ISO 23629-52023 无人机交通管理（UTM）.第5部分UTM功能结构标准立项发展报告

无人机交通管理（UTM）第5部分：UTM功能结构标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:UASTrafficManagement(UTM)—Part5:UTMFunctionalStructure摘要关键词：无人机交通管理；UTM功能结构；国际标准化；低空经济；空中交通服务；互操作性；融合空域Keywords:UASTrafficManagement;UTMFunctionalStructure;InternationalStandardization;Low-altitudeEconomy;AirTrafficServices;Interoperability;IntegratedAirspace一、引言1.1研究背景近年来，全球无人机产业呈现爆炸式增长态势。据国际民航组织（ICAO）预测，到2030年全球无人机市场规模将超过千亿美元，无人机运行架次将数以亿计。与传统有人航空不同，无人机运行呈现出"高密度、低高度、大范围、多场景"的显著特征，传统空中交通管理（ATM）体系在响应速度、服务粒度、自动化程度等方面难以满足无人机运行管理的需求。为此，国际社会普遍认识到需要构建一套区别于传统ATM的无人机交通管理体系，即UTM（UASTrafficManagement）体系。UTM概念最早由美国国家航空航天局（NASA）于2015年提出，旨在为低空无人机运行提供一种非管制性的、基于服务的交通管理框架。此后，欧洲、日本、新加坡等国家和地区相继开展了UTM系统的研发与试验。然而，由于缺乏统一的国际标准，各国UTM系统在功能架构、数据模型、接口协议等方面存在显著差异，严重制约了跨境运行和系统间的互操作性。1.2标准立项的必要性ISO23629系列标准正是在这一背景下启动制定的。作为该系列的第5部分，ISO23629-5聚焦于UTM功能结构这一核心命题，其立项必要性体现在以下几个方面：第一，统一功能架构的需要。各国UTM建设方案各异，有的采用集中式架构，有的采用分布式架构，功能模块划分也不尽相同，亟需一个国际公认的功能结构框架加以规范。第二，保障互操作性的前提。只有明确了各功能模块的边界、职责和交互关系，才能确保不同厂商、不同国家建设的UTM系统之间实现互联互通。第三，支撑安全监管的基础。清晰的功能结构有助于明确各方安全责任边界，为适航审定、运行审批和安全监管提供技术依据。第四，促进产业健康发展的保障。统一的功能结构标准能够降低系统集成成本，避免重复建设，引导产业链上下游协同发展。二、标准编制概况2.1编制机构与工作流程ISO23629-5:2023由国际标准化组织航空航天器与航天器分技术委员会（ISO/TC20/SC16）归口管理。ISO/TC20是ISO下设的负责航空航天器标准化的技术委员会，其第16分委会（SC16）专门负责无人驾驶航空器系统的标准化工作。SC16下设多个工作组（WG），其中负责UTM标准化的工作组汇集了来自美国、中国、法国、德国、日本、韩国、新加坡等成员国的专家代表。该标准的编制遵循ISO国际标准制定程序，经历了以下几个关键阶段：-预研阶段（NWIP）：提出新工作项目提案，经成员国投票表决通过；-工作草案（WD）：工作组内部起草讨论，形成初始文本；-委员会草案（CD）：提交分委会审议，征求各成员国意见；-国际标准草案（DIS）：公开征求意见，进行正式投票；-最终国际标准草案（FDIS）：终稿审议及投票；-正式发布（IS）：经ISO中央秘书处批准发布。2.2编制时间线ISO23629-5的编制工作经历了充分的研讨和反复的修订过程。从最初的标准提案到最终的正式发布，历时约三年时间。编制过程中，工作组充分考虑各国UTM建设实践经验的差异，广泛征求了来自民航管理部门、空管运行机构、无人机制造商、技术服务提供商、科研院所等各方的意见，对标准文本进行了多轮修改和完善。三、标准主要内容3.1标准定位与适用范围ISO23629-5:2023是ISO23629《无人机交通管理（UTM）》系列标准中的核心组成部分。该系列标准整体框架如下：-ISO23629-1：通用术语和定义-ISO23629-2：UTM服务与角色-ISO23629-3：UTM数据交换要求-ISO23629-4：UTM与ATM接口规范-ISO23629-5：UTM功能结构-ISO23629-6：UTM系统性能要求-ISO23629-7：UTM安全与网络安全要求ISO23629-5主要适用于UTM系统的规划、设计、建设、运行和评估，为UTM系统架构师、设计人员、建设单位和运行管理方提供功能层面的顶层设计指南。标准涵盖了UTM系统应具备的全部功能域及其子功能，明确了功能模块之间的信息交互关系，并定义了功能实现的性能等级要求。3.2UTM功能结构总体框架标准将UTM系统功能结构划分为四个层级：（1）战略层功能战略层功能主要面向飞行任务的前期规划与审批，包括：-空域态势感知与容量评估-飞行计划申报与审批-空域使用冲突检测与消解-飞行优先级判定与资源分配-飞行前风险评估（2）战术层功能战术层功能负责飞行实施过程中的动态管理与协调，包括：-实时飞行跟踪与监视-动态空域态势感知与发布-飞行冲突实时探测与告警-动态改航建议与指令-应急事件响应与处置（3）运行支持功能运行支持功能为UTM系统正常运行提供必要的基础性服务，包括：-气象信息服务-通信链路管理-导航与定位服务-地理围栏服务-飞行数据记录与回放-身份识别与认证（4）协同交互功能协同交互功能保障UTM系统与外部系统的互联互通，包括：-与空中交通服务（ATS）系统的接口-与机场运行系统的接口-与无人机运行人的接口-与管制单位的接口-与应急管理系统的接口3.3功能模块间交互关系标准详细定义了各功能模块之间以及UTM系统与外部系统之间的交互关系。主要交互关系包括：-飞行计划信息流：飞行计划申报→空域评估与审批→计划发布与分发→动态更新与变更；-监视信息流：无人机位置报告→实时轨迹融合→冲突探测→告警输出→处置建议；-态势信息流：空域态势采集→信息融合与处理→态势产品生成→多渠道分发；-应急信息流：异常事件检测→事件分级→应急响应→事后分析。3.4功能性能要求针对每一功能模块，标准给出了相应的性能要求，包括：-时效性要求：如飞行计划审批时限、冲突告警延迟等-可靠性要求：如系统可用率、数据完整率等-容量要求：如可同时管理的无人机数量-精度要求：如位置报告精度、冲突探测精度等四、标准创新点与技术特点4.1提出的创新性功能框架ISO23629-5:2023在功能架构设计上实现了多项创新。首先，该标准提出了一种分层协同的功能框架，将战略规划、战术管理、运行支持和协同交互四个功能域有机整合，既保证了功能的完整性，又保持了模块间的松耦合关系，便于各国根据自身实际进行选择性实施。其次，标准首次在ISO层面明确了UTM与ATM之间的功能边界和接口关系，为融合空域管理提供了关键依据。4.2对现有UTM系统设计的规范作用标准充分吸收了全球主要UTM试验项目的实践经验。美国的LAANC系统、欧洲的U-space框架、中国的民用无人驾驶航空器综合管理平台（UOM）等均为标准编制提供了重要的实践参考。标准在功能模块划分的粒度、功能间接口的定义等方面充分考虑了兼容性需求，力求在不限制技术创新的前提下提供统一的功能框架约束。4.3与国际民航组织框架的衔接标准与ICAO发布的《无人机交通管理框架》（UTMFramework）保持了高度一致。同时，标准在术语使用、概念定义等方面注意与ICAODoc9971（《无人驾驶航空器系统》）等文件相协调，确保标准在国际民航治理体系中的兼容性和可执行性。五、标准推广应用价值5.1对各国UTM建设的指导作用ISO23629-5:2023为各国UTM系统建设提供了顶层功能蓝图。无论是正在规划UTM系统的新興国家，还是已有一定建设基础的发达国家，均可依据该标准进行系统架构设计、功能需求分析、建设方案评估和运行效能考核。特别是对于尚未形成成熟UTM方案的国家，该标准提供了"即插即用"的功能参考框架，可大幅缩短系统规划论证周期。5.2对UTM产业生态的促进作用标准的发布有利于形成统一的功能需求描述语言，打破不同厂商之间的信息壁垒，促进UTM产业链上下游的协同发展。系统集成商可以依据标准进行产品设计，无人机制造商可以按照标准接口开发机载设备，通信服务商可以参照标准规划基础设施部署，检验检测机构可以依据标准开展符合性测试。5.3对国际互认互通的支撑作用在跨境无人机运行场景日益增多的趋势下，UTM系统间的互操作性已成为国际民航治理的重要议题。ISO23629-5通过统一功能结构，为各国UTM系统之间实现对等互认、数据交换和协同运行奠定了技术基础，有助于推动形成全球一体化的无人机运行管理体系。六、负责单位介绍中国电子技术标准化研究院中国电子技术标准化研究院（电子标准院，CESI）是中国工业和信息化部直属事业单位，创建于1963年，是从事电子信息技术领域标准化研究的国家级科研机构。作为全国航空电子过程管理标准化技术委员会（SAC/TC242）的秘书处单位，电子标准院深度参与了ISO/TC20/SC16框架下的多项国际标准制定工作，在无人机系统术语定义、分类分级、检测评估、UTM功能架构等领域积累了丰富的研究经验和技术储备。在ISO23629-5:2023的编制过程中，电子标准院组织国内相关产学研用单位组成中国专家团队，全程深度参与标准各阶段草案的编制与审议。中国专家组结合国内民用无人驾驶航空试验基地（试验区）建设经验和UTM系统研发现状，在标准的功能模块边界界定、运行支持功能设计、与现有航空信息系统接口等关键条款的讨论中提出了多项具有建设性的技术提案，多项内容被标准采纳。同时，电子标准院承担了该标准的国内对口技术归口工作，组织多轮国内研讨和意见征集，确保了标准制定过程中中国立场和产业诉求的有效表达。此外，电子标准院还积极推动ISO23629系列标准在我国的转化应用，组织编制配套的行业标准和团体标准，开展标准宣贯培训活动，指导国内UTM系统建设单位的方案设计工作，为我国低空经济健康有序发展提供了坚实的标准化技术支撑。七、结论与展望7.1总结ISO23629-5:2023《无人机交通管理（UTM）第5部分：UTM功能结构》作为国际UTM标准化领域的核心成果，首次在ISO层面系统定义了UTM系统的功能框架和功能模块间交互关系。该标准的发布实施，有效弥合了全球UTM建设方案在功能层面各自为政的碎片化局面，为各国建立安全、高效、协同的无人机运行管理体系提供了统一的技术基线和设计蓝图。标准所确立的分层功能结构模型、模块化设计理念以及与ATM体系的功能协同关系，为后续各专项标准（数据交换、系统性能、网络安全等）的制定奠定了坚实的框架基础。7.2展望展望未来，随着城市空中交通（UAM）和电动垂直起降飞行器（eVTOL）等新型航空业态的加速涌现，UTM系统的功能范畴将持续扩展。ISO23629系列标准体系还将面临以下发展方向：一是适应自主飞行和人工智能技术的深度应用，完善自主运行场景下UTM功能需求；二是面向有人无人融合运行的深化需求，进一步细化UTM与ATM的协同运行功能；三是结合各国UTM部署实践中的新发现、新问题，适时开展标准的修订和扩展工作。可以预见，ISO23629-5:2023将在全球UTM系统建设进程中发挥重要的奠基性和引领性作用，为构建安全、高效、包容、可持续的国际无人机交通管理体系贡献关键力量。参考文献[1]ISO23629-5:2023,UAStrafficmanagement(UTM)—Part5:UTMfunctionalstructure[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2023.[2]InternationalCivilAviationOrganization(ICAO).UnmannedAircraftSystemsTrafficManagement(UTM)—ACommonFrameworkwithCorePrinciplesforGlobalHarmonization(Doc10077)[R].Montreal:ICAO,2022.[3]SESARJointUndertaking.U-spaceConceptofOperations[R].Brussels:SESARJU,2023.[4]FederalAviationAdministration(FAA).UASTrafficManagement(UTM)ConceptofOperati