【学习笔记】无人机系统（UAS）的连接、识别和跟踪（五）-无人机跟踪

引言

[5.3 无人机跟踪](#5.3 无人机跟踪)

[5.3.1 无人机跟踪模型](#5.3.1 无人机跟踪模型)

[5.3.2 无人机位置报告流程](#5.3.2 无人机位置报告流程)

[5.3.3 无人机存在监测流程](#5.3.3 无人机存在监测流程)

引言

3GPP TS 23.256 技术规范，主要定义了3GPP系统对无人机（UAV）的连接性、身份识别、跟踪及A2X（Aircraft-to-Everything）服务的支持。

3GPP TS 23.256 技术规范：

【免费】3GPPTS23.256技术报告-无人机系统（UAS）的连接、识别和跟踪资源-CSDN文库

5.3 无人机跟踪

5.3.1 无人机跟踪模型

3GPP网络通过向USS提供服务暴露支持来支持无人机跟踪功能。USS通过UAS-NF（无人飞行器服务网络功能）调用3GPP网络服务以实现无人机跟踪。UAS-NF充当NEF/SCEF（网络暴露功能/服务控制使能功能）并与其他网络功能（如GMLC（网关移动位置中心）和AMF/MME（接入和移动管理功能/移动管理实体））交互，以支持无人机跟踪。USS应使用3GPP无人机ID（如GPSI）来识别单个目标无人机。当USS/TPAE（无人系统服务提供商/第三方应用程序使能器）通过UAS NF启动无人机跟踪时，它应在请求中包含对所需可靠UE位置信息的指示。有关架构参考模型的更多详细信息，请参阅第4.2条。

支持三种无人机跟踪模式：

无人机位置报告模式；
无人机存在监控模式；
特定地理区域内空中UE列表。

USS/TPAE可以随时选择无人机跟踪模式并向UAS NF提供相应请求。USS/TPAE选择无人机跟踪模式的逻辑不在3GPP的范围内。

在UUAA（无人飞行器接入授权）过程中，如第5.2.2条和第5.2.3条所述，3GPP网络也可能向USS提供无人机位置。

5.3.1.1 无人机位置报告模式

对于无人机位置报告模式，希望接收无人机位置报告的USS/TPAE使用目标3GPP无人机ID向UAS NF订阅。USS/TPAE可以指示所需的位置精度、所需的可靠UE位置信息以及是立即报告还是延迟报告（如周期性报告）。收到USS/TPAE的请求后，UAS NF识别相关网络功能（即GMLC）并触发现有程序以检索位置报告。然后，UAS NF将无人机的位置与3GPP无人机ID一起报告给USS/TPAE。

5.3.1.2 无人机存在监控模式

对于无人机存在监控模式，USS/TPAE可以订阅无人机进入或离开地理区域（如经纬度、邮政编码等）的事件报告。该请求包括目标3GPP无人机ID、所需可靠UE位置信息的指示和地理区域信息。

如果请求的地理区域信息可以映射到3GPP定义的区域（如跟踪区域列表或当前3GPP网络支持的作为兴趣区域的小区列表），则UAS NF会向AMF/MME订阅，以使用现有的AMF/MME程序报告兴趣区域内无人机的存在。否则，UAS NF会向GMLC订阅以配置存在监控。在收到AMF/MME或GMLC的报告后，UAS NF会通知USS/TPAE无人机在地理区域内的存在。

USS可以根据接收到的事件通知向UAS NF提供策略或规则。如果向UAS NF提供了流量路由策略或规则，当无人机的位置或无人机在监控区域内的存在与策略匹配时，UAS NF会根据策略指示SMF（会话管理功能）采取适当的网络层操作，例如撤销无人机与无人机控制器之间的连接。UAS NF将这些策略视为USS发出的活跃且持续的指令，而无需USS不断或重复触发/请求。流量路由策略包括用于识别无人机的3GPP无人机ID（即GPSI）以及相应的网络层操作（如撤销相关C2（命令与控制）通信的资源）。

5.3.1.3 特定地理区域内空中UE列表

在此模式下，USS/TPAE请求UAS NF提供在地理区域内并由PLMN（公共陆地移动网络）服务的无人机列表（即USS/TPAE不提供3GPP无人机ID）。该请求包括地理区域信息、所需可靠UE位置信息的指示以及通过将"maximumNumberOfReports"设置为1来指示一次性报告。如果地理区域信息可以映射到3GPP定义的区域（如跟踪区域列表或小区列表），则UAS NF会触发现有的AMF/MME程序以获取TAI（跟踪区域标识）或Cell Id（小区标识）内的UE列表。UAS NF可以在请求中包含空中UE指示作为事件过滤器，该过滤器由AMF/MME用于基于空中订阅将实际无人机作为UE分离出来。如果地理区域信息无法映射到3GPP定义的区域（如跟踪区域列表或小区列表），则UAS NF会向AMF/MME提供一个大于地理区域的跟踪区域列表，以检索跟踪区域列表内的UE列表。然后，UAS NF从UE列表中识别无人机，并通过向GMLC发起的LCS（位置服务）程序获取每个已识别无人机的位置。UAS NF将无人机位置与地理区域进行比较，以识别地理区域内的无人机，并向USS/TPAE提供反馈。对于从AMF/MME接收到的无人机列表或通过与GMLC提供的位置识别的无人机列表，UAS NF通过检查每个报告的3GPP无人机ID是否与对应的无人机上下文匹配来进行筛选。UAS NF还可以验证请求USS是否有权获取无人机的位置信息。

在上述无人机跟踪模式中，无人机系统网络功能（UAS NF）可能需要将3GPP无人机标识符（ID）映射到3GPP内部ID，反之亦然。如果可用，UAS NF在无人机跟踪和位置报告过程中，可以可选地向无人机支持服务/目标位置接入实体（USS/TPAE）提供民航局级别的无人机ID。

5.3.2 无人机位置报告流程

以下流程描述了5G核心网（5GC）无人机向USS的位置报告服务。

图 5.3.2-1: 无人机位置报告

USS到UAS NF/NEF：USS根据TS 23.273 $8$ 的第6.1.2条中的步骤1b-1，向UAS NF/NEF发送Nnef_EventExposure_Subscribe请求，以进行即时位置报告（即5GC-MT-LR）；或根据TS 23.273 $8$ 的第6.3.1条中的步骤1b-1，进行周期性、触发式或用户设备（UE）可用位置报告（即延迟的5GC-MT-LR）。USS应在请求中包含对所需可靠UE位置信息的指示。
UAS NF/NEF确定相关NF：基于无人机的能力或网络能力、位置精度等，UAS NF/NEF确定用于位置报告的相关网络功能（NF），即网关移动位置中心（GMLC）。
UAS NF向GMLC发送请求：UAS NF使用USS提供的全球位置服务标识符（GPSI，即3GPP无人机ID）向GMLC发送请求，以通过GMLC支持的当前位置服务检索UE位置。根据步骤1中收到的请求是用于即时位置报告还是延迟位置报告，UAS NF/NEF执行TS 23.273 $8$ 第6.1.2条中描述的5GC-MT-LR流程或TS 23.273 $8$ 第6.3.1条中描述的延迟5GC-MT-LR流程（直至步骤21b-1）。
UAS/NEF NF到USS：如果步骤1中的请求是用于即时位置报告，UAS NF/NEF在Nnef_EventExposure_Notify操作中向USS/TPAE提供无人机位置，如图6.1.2-1的步骤24b-2所述。UAS NF/NEF在位置报告消息中向USS/TPAE包含GPSI以及USS/TPAE能够理解的无人机位置信息（以地理坐标形式），而不假设USS/TPAE知道跟踪区域（TA）和小区ID。

如果步骤1中的请求是用于延迟5GC-MT-LR，UAS NF/NEF发送Nnef_EventExposure_Notify，指示在目标UE中是否成功激活了周期性或触发式位置，如图6.3.1-1的步骤21b-2所述。
对于延迟5GC-MT-LR的周期性或触发式位置请求：执行图6.3.1-1的步骤22到30b-2，UAS NF/NEF在Nnef_EventExposure_Notify操作中向USS/TPAE提供位置报告。

5.3.3 无人机存在监测流程

以下流程描述了3GPP无人机存在监测模式操作。

1. 图5.3.3-1：无人机存在监测

1. USS至UAS NF/NEF：USS通过Nnef_EventExposure_Subscribe服务操作向UAS NF/NEF发起无人机存在监测请求，以订阅来自3GPP网络的目标无人机存在事件（例如，移入或移出监测区域）。除了为存在监测提供与目标无人机对应的GPSI外，请求还包括地理区域信息（例如，经度/纬度、邮政编码等）和所需可靠UE位置信息的指示。可选地，它包括一个策略或规则，当检测到兴趣区域（AOI）事件报告时，该策略或规则指示3GPP网络采取相应行动。策略或规则包含与撤销无人机和无人机控制器之间的连接相关的移入或移出事件。

2. UAS NF/NEF将地理区域映射为由小区ID、gNB ID或TAI列表表示的兴趣区域，并根据无人机的能力或网络能力、地理区域信息等确定相关的NF（如AMF或GMLC）以进行位置报告。

3a. 如果所请求的地理区域信息可以映射到3GPP定义的区域，并且在步骤2中确定相关NF为AMF，则UAS NF/NEF将USS提供的GPSI映射到SUPI，并向AMF提供SUPI和映射的3GPP定义区域，以通过重用兴趣区域机制获取UE存在状态。

3b. 如果请求的地理区域信息无法映射到3GPP定义的区域，并且在步骤2中确定相关NF为GMLC，则UAS NF/NEF使用基于GMLC的程序来配置存在监测。如果需要在比小区ID更精细的粒度上进行存在监测，则UAS NF/NEF最好使用基于GMLC的程序。UAS NF/NEF向GMLC调用Ngmlc_Location_ProvideLocation请求服务操作，包括用于存在监测的地理兴趣区域。在调用GMLC服务之前，UAS NF/NEF可能会首先使用步骤3a中描述的基于AMF的程序进行UE存在监测。

4. UAS NF/NEF从AMF或GMLC接收无人机存在监测报告。

5a. UAS NF/NEF通过在报告中包含其GPSI，向USS报告地理区域内的无人机存在情况。如果UAS NF/NEF有民航局级别的无人机ID，则可以在报告中可选地提供。

5b-5c. $可选$ 如果步骤1中USS向UAS NF/NEF提供了策略，当监测区域内的无人机存在情况与某策略匹配时，UAS NF/NEF会根据该策略指示SMF（通过PCF）采取适当的网络层操作，例如撤销无人机和无人机控制器之间的连接等。UAS NF/NEF使用TS 23.502 $3$ 第4.15.6.6.6a条中描述的Npcf_PolicyAuthorization_Update服务操作，并向PCF提供相关参数。UAS NF/NEF将这些策略视为来自USS的活跃且持续的指令，而无需USS不断或重复触发/请求。PCF根据从UAS NF/NEF接收到的关于PDU会话的更新策略信息，发出Npcf_SMPolicyControl_UpdateNotify请求，如PCF发起的SM策略关联修改程序中第4.16.5.2条所述。

5.3.4 获取地理区域内空中UE列表的程序

此程序可供USS/TPAE使用，以获取由PLMN服务的地理区域内的无人机列表。USS/TPAE向UAS-NF提供地理区域信息。根据收到的信息，UAS NF可以触发带有事件ID"地理区域内存在的UE数量"的AMF/MME监测事件配置程序，或基于GMLC的位置报告程序。如果UAS NF的监测事件配置请求中的事件过滤器包含了空中UE指示，则AMF/MME在向UAS NF发送无人机列表之前可能会对其进行过滤（例如，可能仅基于具有空中订阅的UE进行过滤）。UAS NF在对从AMF或MME收到的列表进行过滤后，再回应USS/TPAE。在跟踪和位置响应中，UAS-NF向USS/TPAE包含每个无人机的3GPP无人机ID，并可能包含可用的民航局级别无人机ID。

图5.3.4-1：特定地理区域内的空中用户设备（UE）列表

USS到UAS NF：USS/TPAE（跟踪与定位访问实体）向UAS NF（无人飞行器网络服务功能）发送无人机列表请求，以请求无人机身份（例如，3GPP无人机ID、CAA级别无人机ID）。USS/TPAE在请求消息中向无人机网络功能（UAV-NF）包含地理区域信息、可靠用户设备位置信息的需求指示以及立即报告的指示。
UAS NF到AMF/MME：UAS NF根据地理区域信息确定AMF（接入与移动性管理功能），并通过复用事件"特定地理区域内的UE数量"及事件过滤器中的任何UE，从AMF获取目标区域内的UE列表。UAS NF还可能将"空中UE"指示和/或"为受空中服务影响的DNN（数据网络名称）建立的PDU会话"作为事件过滤器。如果目标区域无法映射到3GPP网络区域，UAS NF会向AMF/MME提供一个比目标区域更大的跟踪区域（TA）列表，以查询待查询的UE列表。AMF/MME根据地理区域信息识别相应的UE，如果UAS NF/NEF的请求中包含"空中UE"指示作为事件过滤器，则可能还会根据检查具有空中订阅的UE来过滤无人机列表。此外，如果UAS NF/NEF的请求中包含作为事件过滤器的为受空中服务影响的DNN成功建立PDU会话的指示，则AMF还可能会进一步识别这些无人机。
$可选$ UAS NF到GMLC：从第2步生成的UE列表中，对于位于无法映射到3GPP网络区域的目标区域内的无人机，UAS NF随后会向GMLC（网关移动位置中心）查询这些无人机的位置。
$条件性$ 如果执行了第3步，UAS NF会将GMLC返回的位置列表中的无人机位置与目标区域（在第1步中提供）进行比较，以确定要包含在向USS的报告中的无人机。
对于从AMF/MME接收到的无人机列表或在第4步中确定的无人机列表，UAS NF通过检查每个报告的3GPP无人机ID是否与相应的UUAA（无人机访问授权）上下文匹配来进行过滤。
UAS NF到USS：UAS NF向USS/TPAE回复经过过滤的无人机列表（第5步）。如果可用，UAS NF可以在响应消息中向USS/TPAE提供CAA级别的无人机ID。如果USS执行了无人机的UUAA，或者UAS NF被配置为知道USS被授权接收此类信息，则还会包含3GPP无人机ID。