过去两天，我们分享了“国际低空经济发展生态探秘"系列专访文章之①和②，在业内引起了强烈反响，许多朋友询问中国的解决方案是什么，今天让我们继续来探究下。
丁元沅博士简介：
信天智行（天津）航空科技有限公司创始人/CEO；北航本硕，师从航空交通工程技术专家张军院士；美国德州农工大学Ph.D航空工程博士。先后就职于美国多家知名航空企业，在美国工作期间分别作为S-TEC Corporation（现为穆格）和GARMIN的公司代表作为RTCA SC-220成员，为自动飞行制导和控制系统(RTCA DO-335/DO-336)技术标准的制定做出贡献。六
二十年磨一剑，
无论战略还是技术，
都可以发声的机载航电！
中经总网王文慧：您是什么原因回国，回国后的经历给我们介绍一下吧。（上一篇内容，见《国际低空经济发展生态探秘•专访② 》）丁元沅：我在美国工作过的几家公司，像佳明、穆格都是国际上通航机载航电、尤其是自飞控的头部公司。佳明公司生产的机载航电在美国整个通航驾驶舱里面，占60%的市场份额。咱们国家是2008年底的时候，空管委第一次低空开放，2012年我被感召回来加入霍尼韦尔，霍尼韦尔就想在国内，针对咱们中国的低空开放做一个低成本的综合驾驶舱，也就是结合霍尼韦尔在通航市场的Bendix King航电产品线和针对中国低空运营特点的定制化机载航电系统的组合。2017年我加入美国柯林斯的一家合资公司，这个公司是做D级模拟机的，是地面的一个特别大的飞行培训设备公司，担任总经理和首席技术官。其实从整个我的学习和职业生涯可以看出来，本硕专注于大民航的空管并且配合导师做一些具体项目，在美读博期间进入核心设备的理论学习，技术学生生涯后进入了工业界也是航空产业比较核心的一环机载航电领域。我自己觉得十分幸运，从理论到实践，从空中到机载到地面再回归机载，比较完整的航空产业链职业生涯。后来萌生了创业的想法，虽然大家都认为我做飞控是最合适，可我还是选择做一个创新的航电系统——自主飞行系统。你可以把它理解成，相当于汽车上面级别最高的自动驾驶，相当于L4级别、甚至L5级别的自动驾驶。
丁元沅：正好借助王老师的平台，说明一下这个自主飞行系统和飞控的关系。其实挺简单，相当于有这么几架飞机，假如“我”代表自主飞行系统，“我”会告诉“你们”这几架飞机，你飞第一个，他飞第二个，她飞第三个，中间保持的距离要这么远，这就是“我”做的事，“我”把你们调度好了。或者说，假如这个圈儿里面有十架飞机，都装了我这个系统，系统就能让这十架飞机互相协同，按照“我”的算法和调度来合理的飞，这个圈里的每架飞机都知道其它九架飞机的状态，这就是自主飞行系统做的事。不同的机型都可以安装这个系统。再举个例子，假如一个机队，有几架飞机同时在飞，这一架是亿航多旋翼，飞的比较慢，后面跟着一个峰飞复合翼的，飞的比较快，这时机载系统就会“商量”，“咱们（亿航和峰飞）这么调一下行吗？你先降落...”，最后你会发现这一个机队合起来的效率会提高。我们就是做一个这样的系统。这是在多机协同的战略层级，提升机队的运行效率。中经总网王文慧：战术层次这个自主飞行系统可以干什么？丁元沅：就是要保障安全的距离。还是刚才的机队，现在峰飞不是变成第一个吗，亿航变成第二个，御风未来第三，他们中间隔着3公里、5公里，亿航的“自主飞行系统”就会“告诉”御风未来的“自主飞行系统”说：“你现在要和我保持5公里，这是我给你的指令，你不能飞的太快”。那御风未来的“自主飞行系统”就会看着说：“我现在跟你没有5公里了，只有4.9公里”。这个时候御风未来的“自主飞行系统”会说：“我速度调慢一点”。这是自主飞行系统在战术层面的智能，比如御风未来为了和亿航保持5公里距离，需要把速度速度从200节降到180节，这就可以交给我们传统意义的自飞控来执行了。不管是自飞控里面和下游伺服系统耦合的自动驾驶仪（Autopilot）的自动控制，还是说飞行指引仪（Flight Director）提供给飞行员照着飞的辅助指令。传统自飞控是在机动层面的单机智能，只管自己的。中经总网王文慧：这么说来，自主飞行系统确实比传统意义的“自飞控”系统技高一筹。丁元沅：目前国内仅有我们信天智行在开发这个系统，国际上是有竞品的，美国有五家，欧洲有一家。首先我认为他们适航进度不比我们快太多。因为我们明年春节之前就想开适航的项目，国际竞品基本上都是2023年4、5月份在当地的局方提交适航。其次，是因为整个的算法基于我的博士论文，从起源上来说，我2006年、2007年就在研究这个事，我认为我们的这个更超前一些，我的博士论文在基础知识进行升华之后，解决了这个问题，并且得到了美国航天局的资助。中经总网王文慧：您是如何得到了美国航天局的资助，可以详细介绍一下吗？丁元沅：有一段时间，美国宇航局做了一个科研的项目叫做Small Aircraft Transportation System，就是小型飞机的运输系统。目的是要改变传统民航的中央辐射型（Hub-and-Spoke）的运输模式。要知道当时美国出现了一个问题，举例来说，现在我如果要从迈阿密飞到旁边的卫星城芝加哥，我得先从这个卫星城开车到迈阿密，因为迈阿密是一个中心（Hub），然后再坐民航飞机到芝加哥，这是另一个中心了，再从芝加哥开车到芝加哥旁边的一个卫星城，这就是中央辐射型的运输模式。那它其实效率不高，实际上这两个卫星城都是有通航机场的，为什么不能通过通航去完成点到点的运输呢？好，这个需求提出来了，但在实现上，就发现有一个效率上的问题，美国的通航机场有这么多，但很多通航机场是没有空管的，也没有雷达，要保证安全，怎么办呢？那就用程序管制。比如说机场本来一个小时可以落五六架飞机，但是要保证你绝对的安全，就给你开一个小时的时间窗口，接下来这一个小时都是你的，尽管你执行飞行起落也许只需要15分钟。由于飞机不够智能，地面上又没有指挥的空管，我们就想了一个这样的方法，为什么不能让飞机更智能一点？我在飞机上装一个这样的系统，能够让飞机和飞机之间通讯，能够让飞机知道我的兄弟姊妹都在哪，那飞机之间就是可以商量着来。所以基于这样的一个原因，就能够把整个通航机场的吞吐率提高很多。中经总网王文慧：其实这有一个特殊的条件，就是飞机量足够大，而且人家允许就这样做。丁元沅：是的，现在对标，为什么我确实要给咱们国家局方鼓掌呢？这一次我们低空经济的开放，和上次（2008年—2009年）有一个区别，当时的通航开放，就有一个空域的划设。我那时在霍尼韦尔，当时咱们国家空域划设建议叫做管制空域、监视空域和报告空域。管制空域就是在繁忙民航机场周围，监视空域可能会在小一些的民航机场周围，报告空域在其它的空域。那你会发现某个通航飞机要从机场a飞到机场b，可能要穿越管制空域、监视空域和报告空域，那我到底是按照什么样的机载设备要求去做这个事？我只能按照最高配了，因为我得穿越管制空域。但你看这次空域划设就跟国际接轨了，跟ICAO空域分类划设标准接轨了，你看这个E类（空域）G类（空域）W类（空域），W类（空域）一般真高120米以下。（《国家空域基础分类方法》正式发布）在美国，尤其G类（空域），就是非管制空域的。那么你会发现这个G类的空域，它基本上可以达到真高300米，甚至在对我们121部民航公共运输无影响的空域，有可能到6千米平均海平面高度，把这个空域分层了。如果有这样的空域分层，再加上一定的空中走廊，你会发现，现在从某个新航空器的垂直起降，机场a到b，也许就只通过一种类型的空域，就是G类空域。那我这最低机载设备要求就特别好定了，一种类型的空域，同样的设备要求，就特别靠谱。所以我觉得，由于有了G和W类这两种非管制空域类型之后，现在，首先这些低空运营的航空器就能飞起来。那么我就觉得这是靠谱的，只要一飞起来，后面你会发现，就有点像之前美国通航要求我们做的科研面临的问题。G类空域既然叫做非管制空域，后面这里面的航空器是不是会越来越多？地面虽然开始会有空管的低空监管，但是慢慢的，会不会希望让你的航空器越来越智能？那我觉得场景就很接近了。当航空器越来越智能的时候，你是不是希望你的航空器能够说“大家商量着来”，在战略层级有一个多机协同的智能，在战术升级还要让飞机跟飞机之间保持这样的间隔，机动层级的执行就可以交给自飞控了。当我已经把它从战略层级解析到战术层级，再解析到机动层级的时候，我就跟自飞控供应商商量好了，把我的指令接口告诉你，互相商量好，你执行就行了。中经总网王文慧：我现在想为你鼓掌，四年的博士论文没白努力，近20年的经历更让你的思想和技术成熟了。丁元沅：我觉得有两个层面，很简单的说，就是我提供了这样的机载系统，在安全上把了一个关，就是说在低空飞行上，首先用了一个更智能的机器，从整个机器的可靠性的程度上来说，能够运营更安全；从更简化的人机界面的程度上来说，我会让飞行员更加容易操纵。我们做的自主飞行系统也是有阶段的，最开始的阶段是基于简化飞行操纵理念的机载自主飞行辅助系统，如果足够智能的话，我就出一个简单的指令给飞行员说，你跟着他，然后我还给你一个命令的信标，你会在你的主显示上有一个十字架，你还可以手飞。但是你现在只需要做一件事儿，就盯着那个十字架就行。中经总网王文慧：您说这个，我想起当初学汽车驾照的经历，刚开车的时候就想着身边有个教练告诉我，指点我。您这个就相当于旁边有个经验丰富的教练或者一个保镖。丁元沅：保镖这个词更好，既保安全又保效率。您举的这个例子特别好，在学开车的时候，你旁边的教员更多是一个辅助的，到应急的情况是保安全，紧急时我给你拉一下手刹，平时就是陪驾。等你拿到驾驶本时，还不敢上路，如果要雇一个陪驾的话就敢上路了。所以，可以从这些方面的角度来理解我们的自动飞行辅助系统。接下来我有个最重要的一点，借着这个专访说一下。我真的是受中国航空领域的前辈、老领导们的感召，尤其是健局，我觉得我们也应该需要重视国际化。首先基于自身，我觉得我们国家局方在无人驾驶航空器的规章体系建设上全面整体，自顶向下的路径十分清晰，相对于EASA（欧洲局方）和FAA（美国局方），当然有我们的产业支撑基础上。在这样的情况下，我们现在做这个开拓性的机载自主飞行辅助系统，国内外都没有系统/设备级的技术标准规定（CTSO/TSO），那么做适航的产品一定要有标准化的概念，所以我们公司正在做两件事。第一个有点像亿航这样，因为亿航是第一个新的航空器获TC，没有样板，它得有专用条件，那我也会有一个叫机载自主飞行系统的专用条件，开这个适航项目。同时我们也要配合局方，现在已经跟航科院和民航大学在探讨机载自主飞行系统的标准化路径：激进些，我们是不是能够先做一个中国的、机载的、自主飞行系统这个标准设备的CTSO。稳妥些，我们会考考虑先通过技术白皮书的形式统一认知，然后依托国内有影响力的产业协会做一个团体标准。中经总网王文慧：就是说您的这个技术是否可行，还得需要得到适航认证？丁元沅：首先专用条件这条路径已经够用了，但是我们享有标准化的思路，就是希望整个低空经济，尤其是这个配套的，我们的一些业内的友商、合作伙伴，一块来做这些事儿，以后不止是我们信天智行的自主飞行系统，别的公司的自主飞行系统，也都能按照这种的标准去做这件事。就好像机载防撞，有霍尼韦尔的，有柯林斯的，也有佳明的。总的来说，我觉得在针对低空经济，尤其是无人驾驶航空器的规章体系，这次真的是思路特别清晰，为我们产业后面实现跨越式升级打下了很好的基础。
自主飞行系统原型样机首展亮相第五届世界科技与发展大会低空经济论坛现场 图片来源：信天智行公司提供
中经总网王文慧：目前国家已经正式公布可以大踏步的发展低空经济了，您现在最想要干什么？丁元沅：从整个产业的角度上来说，我倒是觉得大家对低空运营的经济可行性，现在越来越重视，但是还不够高，这是一个最核心的问题。首先从主机厂来说，在没有政府补贴的前提下，经济帐要算得过来。至少作为排头兵们现在想的不够多，相对于国际的竞品想的不够多。所以，我是觉得我们的产品，能够改善他们的经济可行性，这是我们的核心价值。中经总网王文慧：那您对目前主机厂的航电配套情况有多少了解？丁元沅：据我了解，大部分的主机厂在他们的目标低空运营场景里，现在还都用传统的程序管制或者自有的地面控制，我们这个机载自主飞行系统，不仅可以保障低空运行安全，对于后面的低空运营人来说，实际上是帮他们降本增效的。我们现在已经做了一些原型样机了，我的算法已经包装到一个基础硬件里面了，现在已经有合作伙伴了，可以把我们的系统部署到中大型无人机上去，因为机载的飞行系统，我们国内没有竞品，我们想协助国家做一个这样的事，就好像我们的北斗融入到国际的标准化体系，花了十多年，那在国际上竞品也都是在做开拓性的工作，所以，我想都是刚刚起步，我们应该尽快加入到国际化进程中。
信天智行自主飞行系统原型样机 图片来源：信天智行公司提供 丁元沅：我觉得目前是到了国际的标准体系这一步了，起码我们得在国际的产业论坛上发出国际的声音，真的需要出声音。就目前来说，中国和欧洲以及美国的自主飞行系统几乎处在同期阶段，很像20多年前的互联网，我们信天智行这样的企业在做相同的研发，我们是想，国家应该抓住这个机会，基于中国航空发展的几十年的积累，相信很多像我这样的，从海外积累大量资源，知识、技术、工业实践经验的人的努力，我们是有能力积极与国际对话，交流，提出“中国观点”，发出“中国之声”的。中经总网王文慧：很欣赏您的这个“提出中国观点，发出中国之声”，这样的事情会在大家齐心协力下，一定会达成的！感谢您接受我们的采访！
丁元沅博士在深圳eVTOL世界大会上发表主题演讲 图片来源：信天智行公司提供 稿件提供：中经网•中经在线《科技与财经》专栏主任 王文慧
曾编写专访及部分系列访谈
1、【2022中国航空产业大会专访】 林左鸣：再次纵论发展通用航空
【2023国际无人蜂群技术大会】专访：中国航空学会理事长林左鸣
林左鸣：向空中发展三维立体交通，实现物流运输革命，使经济体量大增长
2、《“通航极客”谈通航事业系列》十一篇；
3、原民航局副局长李健的系列访谈4篇
4、中国低空经济生态调研-张刚系列专访4篇
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