eVTOL LAA 局域空管

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eVTOL Infrastructure: Local Airspace Admin System 局域空管体系：研发期2年预算

Plan 计划

  1. Experimental Flying Zone 实验和试飞区（三种规范）：
    1. 标准化飞行区，实在一个规范的空中走廊（Air Corridor）: 延伸100kM, 宽10kM, 限高 1,000M。在空中走廊中，我们设想有上百架垂直起降飞行器（eVTOL），双向飞行，在大约10个垂直起降点之间。
    2. 小型空中走廊（Mini-Corridor），用于研发期，或是微型都市垂直起降的应用。它在三个方向上的体量是以上标准空中走廊的1/2。这个小型空中走廊，适合在上海临港自贸区已经规划的实验和试飞区。
    3. 施工作业竖井（Lift-Operation Shaft）是规范的实用施工现场飞行作业空间。适用与高压输电巡线、通讯塔安装和维护、和通用的建设施工现场应用。它的体量是1kM x 1kM x 0.5kM。不几架垂直起降飞行器同时作业，作业面狭小，因而空管相对简单。

空中走廊或施工作业竖井就是我们的局域垂直起降空管的虚拟空间（ Local eVTOL Airspace）。这个规范的空间充满着饱和的交互的无线电网路传输，但提供的是“安静运行（低电磁噪声和干扰、低 EM污染，低功耗），远距离通讯，能穿透有机障碍物，能穿越平缓地貌起伏。

TVWS Super Wi-Fi Base Stations 电视空置频段调制的超级Wi-Fi局域基站
每台通讯基站（Base Station）提供10W的无线电传输功率，能覆盖10kM的视线数据传播。

  • 规范体量的空中走廊有60台基站，均匀分布在20行-30列的矩阵上，覆盖冗余度50%。
  • 规范的小型空中走廊有30台基站，与规范体量的矩阵分布一样。它适合在研发期的适用、实验和示范。在候选的上海临港科创中心、苏黎世的莫里斯机场、印第安纳的维恩通航机场等，我们规划在研发期合作建筑2套。
  • 规范的施工作业竖井有4台基站。他的适用灵活通用可延伸。我们在研发期计划建造4+个实验和试飞空间。

局域垂直起降空管（Local eVTOL Airspace），即空中走廊（Air Corridor）或施工作业竖井（Lift Op Shaft），就是一个超级Wi-Fi 的网络系统.

2. Procurement and Assembly 采购组装

  1. TVWS Local Airspace Network电视空置频段调制的局域网络
    地-空之间的双向无线通讯网络：超级Wi-Fi使用的是电视空置频段（TVWS）的信号调制技术和LorRa的网络通讯协议。这套体系可以保障实时的高清（HD）的持续视频流媒体通讯。
    没个通讯基站（Base Station）通过8支天线实现3个扇区的网络覆盖。它与现有的架上或市售装备类似，但需要在我们的实验室了定制设计，优化在特定应用中的最高效率，然后通过认证实现产品化。

    1. 规范空中走廊（Air Corridor）: 60台通讯基站（Base Stations）安装在局域垂直空管空间的矩阵节点上。它们可以安装在现成的通讯塔上、高建筑物上、或垂直起降设施上。基站是在我们定义下合同制造、合同安装的。
    2. 小型空中走廊（Mini-Corridor）: 30台通讯基站（Base Stations）：如上。
    3. 施工作业竖井（Lift Operation Shaft）: 4 台通讯基站（Base Stations）：如上。
  2. Air-bone Sensor Module机载传感模组
    1. 机载通讯终端（Air-born Network Terminal）: 每加垂直起降飞行器（eVTOL Aircraft）安装多大4台通讯终端，这是因为TVWS 和 LoRa的技术优势, 机载通讯终端具有重量轻、体积小、功耗低的优势。只要飞行器在规范空管空间之内，有一台该装备就够用了。冗余度在机载设备上是必须的，尤其是要求允许飞行器漂移或遇到意外事件会超出空域的界限，仍然保持可靠的通讯。
    2. 全光谱摄像机，包括红外发射功能，每架飞行器安装4套，用于覆盖全方位、高清和增强的场景。
    3. 数据采集系统，其功能类似通常飞机适用的黑匣子（Black Box）, 但它所以收集的丰富数据被实时传输到局域空管的中心。中心实时、全时低监控其空域中的每一架航空器。中央计算机系统检测它的飞行状态、方位、机器健康，并自动探测非正常的情况，报告给中心的空管员，同时报警给飞行器的驾驶员、操作员或乘客。
    4. Emergency take-over of an eVTOL aircraft’s piloting 紧急状况的地面干涉
      如果在飞行器上或其周边探测到意外状况（也包括其通讯功能失常），局域空管系统能使用机载的冗余终端临时开通一对一的通讯通道。包括使用机载的高清摄像系统和高保真的音频通讯。受惠于普及垂直起降飞行器的飞行电控系统（Fly-by-Wire） 配置，通常的自行飞行（autonomous flying control）可以被切换到遥控飞行模式，由在局域空管区间任何地点的经验遥控驾驶员来实现或主导飞行器的紧急降落。
  3. IoE Physical Layer物联网，物理层
    1. Mesh Group Hubs total单个中继的物联网枢纽/基站: 附属于组成局域空管的60个通讯基站。
    2. VertPort IoE Net 垂直起降台的物联网：包括智能微粒（Smart Dusts）的节点群，分别用于各种传感检测功能。在局域空管区间的10个垂直起降台上，每个配置50+个智能微粒节点。
    3. Ground Object Painting Mash可涂敷地上物体的物联网节点群.：在地上建筑物上可以被飞行器读取：网状拓扑的自适应网络，适用LoRa协议，窄带宽通讯、节点群集合感知和决议、海量装置而安静运行。网络节点提供休眠、就绪和运行三种模式，由本地环境事件或飞行器的接近所触发。 每个“涂敷”安装的物联网节点群包括100+个网状拓扑的智能微粒节点。
    4. Air-born Spreading Mash机载可播撒的物联网节点群. 3D 漂浮式智能微粒传感和定位物联网，（Floating Smart Dust Sensor & Location Network）, 由飞行器播撒和读取，用于采集本地为气象状态。飞行器可播撒数百个智能微粒节点，在空气中漂浮，每个节点给出其实时的位置和相对运动，中继到局域空管中心形成3D的空气场数据，被即时分析和判读。实现对紧急着陆、微气象状态下起飞、或地貌气象状态下飞行的关键飞行参考数据。没个“播撒”的物联网节点去包括500+个网状拓扑的智能微粒节点。
  4. Licensing, IPs and Semiconductor Components知识产权授权和半导体器件
    1. LoRa行业联盟在世界有200+个授权的供应商或运营商。在美国SemiTech 创始和运营该基带芯片模组的授权应用，适用与用户的单芯片系统（SoC，System On Chip) 产品开发。我们是运营商；合同定制设计，不是供应商。
    2. TVWS 利用的是 传统的 VHF/UHF频道， 为传统电视无线广播的空置频段。在北美可以考虑收购一家不再经营、尚有FAA执照的边远地区电视台。
    3. 超级 Wi-Fi 节点，有专利设计和专有技术的电路体系结构。可能需要付给设计者授权费和与产品应用成比例的销售额提成。
    4. 智能微粒半导体器件：其集成电路涉及亮相关键赋能技术：
      1. LoRa 基带电路模组，赋能物联网亟需的远距、高穿透、低功耗的可靠网络运行。
      2. 事件驱动逻辑涉及，避免了传统时钟驱动逻辑在物联网海量应用中的缺陷。它赋能物联网继续的超低功耗、超宽容电池状态，和可靠运行。
        实现智能微粒的器件，需要使用模拟和混合信号（AMS, analog mixed-signal）特长的半导体加工工艺；但它也允许使用经济通用的8英寸晶圆制备。这是因为我们智能微粒的物联网应用特点：低速运转、低载频传输、不受数据带宽的挑战、兼有的功率和RF电路就无从受贿于更高密度的昂贵纳米级工艺。我们的技术路线是与人工智能物联网化工程中心（AIEC，AI-IoE Engineering Center）联合设计。该中心掌握智能微粒电路涉及的诀窍和专有技术。AIEC 中心的总部在苏黎世、基地在上海，正好合作。载联合设计和原型试片验证后，我们采购晶圆批量、测试通过的芯片（Known-Good-Dies ）。一片 8”的晶圆可出品 约2500 个芯片。我们规划2个批量囤货120,000 个智能颗粒器件。
  5. Airspace Control & Data Center本地局域空管的控制和数据中心
    一套固定中心和一套辅助/备用的移动中心，就能满足整个规范的空中走廊空管。整个区间是被无线网络饱和覆盖着的，因而中心可以设置载局部空域中任何的通讯基站节点上。
    中心的集成化系统：作业无人机, 垂直起降台, 电池模组充电, 装卸和储存；飞行控制, 检测传感和数据分析中心；发电机, 设备和器材；通讯和网络中心；微气象检测；物联网化的通用局域空管系统。
    尚未进入预算计划的选项相关系统:
    选项 1： 中心可接口基于相控阵雷达（Phased Array Radar）空管系统。
    选项2：中心可设在飞艇指挥和通讯中心上。

    1. 固定式局域空管设施
    2. 移动式局域空管设备，装备在标准40呎集装箱改装的结构中，用卡车运载。
    3. 越野式施工作业竖井空管，例如瑞士陆军的标准越野运输车（DUDO）或同等装备.
  6. 本预算计划不包括：
    兼容选项1: 云通讯中心，在飞艇上 Airship Cloud Mobile Communication Center;
    兼容选项2: 通航机场空管系统，基于相控阵雷达 General Aviation Airfield Administration;
    兼容选项3: 局域空管的立体几何飞行规则 eVTOL Autonomous Flight Geometry