BVLOS และระดับความเสี่ยง

ทำไมต้องรู้

UAT 312 อธิบายว่า BVLOS คืออะไร ขอบฟ้าวิทยุ C2 link, Detect and Avoid และ Remote ID ส่วน UAT 401 ฝึกประเมินความเสี่ยงภาคพื้นด้วย SORA วิชานี้เป็นวิชาปฏิบัติที่ลงมือเตรียมภารกิจ BVLOS จริงจังขึ้น กรณีที่ใช้ตลอดวิชาคือ การตรวจแนวท่อส่งน้ำดิบยาว 20 km ผ่านนาข้าวในชนบท ซึ่งเป็นพื้นที่ที่เครื่องบินพ่นยาบินต่ำเป็นประจำ หน่วยความรู้เรื่องการปฏิบัติการนอกระยะสายตาของคลังความรู้โดรนกล่าวถึง DAA ผู้สังเกตการณ์ C2 และขั้นตอนขออนุญาต และหน่วยความรู้เรื่อง BVLOS และการประเมินความเสี่ยงเน้นการเชื่อมความเสี่ยง มาตรการ และหลักฐาน โมดูลแรกเริ่มที่ความเสี่ยงที่ BVLOS เพิ่มขึ้นชัดที่สุด คือ การชนกลางอากาศ

ARC เริ่มต้นจากประเภทห้วงอากาศ

SORA 2.5 ประเมินความเสี่ยงทางอากาศด้วย ARC (Air Risk Class) Annex C แบ่งห้วงอากาศเป็น 12 ประเภท (Airspace Encounter Category, AEC) เช่น บริเวณสนามบินในห้วงอากาศชั้น B, C, D ได้ ARC-d เหนือ 500 ft AGL ในห้วงอากาศควบคุมได้ ARC-d เหนือ 500 ft ในห้วงอากาศไม่ควบคุมได้ ARC-c ต่ำกว่า 500 ft ในห้วงอากาศควบคุมหรือเหนือเขตเมืองได้ ARC-c ต่ำกว่า 500 ft ในห้วงอากาศไม่ควบคุมเหนือชนบทได้ ARC-b และห้วงอากาศแยกเฉพาะหรือแบบ atypical ได้ ARC-a ตาราง 2 ของ Annex C ยังเปิดให้ผู้ขอลด ARC ได้ถ้าแสดงหลักฐานว่าความหนาแน่นจราจรในพื้นที่ต่ำกว่าสมมติฐาน

หลังมาตรการเชิงยุทธศาสตร์ ARC ที่เหลือ (residual ARC) กำหนดความเข้มของ TMPR ตามตาราง 6 ของ SORA 2.5 คือ ARC-d ต้องระดับสูง ARC-c ระดับกลาง ARC-b ระดับต่ำ และ ARC-a ไม่มีข้อกำหนด การบินในระยะสายตาถือเป็นมาตรการเชิงยุทธวิธีที่ยอมรับได้ทุกระดับ BVLOS จึงต้องหาสิ่งอื่นมาแทนตาของผู้บังคับ

แบบจำลองความหนาแน่นจราจร

Weibel และ Hansman (2004) ประเมินความเสี่ยงการชนกลางอากาศของอากาศยานไร้คนขับจากความหนาแน่นของจราจรทางอากาศในพื้นที่ และพบว่าความเสี่ยงบนเส้นทางบินหลักต่างจากนอกเส้นทางราวร้อยเท่า แนวคิดพื้นฐานที่ใช้กันทั่วไปคือ แบบจำลองก๊าซ เหมือนนับว่าโมเลกุลชนกันบ่อยเท่าใด อัตราเผชิญหน้าเท่ากับความหนาแน่นจราจร × พื้นที่หน้าตัดของบริเวณที่นับว่าเผชิญหน้า × ความเร็วสัมพัทธ์ ค่าที่ได้ขึ้นกับสมมติฐานมาก จึงใช้เปรียบเทียบทางเลือกได้ดีกว่าใช้เป็นตัวเลขความปลอดภัยสัมบูรณ์

import math

# แบบจำลองก๊าซ: อัตราเผชิญหน้า = ความหนาแน่นจราจร × พื้นที่หน้าตัด × ความเร็วสัมพัทธ์
aircraft = 0.5               # อากาศยานมีคนขับที่บินต่ำในพื้นที่พร้อมกันโดยเฉลี่ย (สมมติ)
area_km2 = 10000             # พื้นที่ที่อากาศยานเหล่านั้นใช้
band_km = 0.15               # ชั้นความสูง 0–150 m
rho = aircraft / (area_km2 * band_km)          # ลำต่อ km³
r_km, h_km = 0.5, 0.1        # ทรงกระบอกเฝ้าระวัง: รัศมี 500 m สูง ±100 m
cross = 2 * r_km * 2 * h_km  # km² หน้าตัดที่หันเข้าหาทิศการเคลื่อนที่สัมพัทธ์
v_rel = 60 * 3.6             # km/h (60 m/s)

rate = rho * cross * v_rel   # ครั้งต่อชั่วโมงบิน
print(f"traffic density {rho:.2e} aircraft/km^3")
print(f"encounters inside the cylinder: {rate:.4f} per flight hour"
      f" = one per {1/rate:.0f} h")
hours = 300
p_any = 1 - math.exp(-rate * hours)
print(f"chance of at least one in {hours} flight hours: {p_any:.0%}")

traffic density 3.33e-04 aircraft/km^3
encounters inside the cylinder: 0.0144 per flight hour = one per 69 h
chance of at least one in 300 flight hours: 99%

มาตรการเชิงยุทธศาสตร์ด้วยช่วงเวลา

มาตรการเชิงยุทธศาสตร์ลดโอกาสเผชิญหน้าก่อนขึ้นบิน เช่นเลือกความสูง เส้นทาง หรือช่วงเวลาที่จราจรน้อย การพูดคุยกับผู้ให้บริการพ่นยาในพื้นที่อาจพบว่าเขาบินหนาแน่นช่วงเช้าและเย็นเมื่อลมสงบ

import math

# จำนวนเฉลี่ยของอากาศยานพ่นยาที่บินต่ำพร้อมกัน แยกตามชั่วโมง (สมมติจากการสำรวจกับผู้ให้บริการในพื้นที่)
by_hour = {6: 1.2, 7: 1.6, 8: 1.4, 9: 1.0, 10: 0.6, 11: 0.4, 12: 0.2, 13: 0.2, 14: 0.4, 15: 0.6, 16: 1.0, 17: 1.2}
area_km2, band_km = 10000, 0.15
cross = 2 * 0.5 * 2 * 0.1
v_rel = 60 * 3.6

def rate(n):
    return n / (area_km2 * band_km) * cross * v_rel

all_day = sum(rate(n) for n in by_hour.values()) / len(by_hour)
window = [11, 12, 13]
limited = sum(rate(by_hour[h]) for h in window) / len(window)
print(f"average over 06-18 h: {all_day:.4f} encounters per flight hour")
print(f"flying only 11-14 h:  {limited:.4f} encounters per flight hour")
print(f"reduction factor {all_day/limited:.1f}x")

average over 06-18 h: 0.0235 encounters per flight hour
flying only 11-14 h:  0.0077 encounters per flight hour
reduction factor 3.1x

ปฏิบัติการประจำโมดูล

ข้อผิดพลาดที่พบบ่อย

สรุป

• ARC เริ่มต้นหาได้จากประเภทห้วงอากาศ 12 ประเภทใน Annex C ของ SORA
• residual ARC กำหนด TMPR: d สูง, c กลาง, b ต่ำ, a ไม่มีข้อกำหนด
• แบบจำลองความหนาแน่นใช้เปรียบเทียบทางเลือกและชี้ว่าการเผชิญหน้าเกิดได้จริง
• การจำกัดความสูง เส้นทาง และช่วงเวลาเป็นมาตรการเชิงยุทธศาสตร์ที่ต้องมีหลักฐาน

แบบฝึกตรวจความเข้าใจ

1. บินต่ำกว่า 500 ft ในห้วงอากาศไม่ควบคุมเหนือชนบทได้ ARC เริ่มต้นเท่าใด
2. residual ARC-c ต้องการ TMPR ระดับใด
3. อัตราเผชิญหน้า 0.01 ครั้งต่อชั่วโมง บิน 100 ชั่วโมง โอกาสเจออย่างน้อยหนึ่งครั้งเท่าใด
4. ถ้าความหนาแน่นจราจรลดลงครึ่งหนึ่ง อัตราเผชิญหน้าเปลี่ยนอย่างไร
5. ทำไมการบิน BVLOS จึงต้องมีมาตรการเชิงยุทธวิธีเพิ่ม