UTM และ Remote ID
UAT 367 ความมั่นคงไซเบอร์ ระบบเชื่อมโยงการบัญชาการและควบคุม และการจัดการจราจรระบบอากาศยานไร้คนขับ
บทเรียน
เมื่อเรียนจบโมดูลนี้ ผู้เรียนจะสามารถ
- อธิบายสถาปัตยกรรม UTM ผู้ให้บริการ USS และการแลกเปลี่ยนแผนการบิน
- ตรวจความขัดแย้งเชิงกลยุทธ์ของแผนการบินในมิติพื้นที่ ความสูง และเวลา แล้วหาเวลาเลื่อนที่น้อยที่สุด
- อธิบายข้อมูลและสมรรถนะของ Remote ID ตาม ASTM F3411 และ FAA Part 89
- เปรียบเทียบกรอบ U-space ของสหภาพยุโรปกับสถานะในประเทศไทย
ทำไมต้องรู้
เมื่อโดรนหลายลำของหลายผู้ปฏิบัติการบินในพื้นที่เดียวกันนอกระยะสายตา ไม่มีใครมองเห็นทั้งหมด หอบังคับการบินแบบเดิมก็ไม่ได้ออกแบบมาให้คุยกับโดรนนับร้อยลำ UTM (UAS traffic management) จึงเป็นระบบที่ผู้ให้บริการหลายรายแลกเปลี่ยนแผนการบินกันแบบอัตโนมัติ กรอบของ ICAO ฉบับที่ 4 (2023) วางหลักการร่วมของระบบนี้ และคนบนพื้นต้องรู้ด้วยว่าโดรนที่บินผ่านเป็นของใคร ซึ่งเป็นหน้าที่ของ Remote ID
สถาปัตยกรรม UTM
- ผู้ปฏิบัติการ ส่งแผนการบินผ่าน USS (UAS service supplier) ที่ตนใช้บริการ
- USS ส่ง แผนการบินที่แจ้งไว้ (operational intent) เป็นชุดช่วงพื้นที่ ความสูง และเวลา
- บริการค้นหาและซิงก์ (DSS) บอกแต่ละ USS ว่าต้องคุยกับ USS รายใดที่มีแผนในพื้นที่เดียวกัน
- หน่วยงานกำกับ ประกาศข้อจำกัด เช่น พื้นที่ห้ามบินชั่วคราว
- ASTM F3548-21 กำหนดการทำงานร่วมกันของ USS รวมถึงการตรวจความขัดแย้งเชิงกลยุทธ์ (strategic conflict detection) ก่อนบิน และการเฝ้าดูว่าบินตามแผนหรือไม่
สหภาพยุโรปใช้ชื่อ U-space ตามระเบียบ (EU) 2021/664 ซึ่งใช้บังคับตั้งแต่ 26 มกราคม 2023 กำหนดบริการบังคับสี่อย่างในทุกพื้นที่ U-space ได้แก่ การระบุตัวผ่านเครือข่าย การรับรู้พื้นที่ (geo-awareness) การอนุญาตเที่ยวบิน และข้อมูลจราจร ส่วนข้อมูลสภาพอากาศและการเฝ้าดูการบินตามแผนเป็นบริการเสริมที่รัฐสมาชิกกำหนดได้
สถานะในประเทศไทย: บริษัทวิทยุการบินแห่งประเทศไทย (AEROTHAI) ทดลองระบบ AEROTHAI UTM ที่วังจันทร์วัลเลย์ จังหวัดระยอง และสาธิตครั้งแรกเมื่อ 1 กันยายน 2565 ยังไม่พบประกาศของ กพท. หรือ กสทช. ที่บังคับใช้ UTM หรือ Remote ID เป็นการทั่วไป ผู้ปฏิบัติการในไทยต้องตรวจประกาศล่าสุดของ กพท. ก่อนทำงานจริง
ตรวจความขัดแย้งของแผนการบิน
แผนการบินแต่ละเที่ยวแบ่งเป็นช่วงทาง แต่ละช่วงเป็นกล่องในพื้นที่ ความสูง และเวลา (บวกเวลาเผื่อ) สองกล่องขัดแย้งเมื่อทับกัน ทุกมิติ ถ้าไม่ทับแม้มิติเดียวก็ไม่ขัดแย้ง
ตัวอย่างที่ 1 เส้นทางส่งเวชภัณฑ์สองเส้นที่ตัดกัน
เที่ยวบิน A บินตะวันออก 6 km ที่ความสูง 30–90 m เที่ยวบิน B บินขึ้นเหนือตัดผ่านกลางเส้นทาง A ที่ 50–90 m ทั้งคู่บิน 15 m/s แบ่งช่วงละ 1 km กว้างข้างละ 100 m เผื่อเวลา ±30 s
import math
def intent(start, end, alt, speed, depart, seg=1000, half_w=100, buf=30):
(x0, y0), (x1, y1) = start, end
length = math.dist(start, end)
vols = []
for i in range(math.ceil(length / seg)):
a, b = i * seg / length, min((i + 1) * seg / length, 1)
xa, ya = x0 + a * (x1 - x0), y0 + a * (y1 - y0)
xb, yb = x0 + b * (x1 - x0), y0 + b * (y1 - y0)
vols.append((min(xa, xb) - half_w, max(xa, xb) + half_w, min(ya, yb) - half_w, max(ya, yb) + half_w,
alt[0], alt[1], depart + a * length / speed - buf, depart + b * length / speed + buf))
return vols
def overlap(p, q):
return all(p[2 * k] < q[2 * k + 1] and q[2 * k] < p[2 * k + 1] for k in range(4))
A = intent((0, 0), (6000, 0), (30, 90), 15, depart=0)
for delay in range(0, 601, 30):
B = intent((3000, -3000), (3000, 3000), (50, 90), 15, depart=delay)
clashes = [(i + 1, j + 1) for i, p in enumerate(A) for j, q in enumerate(B) if overlap(p, q)]
print(f"B departs +{delay:>3} s: {len(clashes)} conflicting segment pairs {clashes}")
if not clashes:
break
B departs + 0 s: 4 conflicting segment pairs [(3, 3), (3, 4), (4, 3), (4, 4)]
B departs + 30 s: 4 conflicting segment pairs [(3, 3), (3, 4), (4, 3), (4, 4)]
B departs + 60 s: 3 conflicting segment pairs [(3, 3), (4, 3), (4, 4)]
B departs + 90 s: 3 conflicting segment pairs [(3, 3), (4, 3), (4, 4)]
B departs +120 s: 3 conflicting segment pairs [(3, 3), (4, 3), (4, 4)]
B departs +150 s: 1 conflicting segment pairs [(4, 3)]
B departs +180 s: 1 conflicting segment pairs [(4, 3)]
B departs +210 s: 0 conflicting segment pairs []
ถ้า B ออกพร้อม A จะขัดแย้งสี่คู่บริเวณจุดตัด การเลื่อน B ออกไป 210 วินาทีทำให้ไม่มีคู่ใดทับกัน อีกทางหนึ่งคือแยกความสูงไม่ให้ทับกันเลย ซึ่งต้องอยู่ในเพดานที่ได้รับอนุญาต
Remote ID
ASTM F3411-22a กำหนดรูปแบบข้อความ Remote ID ทั้งแบบกระจายสัญญาณ (broadcast) และผ่านเครือข่าย ข้อความกระจายสัญญาณมีหลายชนิด เช่น Basic ID, Location/Vector, Authentication, Self-ID, System และ Operator ID กฎ FAA 14 CFR Part 89 ของสหรัฐฯ ซึ่งบังคับใช้เต็มที่ตั้งแต่ 16 มีนาคม 2024 กำหนดข้อมูลขั้นต่ำ เช่น หมายเลขประจำอากาศยาน ตำแหน่งและความสูงของอากาศยานและสถานีควบคุม ความเร็ว เวลา และสถานะฉุกเฉิน และกำหนดสมรรถนะไว้ เช่น
- ส่งอย่างน้อย 1 ข้อความต่อวินาที
- ส่งไม่ช้ากว่า 1.0 วินาทีหลังวัด
- ตำแหน่งคลาดไม่เกิน 100 ft (30.48 m) ที่ความน่าจะเป็น 95%
3GPP ก็มีข้อกำหนดการระบุและติดตาม UAS ผ่านเครือข่ายมือถือใน TS 23.256 ซึ่งเกี่ยวข้องกับโดรนที่ใช้ LTE หรือ 5G
ตัวอย่างที่ 2 ตรวจ log Remote ID ตามเกณฑ์ Part 89
ใช้เกณฑ์ของสหรัฐฯ เป็นตัวอย่างวิธีตรวจ ข้อมูลเป็น log สมมติ 20 ข้อความ
FT100 = 100 * 0.3048
meas = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12.4, 13.4, 14.4, 15.4, 16.4, 17.4, 18.4, 19.4]
lat = [0.3] * 20
lat[7] = 1.2
errs = [4, 6, 5, 8, 7, 12, 9, 6, 5, 11, 14, 10, 8, 7, 34, 9, 6, 5, 7, 8]
sent = [m + l for m, l in zip(meas, lat)]
gaps = [b - a for a, b in zip(sent, sent[1:])]
print(f"broadcasts {len(sent)}, largest gap {max(gaps):.1f} s, gaps over 1 s: {sum(g > 1.0 for g in gaps)}")
print(f"latency over 1 s: {sum(x > 1.0 for x in lat)}")
within = sum(e <= FT100 for e in errs) / len(errs)
print(f"position within {FT100:.2f} m: {within:.0%} (needs at least 95%)")
broadcasts 20, largest gap 1.9 s, gaps over 1 s: 2
latency over 1 s: 1
position within 30.48 m: 95% (needs at least 95%)
ความแม่นตำแหน่งผ่านพอดี แต่มีช่วงที่ไม่ได้ส่งเกิน 1 วินาทีสองช่วง และข้อความหนึ่งส่งช้าเกิน 1 วินาที ต้องหาสาเหตุ เช่น งานอื่นแย่งเวลาประมวลผลของโมดูลส่งสัญญาณ
ปฏิบัติการประจำโมดูล
ปฏิบัติการ: แผนการบินและ Remote ID ของเครือข่ายส่งเวชภัณฑ์
- วาดเส้นทางจากโรงพยาบาลไป รพ.สต. ทั้งสามแห่ง แบ่งเป็นช่วงแล้วใช้โค้ดตัวอย่างที่ 1 ตรวจทุกคู่เที่ยวบินในหนึ่งวัน
- จัดตารางออกเดินทางให้ไม่มีความขัดแย้ง และเทียบกับการแยกความสูง
- ถ้าแล็บมีโมดูล Remote ID หรือแอปรับสัญญาณ ให้บันทึกข้อความขณะบินทดสอบ แล้วตรวจด้วยโค้ดตัวอย่างที่ 2
- ศึกษาเอกสาร InterUSS หรือแบบจำลอง USS แบบเปิด แล้วอธิบายว่าข้อมูลใดแลกเปลี่ยนระหว่าง USS
- สรุปสถานะกฎของไทยจากเว็บไซต์ กพท. ณ วันที่ทำปฏิบัติการ พร้อมระบุแหล่ง
ข้อผิดพลาดที่พบบ่อย
ระวัง
- ตรวจความขัดแย้งเฉพาะพื้นที่ โดยลืมเวลาและความสูง
- ไม่เผื่อเวลา สำหรับการออกช้าหรือลม
- เข้าใจว่า UTM แทนการหลบหลีกระหว่างบิน ทั้งที่การตรวจก่อนบินเป็นเชิงกลยุทธ์เท่านั้น
- นำกฎของสหรัฐฯ หรือยุโรปมาใช้เป็นกฎของไทย
- ดูแค่ค่าเฉลี่ยของ log Remote ID แทนการตรวจทุกช่วงเวลา
สรุป
- UTM ให้ USS หลายรายแลกเปลี่ยนแผนการบินผ่าน DSS และตรวจความขัดแย้งก่อนบิน
- ความขัดแย้งเกิดเมื่อช่วงทับกันทุกมิติ แก้ได้ด้วยการเลื่อนเวลาหรือแยกความสูง
- Part 89 กำหนดข้อความอย่างน้อย 1 ครั้งต่อวินาที ช้าไม่เกิน 1 วินาที และตำแหน่งคลาดไม่เกิน 30.48 m ที่ 95%
- U-space มีบริการบังคับสี่อย่าง ส่วนไทยยังอยู่ในขั้นทดลอง UTM
แบบฝึกตรวจความเข้าใจ
- สองกล่องทับกันในพื้นที่และความสูง แต่เวลาไม่ทับ ขัดแย้งหรือไม่
- ช่วงทางยาว 1 km บิน 20 m/s เผื่อ 30 s ช่วงแรกเมื่อออกเวลา 0 มีช่วงเวลาเท่าใด
- บริการบังคับสี่อย่างของ U-space คืออะไร
- 100 ft เท่ากับกี่เมตร
- ในไทย UTM อยู่ในสถานะใด ตามข้อมูลที่ตรวจได้
เฉลย
- ไม่ขัดแย้ง ต้องทับกันทุกมิติ
- วินาที
- การระบุตัวผ่านเครือข่าย การรับรู้พื้นที่ การอนุญาตเที่ยวบิน และข้อมูลจราจร
- m
- อยู่ในขั้นทดลอง เช่น AEROTHAI UTM ที่วังจันทร์วัลเลย์ ยังไม่พบประกาศบังคับใช้ทั่วไป
สรุปสูตรสำคัญ
| สองช่วงทับกัน | |
| ช่วงเวลาของช่วงทางที่ i |
แหล่งอ้างอิงหลัก
- International Civil Aviation Organization. (2023). Unmanned aircraft systems traffic management (UTM): A common framework with core principles for global harmonization (4th ed.). ICAO. link
- ASTM International. (2021). Standard specification for UAS traffic management (UTM) UAS service supplier (USS) interoperability (ASTM F3548-21). link
- European Commission. (2021). Commission Implementing Regulation (EU) 2021/664 of 22 April 2021 on a regulatory framework for the U-space. Official Journal of the European Union, L 139, 161–183. link
- ASTM International. (2022). Standard specification for remote ID and tracking (ASTM F3411-22a). link
- Federal Aviation Administration. Remote identification of unmanned aircraft, 14 C.F.R. Part 89 (compliance date September 16, 2023). link
- Federal Aviation Administration. (2024). FAA ends discretionary enforcement policy for drone remote identification [News release]. link
- บริษัท วิทยุการบินแห่งประเทศไทย จำกัด. AEROTHAI UTM. link
- 3GPP. Support of uncrewed aerial systems (UAS) connectivity, identification and tracking; Stage 2 (TS 23.256). link
อ่านเพิ่มเติม
ศึกษาหน่วยความรู้ที่กำหนดล่วงหน้า ดูสื่อประกอบ และทำ quiz ประจำโมดูล
ในชั้นเรียน / ภาคสนาม
ปฏิบัติการเข้มข้นในแล็บและภาคสนาม บันทึกผลลงสมุดปฏิบัติการ
หลักฐานการเรียนรู้: สมุดปฏิบัติการที่อาจารย์ลงนาม