速率以用于所述任务的UAS。

可以根据JIT任务路线计划来进行无线电资源预留。在任务路线的路径v₁上飞行的UAS x可以向USS y发送Mission_Update_Request(任务_更新_请求)消息，该消息包括所述任务路线上的路径v₁之后的后续路径v₂的所需平均数据速率r。所述路径v₂可以具有开始时间t_s和结束时间t_e。

USS y可以向覆盖所述路径v₂的蜂窝e节点B发送Network_Resource_Request消息，其包括无线电资源预留规范，该无线电资源预留规范包含所述UAS x的ID、所需平均数据速率r和所需时段[t_s,t_e]。

USS y可以从e节点B接收Network_Resource_Response(网络_资源_响应)消息，该消息包括无线电资源预留确认，该确认包含所述UAS x的ID、Uid、准予的平均数据速率R>r和准许的时段

UAS x可以从USS y接收Mission_Update_Response(任务_更新_响应)消息，该消息包括无线资源预留规范，该规范包含UAS x的ID、uID、准许的平均数据速率R>r、以及准许的时段

当进入路径v2时，连接到e节点B的UAS x可以提供其uID。UAS x可以在时段[t_s,t_e]内接收具有平均数据速率r的无线电资源。

无线电资源预留可以是移动性发起的。所述USS可以具有针对无线接入网的每个e节点B的无线网络覆盖图，并且能够预测UAS从当前e节点B到下一e节点B的切换。所述USS可以向无线接入网发送具有移动性指示的Radio_Resource_Request消息。所述无线电资源要求和持续时间也可以被包括。在UAS移动到下一个e节点B的覆盖区域之前，所述资源可能已经被预留。

UAS x可以在任务路线的路径v1上飞行，并且可以由e节点B c1覆盖。下一条路径可以是v2，其可以由e节点B c2覆盖。

管理UAS x的USS y可以向覆盖所述路径v2的蜂窝e节点B c2发送Network_Resource_Request消息，其包括无线电资源预留规范，其包含UAS x的ID、uID、所需平均数据速率r和所需时段[ts,te]。

USS y可以从e节点B c2接收Network_Resource_Response消息，该消息包括无线资源预留确认，该确认包含UAS x的ID、uID、准许的平均数据速率R>r和准许的时段

UAS x可以在进入路径v2时连接到e节点B c2，并且可以提供其ID。UAS x可以在时段[ts,te]内以所述平均数据速率r接收无线电资源。

如果UTM系统不愿意接受所述完全成功或部分成功的网络资源响应，则它可以向所述接入节点传送网络资源取消，从而取消对所请求的区段的预留。如果UTM系统不能如所提议的那样接受网络资源响应，或者如果UTM系统认为来自另一接入节点的针对相同网络资源请求的网络资源响应更好，则UTM系统可以向所述接入节点传送网络资源取消消息。该网络资源取消可以指示取消每个消息中的一个或几个区段。

分别被USS-1和USS-2管理的空域S₁＝(U₁,V₁)与S₂＝(U₂,V₂)之间可能会重叠。当在空域中的重叠部分上计划任务时，不同的USS可能需要经由接口UTMX彼此协调。当USS(例如USS-1)从UAS接收到针对任务k的Mission_Planning_Request时，可能需要找到满足要求P_k的路径Q_k。如果P_k部分地进入S₂，则USS-1可以向USS-2发送Airspace_Coordination_Request(空域_协调_请求)。在该请求消息中，可以向USS-2发送Q_k的子集Q_k’，其包括所有重叠的区段。

对于每个请求消息，USS-1可以接收包括对于重叠区段的当前计划的Airspace_Coordination_Confirm(空域_协调_确认)。USS-1可以在每个重叠的区段中找到可以满足时间约束的可用3D间隙。所述重叠空域区段可以具有在USS注册或更新时指派的协调USS。

所述Airspace_Coordination_Request可以仅被发送到Q_k’中的空域区段的协调者。仅一个主USS可以被指派给一空域(例如，所有空域区段可以被指派给作为协调者的相同主USS)。USS-1可以从每个主USS接收Airspace_Coordination_Confirm，其具有由所述USS协调的为Q_k’中的空域区段指派的3D间隙。一旦确定了任务计划路径Q_k，USS-1就可以向做出所述请求的UAS操作者发送Mission_Planning_Response。

注册消息中的“CERTIFICATE(证书)”可以指提交所述请求的实体的证书。“UTM-CERTIFICATE(UTM-证书)”可以指由UTM注册系统向UTM实体发布的证书。“USS-CERTIFICATE(USS-证书)”可以指由USS向服务订户发布的证书。

可能需要USS向集中式UTM注册子系统注册的原语(Primitives)，以便支持多个USS的共存，尤其是在同一空域上。

所述UTM注册子系统的API可以对旨在提供USS服务的任意者公开可用。USS服务器处的USS服务程序可以向UTM注册子系统发送UTM_Registration_Request(UTM_注册_请求)。该请求可以包括USS名称和由第三方CA颁发的证书，该证书指示所述USS能够提供一组服务并且管理一组空域。所述服务可以包括补充服务，诸如天气、地形、地图等。

USS可以经历一获得用于在给定的一组空域处提供某些UTM相关服务的认证的过程。所述UTM注册子系统可能需要经由第三方认证机构(CA)来验证所述USS的身份和能力。如果所述CA是公知的并且UTM注册子系统已经信任其公钥，则所述UTM注册子系统可以能够在本地验证所述USS的证书。否则，验证查询可被发送到所述CA以请求所述CA的证书。

USS所提供的服务和空域可以经由不同的CA来认证，并且所述UTM注册子系统可能需要发送多个验证查询。

USS注册请求
	USS名称
证书
	服务
空域

表26：USS注册请求

在所述证书验证之后，所述UTM注册子系统可以决定向USS准许什么服务和空域。该决定可以涉及商业和监管方面。例如，即使USS A可能能够管理NYC的空域，所述UTM注册子系统也可能想仅向NYC市政提供的USS准许所述空域。

表27A和表27B中示出了USS注册响应。USS服务器x可以从所述UTM注册系统接收USS_Registration_Response(USS_注册_响应)。该响应可以包括ussID_x和一证书，其具有关于可用USS服务以及用于管理的一组准许空域{S_x,k}(可以是原始请求的子集)的签名字段。所述证书可以指示坐标空域S_x,k由USS-x协调。

USS注册响应
	USS ID
UTM证书
	服务
管理空域
	状态＝成功

表27A：USS注册响应

如果所述UTM注册子系统不能验证所述USS的证书或批准其所请求的服务集和/或空域集，则可将具有状态＝失败的响应发送回所述USS。即使服务集和空域集被部分地准许，也可以发送回具有状态＝成功的响应。然而，所述响应中的服务和空域可以是在所述请求中发送的服务和空域的子集。空域管理服务(AMS)可以在准许服务集内，或者USS_Registration_Request(USS_注册_请求)可能失败。

表27B：USS注册响应

USS服务器x可以向所述UTM注册系统发送USS_Registration_Update(USS_注册_更新)，其具有ussID_x和一组更新的可用USS服务和受管理/协调的空域。作为响应，它可以接收具有准许的更新集合的USS_Registration_Response。

UAS操作者必须被注册到集中式UTM注册系统，以验证其使用所述UTM系统的凭证。该注册可以通过其订阅的USS来完成。例如，UAS操作者可以首先订阅USS，然后经由该USS提供的服务向UTM系统注册。

UAS操作者y可以向所述UTM注册系统发送UASOperator_Registration_Request(UAS操作者_注册_请求)，其具有其ID、由认证机构(CA)颁发以验证所述认证和授权的证书、以及操作空域S_y＝(U_y,V_y)。所述空域S_y可以由3D地理区域或具有时间约束的4D区域来定义。

UAS操作者注册请求
	UAS操作者名称
证书
	操作空域

表28：UAS操作者注册请求

表29A和表29B中示出了示例性UAS操作者注册响应消息。UAS操作者可以从所述UTM注册系统接收UASoperator_Registration_Response(UAS操作者_注册_响应)，其具有全系统唯一ID和具有批准的操作空域{S}的签名证书，该批准的操作空域{S}可以是原始请求空域的子集。可以包括一组可用的USS。该组可用USS可以共享管理所述操作空域的责任。

如果所述UTM注册子系统未能验证所述证书和/或拒绝所述操作空域，则所述响应可以以状态＝失败进行返回。

UAS操作者注册响应
	UAS操作者ID
UTM证书
	操作空域
USS集合
	状态＝成功

表29A：UAS操作者注册响应成功

UAS操作者注册响应
	UAS操作者名称
状态＝失败
	原因(证书无效/能力被否定)

表29B：UAS操作者注册响应失败

响应于所述UASOperator_Registration_Response,，UAS操作者可以发送UASOperator_Registration_Confirm(UAS操作者_注册_确认)，以确认所准许的操作空域集合。

UAS操作者y可以将UASoperator_Registration_Update(UAS操作者_注册_更新)发送到所述UTM注册系统，其具有opID_y、由CA颁发的更新的证书、以及更新的操作空域集合{S_y}。所述UAS操作者可以接收具有批准操作空域的UASoperator_Registration_Response。

UAS可能需要在计划或执行由UTM系统管理的任务之前，注册到所述UTM注册子系统。该注册可经由UAS操作者来进行。

UAS x可以在执行由所述UTM系统管理的任务之前，向所述UTM注册系统注册。该注册可以通过UAS操作者y或其订阅的USS z来进行。例如，UAS可以在注册到所述UTM注册系统之前，首先订阅UAS操作者服务或USS服务。

UAS操作者y或USS z可向所述UTM注册系统发送UAS_Registration_Request(UAS_注册_请求)。在该请求内，可提供UAS操作者ID、UAS ID(VIN)和UAS x的证书。如果该请求是经由任一实体间接进行的，则必须由UAS操作者y或USS z对该请求进行签名。

UAS的制造商可在UAS x被验证了它已在其硬件和软件平台上经历测试和认证过程之后，从CA获得该UAS的证书。

UAS注册请求
	UAS ID
UAS操作者ID
	UAS证书
操作空域

表30：UAS注册请求

所述UTM注册系统可以向CA发送UAS_Verification_Request(UAS_验证_请求)，该CA可以验证UAS x的证书，该指示它已经通过了所述测试和认证过程。

如果所述验证成功，则UTM注册子系统可以接收具有成功的UAS_Verification_Response(UAS_验证_响应)。它可向UAS发送UAS_Registration_Response(UAS_注册_响应)，其具有一UTM证书，其捆绑了所述UAS的VIN、UAS操作者ID和准许的操作空域。该UTM证书的对应公钥可用作所述UTM系统下的非欺骗性UAS标识。

UAS注册响应
	UAS ID
UTM证书
	操作空域
状态＝成功

表31A：UAS注册响应成功

表31B：UAS注册响应失败

UAS可以是具有自操作能力的，并且可以能够直接注册到UTM注册系统，而无需明确的UAS操作者。从监管者的观点来看，UAS操作者可以具有比UAS更多的资格要求(例如更好的保险覆盖范围)。因此，所述UTM系统可能要求UAS在注册的UAS操作者下被操作。然而，如果UAS可以满足在没有注册UAS操作者的情况下进行操作的监管要求，则该UAS可以被称为能够自操作的UAS。在UAS_Registration_Request中，可在UAS操作者ID字段中设置用于自操作的默认ID。所述UAS的证书可以示出该UAS是经认证的能够自操作的，即，它可以由UTM系统管理，而无需注册的UAS操作者。

能够自操作的UAS可以选择经由UAS操作者向UTM系统注册并由UTM系统管理。例如，具有自操作能力的UAS还可以是由注册UAS操作者运营的机群成员。

在漫游的情况下，UAS注册请求可以被发送到外地UTM。假设提供了该外地UTM注册子系统的网络地址，UAS可以向其发送UAS_Registration_Request，其具有由其归属UTM注册子系统发布的UTM证书。与归属UTM注册相同，UAS-VIN、UAS操作者-ID和预期操作空域集合被包括在该消息中。

UAS漫游注册请求
	UAS ID
UAS操作者ID
	归属UTM证书
操作空域

表32：UAS漫游注册请求

所述归属UTM系统信息可以在所述UTM证书中提供。如果所述外地UTM系统与所述归属UTM系统具有漫游协定，则所述外地UTM注册子系统可以向所述归属UTM注册子系统发送查询，以验证所述UAS注册状态，就像在移动网络中漫游用户的过程。

如果所述UAS通过有效证书和在所述外地UTM系统下操作的正确能力而被验证，则具有成功的UAS_Registration_Response可被发送回所述UAS。外地UTM发布的UTM证书可以作为签名属性而与准许操作空域集合被包括在一起。

UAS注册响应
	UAS ID
外地UTM证书
	操作空域
状态＝成功

表33A：UAS漫游注册响应成功

如果归属注册状态验证过程失败，则所述UAS可以接收具有状态＝失败的响应。

表33B：UAS漫游注册响应失败

USS目录服务可以具有发布/订阅接口。所述UTM注册子系统可以管理USS目录服务，该USS目录服务发布每个空域的可用USS。旨在在给定空域下运行的任何UTM实体(例如，USS、UAS操作者或UAS)可以向所述UTM注册子系统查询共享管理所述空域的责任的可用USS的列表。每个USS都通过一服务描述符而被发布，如表34所示。

USS服务描述符
	USS ID
UTM证书
	服务(具有地址).
操作空域
	协调空域

表34：USS业务描述符

USS可能已经在UTM注册子系统下注册。每个USS可以具有UTM证书，该UTM证书可以对待提供的合格的服务和准许操作空域进行签名以提供。每个空域可以由多个USS共享，但是仅一个USS可以被指派为协调者。在所述USS服务描述符中，协调空域可以是USS负责作为协调者的那些空域。UTM实体可以周期性地查询USS目录服务以获得对可用USS服务列表的更新。UTM实体可以订阅针对给定空域的USS目录服务，使得每当在相应空域中的可用USS存在新的变化时，UTM实体就获得按需更新。注册的USS可以选择对其提供给地理区域中的UTM实体(例如，UAS、UAS操作者或其他USS)的服务执行自我通告。USS_Service_Announce(USS_服务_通告)消息可以在管理空域的地理区域处通过广播/多播媒体发送。该通告消息可以包括如表35所示的USS服务描述符的数据。

USS服务自我通告
	USS ID
UTM证书
	服务
管理空域
	协调空域

表35：USS业务自我通告

USS可以提供空域管理(ASM)服务、用于空中导航服务提供方(ANSP)和飞行信息管理系统(FIMS)的代理服务、以及补充服务，例如天气、地形图和空域环境服务。在给定空域，可以仅在USS提供的ASM服务下管理UAS操作。所述ANSP/FIMS代理和补充业务可以由相同或不同的USS提供。这里描述的系统设计可以指ASM服务上的主要服务。

所述USS服务器可以从UAS操作者接收USS_Subscribe_Request(USS_订阅_请求)。在该请求内，可提供UAS操作者ID。USS可以提供多种服务。在所述请求中，可以提供要订阅的预期服务集。也可以提供预期操作空域。所述UAS操作者还可以提供它所操作的一UAS机群。

USS服务订阅请求
	UAS操作者ID
UTM证书
	服务集
操作空域
	UAS机群

表36：来自UAS操作者的USS服务订阅请求

所述USS服务器可以验证UAS操作者UTM证书以确保它是注册的UTM实体。如果所述UAS操作者的完整UTM证书被包括在所述请求中，则所述验证可在本地完成。所述UTM证书可以包括针对所述UAS操作者的授权和约束，这可以导致USS决定准许预期的USS服务和操作空域。例如，所述USS可以提供真实身份服务，该真实身份服务可以报告给定空域中的所有UAS的VIN，该真实身份服务可能仅对于警方无人机的UAS操作者可用。

所述UTM服务器可向UAS操作者发送Service_Subscribe_Response(服务_订阅_响应)。在该响应内，可以向可用的USS服务集提供动态配置。例如，可以基于服务需求的负载和位置来给出补充服务地址(URL)。可以给出授权所述USS使用所述USS服务集的证书。

USS服务订阅响应
	UAS操作者ID
USS证书
	服务
操作空域
	状态＝成功

表37A：对UAS操作者成功的USS服务订阅响应

表37B：对UAS操作者失败的USS服务订阅响应

所述UAS操作者可以在UTM2接口上建立到每个准许USS服务的SSL/TLS或IPsec会话，并开始与USS服务通信。该会话可以经由例如REST风格API或网络套接字API异步地设置。所述UAS操作者可以通过这个会话更新其对服务集和操作空域的要求。

所述UAS操作者可以在停止使用来自USS的任何服务时，向USS服务器发送USS_Service_Un-Subscribe_Request(USS_服务_取消订阅_请求)消息。该请求可包括由UTM或USS颁发的证书的私钥签名的UAS操作者ID，其可验证所述请求的完整性。

所述USS服务器可以从UAS接收USS_Subscribe_Request。在该请求内，可以提供UAS ID(即，VIN)。还可以提供UAS的UAS操作者ID。另外，也可以提供要订阅的预期服务集和预期操作空域。

USS服务订阅请求
	UAS ID
UAS操作者ID
	UTM证书
服务集
	操作空域

表38：来自UAS的USS服务订阅请求

USS服务器可以验证所述UAS UTM证书以确保它是注册的UTM实体。如果UAS的完整UTM证书被包括在所述请求中，则所述验证可在本地完成。所述UTM证书可以包括针对所述UAS的授权和约束，这可以导致USS决定准许预期的USS服务和操作空域。例如，所述USS可以提供真实身份服务，该真实身份服务可以报告给定空域中的所有UAS的VIN，这些VIN可能仅对警察无人机可用。

如果UAS是订阅UAS操作者的机群成员，则所述USS服务器已经能够验证UAS的认证和授权状态。

所述UTM服务器可向UAS发送Service_Subscribe_Response。在该响应内，可以向可用的USS服务集提供动态配置。例如，可以基于服务需求的负载和位置来给出补充服务地址(URL)。可以给出授权USS使用所述USS服务集的证书。

USS服务订阅响应
	UAS ID
USS证书
	服务
操作空域
	状态＝成功

表39A：对UAS成功的USS服务订阅响应

表39B：对UAS失败的USS服务订阅响应

订阅USS的UAS可以通过UTM1接口建立到每个准许USS服务的SSL/TLS或IPsec会话，并且可以开始与所述USS服务通信。所述会话可以经由例如REST风格API或网络套接字API异步地设置。所述命令和控制(C2)可以是UAS和USS之间用于USS服务会话的链路。

所述UAS可以通过该会话更新其对服务集和操作空域的要求。当订阅了USS的UAS停止使用来自所述USS的所有服务时，该UAS可以向USS服务器发送USS_Service_Un-Subscribe_Request消息。该请求可以包括由UTM或USS发布的证书的私钥签名的UAS ID，其可以验证所述请求的完整性。

UAS可以从与提供所述ASM服务的USS不同的USS订阅一个或多个补充USS服务，例如天气信息或地形图。UAS可以从其想要操作的空域中的多个可用USS中选择最适合的USS。所述RNP要求、空域容量和无线电资源能力可以用作该选择的标准。

UAS可以订阅USS服务。UAS x可以从多个USS接收USS发布信息，每个USS包括USSID y和具有服务描述符的服务集，该服务集包括以下各项中的一者或多者：服务ID、服务描述、具有参数(例如，空域ID和/或邮政编码)的被管理空域集、空域协调者的USS ID、最大要求导航性能(RNP)、空域容量、作为指标的空域容量、无线电网络容量和无线电网络容量。

所述UAS x可以检查在其优选列表上是否有一USS y，其管理其需要的空域，并且提供其需要的服务。UAS x还可以检查USS y的最大RNP是否大于其有能力实施的RNP。UAS x还可以检查USS y是否指示其空域容量和无线网络容量未满(例如，低于阈值)。

如果所有检查都通过，则UAS x可以向USS y发送USS_Service_Subscribe_Request(USS_服务_订阅_请求)消息，其包括：UAS ID、UTM注册系统发布的UTM证书、待订阅的服务集、以及待操作的空域集。

如果多个USS对于订阅是肯定的，则UAS x可以向一USS y(如果该USS y是它当前正在操作的空域的协调USS，或者它具有最大RNP、最大空域容量和/或最大无线网络容量)发送USS-Service_Subscribe_Request(USS-服务_订阅_请求)。

所述UAS x可以从USS y接收USS_Service_Subscribe_Response(USS_服务_订阅_响应)，其包括：具有包括最大RNP、空域容量和无线电资源容量的属性的批准操作空域列表、以及具有访问地址(URL)的服务列表。

UAS x可以使用相应的服务器地址(URL)建立到每个USS服务的服务连接。USS可以利用协调者指示符在空域中宣布其服务。UAS可以选择订阅协调者，以便具有更好的服务质量(例如，在任务计划和执行期间在任务路线创建和修改方面具有较低延迟)。

UAS x可以通过广播媒体从USS y接收USS_Service_Publishing(USS_服务_发布)消息。该消息可以包括空域管理协调标志O，其指示USS y是否是进行广播的空域的协调者(即，主USS)。如果所述标志为开启(即，O＝1)，则UAS x可以向USS y发送USS_Service_Subcribe(USS_服务_订阅)消息。

空域可以由多个USS共享。仅一个USS可以被指派为空域管理(ASM)服务的协调者。如果注册了UTM的USS具有由另一USS协调的操作空域，则它可能需要订阅该USS的协调服务。两个USS可以通过UTMX接口建立ASM服务协调会话。

USS可以选择4D任务路线。USS z可以从UAS x或UAS操作者y接收任务k的Mission_Planning_Request。USS z可以开始任务计划过程，该任务计划过程包括根据所述请求中的P_k、UAS能力和任务属性的要求来选择任务路线，并且形成包括Q_k的Mission_Planning_Response消息。USS z然后可将该消息发送回UAS x或UAS操作者y。

路线可以是满足Mission_Planning_Request中的要求的一组路点和路径。如果所有路点和路径处的总成本被最小化，则路线可以是最优的。路点或路径的成本可以由例如花费的时间、行进的距离或消耗的功(能量)来定义。4D任务路线选择可以包括以下步骤中的一者或多者。

可能需要确定安全操作量(SOV)以使所述UAS x安全地操作。该SOV可以是具有长度Ls和半径Rs的3D管道。该长度可包括UAS在给定速度下需要的车间时距和尾部空间。所述半径可指定UAS在给定速度和给定上下文下需要的侧空间。

用于UAS x的Ls可以从其VIN(uVIN_x)导出。LS可以是巡航速度的函数。UAS x行进得越快，可能需要的Ls就越大。区域、区段或路径的巡航速度可以是预定的，并且Ls可以是固定值。

可以使用RNP能力值来导出Rs。如果Ls＝RNP_k，则UAS x能够以95％的置信度保持在所述SOV内部。如果L_s＝2*RNP_k，则UAS x能够以99.999％的置信度保持在所述SOV内部。

所述SOV可以从DAA能力值中导出。如果UAS x能够运行DAA，则所述Ls和Rs可以从DAA分隔体积导出。利用DAA，SOV半径可以在RNP_k与2*RNP_k之间，即，RNP_k<Rs<2*RNP_k。

可以匹配路点。请求中的路点集合P_k可以包含与USS空域模型中的一个或多个路点相同的路点、与所述USS空域模型中的一个或多个路点重叠但是具有不同中心和形状的路点、和/或不与所述USS空域模型中的一个或多个路点重叠的路点。对于第二种情况，所述USS可以使用重叠的路点。对于第三种情况，如果USS处于合法飞行区域中，则USS可以在其空域模型中创建新路点。如果来自所述请求的路点阻挡了USS管理的空域模型的现有路径，则USS可以通过在其之间添加路点来将路径分成两条。对路点的限制可以由于许多原因而被应用于空域模型，例如，地理围栏区域、具有高风暴概率的地点、具有高人聚集概率的地点等。

可以检查空域区段属性。对于给定空域区域S_n＝(U_n,V_n)，USS可以预先选择区域的子集S’_n，其中所有区段中路点和路径的属性满足所述任务计划请求中的UAS能力和任务属性。可以检查以下空域属性以将空域区段预先选择到S_n。

给定所述SOV，如果路径v_i,j的体积和路点u_i,u_j的体积大于SOV，则可以将区段s_i,j预先选择到S’_n。SOV的半径R_s可以小于路径的半径w_i,j和路点的半径r_i,r_j。

如果区段RNP大于UAS针对所述任务的RNP能力，则该区段可被预先选择到S’_n。如果空域区域中的区段内的所有路点和路径都被USS标记为具有DAA能力，则该区段可以是具有DAA能力的。出于许多原因，例如天气条件、地形条件和边缘资源能力，可以将所述区段中的路点和路径标记为具有DAA能力。如果区段不具有DAA能力，则所述SOV可以更大，因为在确定SOV大小时可能不考虑DAA。

如果区段的共享性等级X小于所述请求消息中的任务属性的共享性等级，则USS可以从S_n’排除路径v_i,j。空域区域中的区段可以由USS基于许多原因(包括路径优先级、天气条件、地理围栏和隐私)而被指定为具有共享性等级X。

如果D_s小于所述请求中的任务属性中指定的延迟容限值，则USS可以在实时操作中预先选择具有延迟方差D_s的区段s_i,j。可以从历史操作的统计中获得区段s_i,j的延迟方差。

USS可预先选择满足所述请求中所指定的任务类型的优先级的区段s_i,j。例如，捷径区段可以被允许用于警察UAS，但是通常禁止用于非紧急UAS。

可以选择用于任务的4D路线。USS可能需要在管理区域S_n中的预先选择的子集S’_n＝(U_n,V_n)上找到一个或多个4D路线，其可能包含满足P_k的要求的空域区段。

4D路线可以是合格的。如果P_k满足以下要求，则4D路线Q_k＝{s_i,j,k,t_i,j}可以是合格的以用作用于任务的路线。P_k中的每个路点u_l,k可以是区段s_i,j,k中的路点。P_k中的路点u_i,k的访问时间tv_i,k和时段td_i,k可以满足进入路径的结束时间ts_l,i,k≤tv_i,k和外出路径的开始时间ts_i,j,k≤tv_i,k+td_i,k。

可以对4D可用空域执行能力检查。如果空域区段s_i,j,k中的每条路径的容量可以容纳为任何给定时间的所有任务选择的UAS(即，该区段中的飞行的总分离容量可以不超过总容量)，则该空域区段s_i,j,k可以被选择为Q_k中的有效区段。

4D路径容量检查可以被表达为：

∑_kSOV_k*step(te_i,j,k–ts_i,j,k)≤|v_i,j|. 公式(1)

公式1可以在任何时间min(ts_i,j,k)≤t≤max(te_i,j,k)内成立。路线指派的细节可能引入更多的约束。例如，每个区段可包含多条航道，并且每条航道可用于UAS以相同巡航速度飞行。该巡航速度可确定航道的吞吐量，这可对ts_i,j,k和te_i,j,k施加进一步的约束条件。假设巡航速度为S_m且区段长度为D_m，则：

te_i,j,k＝ts_i,j,k+D_m/S_m. 公式(2)

SOV_k可以是任务k的UAS的安全操作量。它可以取决于所选择的区段的巡航速度。为了最大容量利用，USS可以指派尽可能快的巡航速度，但是其小于和/或等于对于区段中的任何给定航道给出最大吞吐量的最佳速度。该巡航速度可由最慢UAS的最大速度限制。

如果路点也具有容量限制，则在任何给定时间该路点中的UAS的总数可能小于该路点的容量。

4D路点能力检查可以被表达为：

∑_kSOV_k*step(te_j,i,k-ts_i,l,k)≤|u_i|. 公式(3)

对于任务k，在路点i，UAS在该路点中的持续时间可以为从te_j,i,k(即，进入路径的结束时间v_j,i)到ts_i,l,k(即，外出路径的开始时间v_i,l)。对于S_n’中的每个空域区段s_i,j,k，可以满足公式2和公式3的条件。

4D任务区段
	区段ID
任务ID
	路点,/*4D*/
路径,/*4D*/
	安全操作量
空域属性

表40：4D任务区段

4D任务路线
	路线ID
任务ID
	区段,/*4D*/
安全操作量
	空域属性

表41：4D任务路线

空域容量可以由多个USS共享。空域可以由多个USS管理。虽然空域的体积可以相同，但是每个USS允许的容量可以仅是总容量的一部分。USS z可以仅获得有关任务k的一个或多个空域中的路点和路径的部分容量。在公式1和公式3中，|v_i,j|和|u_i|可以仅表示由USS z管理的空域体积的容量的一部分。UAS x或UAS操作者y可以仅订阅给定空域区域和给定任务的一个USS。

表40包含4D任务区段序列{s_i,j}。由于对于任务可能存在多个合格路线，所以可以在所述任务下向一任务路线给予唯一ID。所述安全操作量(SOV)可指示所述任务需要的空间资源，其可为时间、速度、天气和其它条件的函数。可针对默认值给出总体空域属性集合。除非较低层空域单元具有不同的空域属性，否则可以使用默认值。

每个4D任务区段s_i,j可以具有满足Mission_Planning_Request中的P_k的要求的多个4D路径和4D路点。

可以将唯一ID赋予任务区段，以区分具有不同路径但具有相同的开始和结束路点的重叠区段。任务区段可以使用其所属的任务路线Q_k下的唯一索引号来引用。索引0可以表示特殊的区段，即，它所属的区域，其中所有路点和路径都在该区域中。

任务区段可以用于对针对给定任务k具有相同空域属性的一组路点和路径进行分组。该任务区段可特定于一任务路线且可能不被独立用于其他任务路线。

USS可以选择5D任务路线。对于受管理的空域，USS可以识别可用的网络接入节点(例如，e节点B)并且可以记录网络资源可用性。USS可以经由上述网络资源请求过程来检查所述网络资源可用性。该过程可以包括一个或多个以下步骤。

可以通过请求每个网络接入节点在给定时段内的总资源可用性来检查资源可用性。该可用性可以被呈现为基于统计的暂定值、或基于UTM服务和/或UAS应用的实时预测的确定值。返回值可以作为可用资源而被存储在相应的接入节点记录中。

接入节点可以基于可服务性测量而被映射到空域单元。可以为每个空域单元选择最佳接入节点集。相应的e节点B ID可以被存储为所述空域单元的网络资源。

可为任务预留网络资源。对于给定的任务路线，在该路线上的每个空域单元处的网络资源要求可以链接到一个接入节点记录作为C2预留和/或应用预留条目。空域的网络资源要求可以被分成多个部分，并且链接到多个接入节点记录。

USS可以接收基于统计数据的关于可用资源的粗略估计。其可将资源预留链接到所述接入节点，但可能实际上不实时地将资源预留发送到接该入节点以用于给定任务。所述USS可在任务正计划时向接入节点发送网络资源请求以实时地预留用于给定任务的网络资源。

网络接入点
	e节点B ID
可用资源
	C2预留
应用预留

表42：网络接入节点(e节点B)

可以为任务选择5D路线。USS z可以检查预先选择的空域区段集合S’_n中的每个空域区段s_i,j,k处的网络资源可用性。该网络资源可用性可以是时变的，例如，在UTM和UAS应用的高峰时间，容量可能较小。需要大数据有效载荷用于视频监视的任务可能需要在清晨执行。

5D路线可以是合格的。USS确定在每个空域区段s_i,j,k处为UAS准许的网络资源R_i,j,k。

Q_k＝{s_i,j,k,(ts_i,j,k,te_i,j,k),R_i,j,k,}. 公式(4)

通常，网络资源R_i,j,k＝(r_i,k,r_(i,j),k,r_j,k)可以包括分别为路点u_i,k、路径v_i,j,k和路点u_j,k准许的资源。每个路点的准许资源可以满足任务计划请求中路点集合P_k中所需的资源。

所述网络资源可以作为但不限于一个或多个以下度量的组合来测量：平均数据速率、峰值数据速率、延迟约束、分组丢失率和优先级。作为示例，r_i,k可以被定义为在路点u_i处的元组(R_ave,P_eak,T_d)_i,k的函数，该元组包含平均数据速率、峰值数据速率和延迟值。所述UTM命令和控制(C2)功能可能需要具有低T_d和低R_ave/P_eak的资源分配，而视频监控应用可能需要具有高R_ave/P_eak但放松的T_d的资源分配。

可以检查网络容量。假设路点u_i处的总网络资源是r_i＝(R_ave)_i,(P_eak)_i,(Td)_i)，并且在路径v_i,j上是r_i,j＝(R_ave)_I,j,(P_eak)_I,j,(Td)_I,j，则对于路点，可以满足以下公式：

∑_k(R_ave)_i,k*step(te_j,i,k-ts_i,l,k)≤(R_ave)_i,以及

∑_k(P_eak)_i,k*step(te_j,i,k-ts_i,l,k)≤(P_eak)_i,以及

对于所有i，(T_d)_i<(T_d)_I,k 公式(5)

以及对于路径：

∑_k(R_ave)_i,j,k*step(te_i,j,k–ts_i,j,k)≤(R_ave)_i,j,以及

∑_k(P_eak)_i,k*step(te_i,j,k–ts_i,j,k)<(P_eak)_i,以及

对于所有(i,j)，(T_d)_i,j,k<(T_d)_i,j. 公式(6)

在任何给定路点或路径处针对所有任务的所有所分配网络资源的总和可能不超过网络操作者在给定时间以及路点和路径位置所提供的总容量。也就是说，所述平均数据速率和峰值数据速率都可能不大于网络容量。延迟保证可能小于P_k中的每个路点的所需值。

表43示出了5D任务路线，其可以与4D任务路线的不同之处在于，其包含如表44所示的5D任务区段的序列。所述5D任务路线还可以包括作为路线中的所有区段的默认值的路线级网络资源。

5D任务路线
	路线ID
任务ID
	任务区段,/*5D*/
网络资源
	安全操作量
空域属性

表43：5D任务路线

5D任务区段
	ID
区域ID
	任务路点,/*4D*/
任务路径,/*4D*/
	安全操作量
网络资源,/*第5D*/
	空域属性

表44：5D任务区段

所述5D任务区段可以包含5D路点和路径。所述5D任务区段可以添加区段级网络资源作为5D路点和路径中的网络资源的默认值。

现在参考图13，该图示出了可以在UTM系统中使用的示例UAS 200。该UAS 200可以是具有在没有导航员的情况下飞行的能力的任何类型的常规空中运载工具。所述UAS 200可以是固定翼无人机、多旋翼无人机、单旋翼无人机、充气式无人机或混合无人机。所述UAS200被图示为四推进器无人机，但是可以使用能够在预期部署区域内飞行的任何无人机配置。所述UAS 200可以具有电子处理电路，该电子处理电路被配置成执行机器指令以执行本文所述的任务。所述UAS 200可以例如使用短程或远程无线通信协议(例如包括WiFi、WiMAX、蓝牙、SIFOX、3G、4G、LTE或例如使用公共可用频率的其他协议)在飞行期间与UTM和/或其它UAS无线通信。

所述UAS 200可具有不同量的处理能力，但至少包括足以飞行的处理能力，并且还包括通常与UAV相关联的部件，诸如推进装置，例如由马达204驱动的一个或多个推进器202、电源134、一个或多个相机206以及控制电路210。该控制电路210可包括飞行相关传感器、电子器件和软件以及通信电子器件(包括用于远程或半自主控制的无线双向通信)，但UAS 200可实现为完全自主。

所述控制电路210可以包括根据预期任务执行飞行所必需的电子器件，无论该预期任务是远程导航的、半自主还是完全自主的。所述控制电路210中的电子器件可以与上面参考图1B描述的WTRU 102的电子器件相似。所述电子器件可包括一个或多个处理器118、一个或多个收发信机120、一个或多个天线122、GPS芯片组136等。

尽管上述按照特定组合描述了特征和元素，但是本领域技术人员将理解的是每个特征或元素可以被单独使用或以与其它特征和元素的任何组合来使用。此外，于此描述的方法可以在嵌入在计算机可读介质中由计算机或处理器执行的计算机程序、软件或固件中实施。非暂时性计算机可读媒体的示例包括但不限于只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、寄存器、缓冲存储器、半导体存储设备、诸如内部硬盘和可移除磁盘之类的磁媒体、磁光媒体、以及诸如CD-ROM碟片和数字多用途碟片(DVD)之类的光媒体。与软件相关联的处理器可以用于实施在WTRU、UE、终端、基站、RNC或任意主计算机中使用的射频收发信机。

Claims (10)

1.一种无人驾驶航空系统，所述无人驾驶航空系统被配置为执行由无人驾驶航空系统业务管理系统计划的任务，所述无人驾驶航空系统包括：

一个或多个由马达驱动的推进器；

天线；以及

处理器，其操作地耦合到所述天线；

所述天线和所述处理器被配置为从所述无人驾驶航空系统业务管理系统接收任务计划响应消息，所述任务计划响应消息包括空域中的一系列路点、针对所述路点中的每一个路点的动态所需导航性能值和动态路径符合简档、以及关于一个或多个触发事件的配置；以及

所述天线和处理器还被配置为在一个或多个时间间隔中至少监视所述所需导航性能值，以确定所述一个或多个触发事件中的触发事件是否发生；

所述天线和所述处理器被配置为在确定所述触发事件已经发生时，向所述无人驾驶航空系统业务管理系统发送路径符合状态报告，所述路径符合状态报告指示对所述路径符合简档中指定的一个或多个参数的符合。

2.根据权利要求1所述的无人驾驶航空系统，其中所述触发事件包括当前时间间隔中的所需导航性能值和偏移比一个或更多个先前时间间隔中的所需导航性能值偏离超过阈值。

3.根据权利要求1所述的无人驾驶航空系统，其中所述触发事件包括无导航事件的持续时间超过阈值持续时间，在所述无导航事件中，所述无人驾驶航空系统不向所述无人驾驶航空系统业务管理系统报告。

4.根据权利要求1所述的无人驾驶航空系统，其中所述触发事件包括连续的无导航事件之间的持续时间下降到阈值持续时间以下，在所述连续的无导航事件中，所述无人驾驶航空系统不向所述无人驾驶航空系统业务管理系统报告。

5.根据权利要求1所述的无人驾驶航空系统，其中所述触发事件包括当前时间间隔的所需导航性能误差超过一个或更多个先前时间间隔的平均所需导航性能误差一阈值误差值。

6.根据权利要求1所述的无人驾驶航空系统，其中所述触发事件包括当前时间间隔的所需导航性能误差超过阈值的次数超过配置次数。

7.根据权利要求1所述的无人驾驶航空系统，其中所述触发事件包括所述无人驾驶航空系统的所需导航性能误差的绝对值超过阈值误差值。

8.根据权利要求1所述的无人驾驶航空系统，其中所述一个或更多个触发事件被包括在所述路径符合简档中。

9.根据权利要求1所述的无人驾驶航空系统，其中所述任务计划响应消息基于由所述无人驾驶航空系统通过第一接口发送的任务计划请求而被生成。

10.根据权利要求1所述的无人驾驶航空系统，其中所述任务计划响应消息基于由无人驾驶航空系统操作者通过第二接口发送的任务计划请求而被生成。

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