飛行器將會"漫天飛舞" 無人機交管系統也來了

　　5月20日消息，據科學美國人雜志報道，亞馬遜(Amazon)、Uber以及其他科技巨頭都希望用小型無人機“占領”空中，將乘客和包裹更快地送到目的地。為了實現這個目標，這些無人機需要專門的空中交通控制系統，以防止它們撞上建筑物、人類駕駛的飛機或互相碰撞。

　　美國宇航局(NASA)正和其他幾個機構開發UAS交通管理(UTM)網絡，他們計劃明年完成測試。尤其是Uber，UTM的成功將為其帶來巨大優勢。上周，這家網約車巨頭宣布了幾項計劃，以推廣其UberAIR空中出租車服務。然而，對于監控和管理系統能否以及何時能夠處理預期的大量無人機，依然有很多大問題存在。這些飛行器將會飛行很遠的距離，以運送從披薩到乘客的所有東西。

　　至少，Uber正與NASA展開合作。該公司于5月8日和9日在洛杉磯舉行的Elevate峰會上宣布，它已經與NASA簽署了一份協議，向后者提供其在達拉斯-沃斯堡首先推出的UberAIR服務細節和數據。作為回報，NASA將利用Uber的數據，在空中交通高峰時段，對在德克薩斯州大都市上空飛行的小型客貨飛機進行計算機模擬。

　　Uber將分析這些模擬，以幫助其在已經十分擁擠的達拉斯、洛杉磯和迪拜空域管理空中出租車。在2020年，很多城市有望開始使用UberAIR服務。Uber網站上的文件顯示，其UberAIR服務目標是在擁有超過200萬人口的城市地區，以及人口密度超過“每平方英里2000人”的地區推出。

　　此外，這些城市還必須有龐大而分散的布局，允許空中出租車“以每小時240至320公里的速度提供能顯著節省時間的服務”。該公司還指出，其無人機將以“節點到節點”的方式運行，而不是“點到點”模式，這意味著它們將會有具體的取貨和投遞點，而不是隨機起降。

　　在不久前舉行的Elevate峰會上，網約車巨頭Uber公布了其電動飛機的設計規范，它將成為該公司城市航空乘車網絡UberAIR服務的“空中出租車”。Uber希望uberAIR服務能在2023年全面啟動。Uber預計其空中出租車可垂直起降，能在300米左右的巡航高度以320公里的速度飛行。Uber計劃建設大量“空中港口”(skyports)平臺，飛行出租車可以在上面起飛或降落，盡可能接近客戶的最終目的地。

　　這些無人機每次充滿電后需要能夠飛行100公里，并配備了四組專門用于起飛和降落的電動螺旋槳。當飛行器在空中飛行時，尾部的第五個推進器將為向前運動提供推力。該公司計劃在將來某個時刻推出自動駕駛出租車，但這項服務最初將由人類飛行員操控。

　　NASA在2015年開始研究UTM，以識別技術和程序，幫助無人機在最高120米的空中高度安全飛行，這是美國聯邦航空管理局(FAA)通常不會監控的高度。

　　NASA正在研究空域設計(如創建線路或航線)以及地理圍欄軟件，該軟件使用GPS或無線電信號來防止無人機飛越某些區域。今年，NASA正在測試一項技術，該技術能保證這些飛機在人口密集區飛行時互相之間保持安全間距。明年的最后階段測試將集中于在高人口密度城市地區的運行，執行類似新聞采集和包裹遞送等任務。FAA目前不允許無人機在人群上空飛行。一旦測試完成，NASA將把UTM交給FAA，與現有的載人飛行器接受同樣的空中交通管制。

　　Embry-Riddle航空大學全球航空學院副教授戴維·伊森(David Ison)說：“自動化的UAS空中交通管制在準備投入日常使用前，還有很長的路要走。”有些傳感和通信技術將部署在地面上，而其他設備將安裝在飛機上，用于廣播坐標、圖像、海拔高度以及其他數據，幫助無人機與周圍環境保持安全距離。伊森表示：“問題在于，如果我們同時有大量無人機在空中飛行，我們如何讓這些系統不被壓垮?”

　　NASA空中運輸系統高級技術專家、UTM項目首席調查員帕里馬爾·科帕德卡爾(Parimal Kopardekar)說，即使在UTM全面測試之后，FAA也可能需要數年時間才能部署足夠強大的系統，以適應美國商用無人機遞送服務的預期需求。他還說，目前的每時每刻，都有多達6000架無人機飛越美國領空。而當FAA向無人機商業開放空域后，這一數字可能會增加100倍。

　　這種情況已經初現端倪，美國運輸部上周宣布阿拉斯加州、北卡羅來納州和俄克拉荷馬州的10個地方作為試點，允許在這些地方進行更大范圍的無人機測試。這是無人機集成項目的一部分，它的測試比FAA通常允許的更廣泛，包括夜間飛行無人機、在人群上空飛行以及在操作員視線之外飛行等。

　　科帕德卡爾說，在空中幾十米的高度容納大量無人機飛行是很困難的，但是空中自動駕駛出租車會帶來幾個“有趣的挑戰”。其中包括對空中出租車的安全認證，確保這些無人機發出的噪音不會影響到他們所服務的社區;安裝網絡安全措施以防范黑客襲擊，并將通勤交通與現有飛機和直升機業務整合起來。在美國領空登記飛行的無人機數量已經是載人飛機的10倍，而在城市地區，物流變得更加復雜。

　　科帕德卡爾指出：“我們通過飛行測試來學習，如果測試的地方風或上升氣流影響很大，你的飛行器可以上下調整飛行高度，最多可調整30米。我們還了解了高空對無人機性能的影響，因為高空中空氣稀薄而寒冷，這意味著電池續航時間將會縮短。”他補充說，除了這些考慮因素外，運營商還必須制定一個計劃，以防在發生故障或緊急情況下安全著陸。

　　FAA將分階段推出UTM，首先是低海拔授權和通知能力(LAANC)系統，該系統將在全國范圍內提供無人機空域授權請求的實時處理。航空系統制造商Thales Air Traffic Management U.S公司戰略和業務發展總監弗蘭克·馬圖斯(Frank Matus)表示：“有了LAANC，審批流程所需時間將從90天降至90秒。”這家公司正與NASA、錫拉丘茲大學以及其他機構在FAA下屬紐約州Griffiss國際機場的測試站幫助開發UTM，包括LAANC。

　　FAA去年11月開始測試LAANC原型系統，并計劃在今年將其推廣到近300個空中交通設施，覆蓋大約500個機場。對于亞馬遜首席執行官杰夫·貝索斯(Jeff Bezos)來說，NASA的UTM是個值得歡迎的項目。貝索斯2013年12月份首次提及亞馬遜的無人機送貨服務，并在隨后接受采訪中給出更多細節。由于不愿等待美國監管機構趕上該公司的計劃，亞馬遜于2016年12月首次成功推出了8旋翼小型無人機，用于向英國劍橋郡用戶遞送亞馬遜Fire TV流媒體播放器(重約280克)和一袋爆米花。航運公司UPS和DHL也在測試類似的服務。

　　其他公司也與Uber在空中出租車領域展開激烈競爭。今年3月份，由谷歌聯合創始人、Alphabet首席執行官拉里·佩奇(Larry page)創辦的Kitty hawk公司推出了Cora空中出租車，該公司計劃在新西蘭率先推出這款出租車，不過目前還沒有發布的正式時間表。

　　1月31日，空中客車公司的單人電動垂直起降飛機Vahana在俄勒岡州比德爾頓(Pendleton)的測試地點上空飛行了大約5米。這架5.8米長、726公斤重的Vahana首航只持續了不到一分鐘。

　　大約一周后，中國無人機制造商Ehang發布了其Ehang 184的飛行測試視頻。該公司聲稱已經進行了超過1000次的飛行測試，飛行高度達300米，最遠可達15公里，時速可達130公里，有時載重量超過230公斤。

　　去年9月份，迪拜的道路與交通管理局利用德國無人機制造商Volocopter的一款18旋翼電動原型機，完成了該國首架公共空中出租車的飛行。

　　盡管取得了這些成功，但Embry-Riddle航空大學全球航空學院副教授伊森還是對空中出租車持懷疑態度。他說：“人們擁有或乘坐無人機的想法就像每個人都能擁有飛行汽車的夢想。盡管線已經有了很多無人機原型，但從實際的角度出發，仍有很多問題需要解決。即使是遞送無人機，也要等到足夠的安全措施到位后才能大規模投入使用。我仍然認為，如果亞馬遜夠幸運的話，希望10年之后其遞送無人機依然不會撞到飛機，也不會殺人。”

　　就連NASA空中運輸系統高級技術專家、UTM項目首席調查員科帕德卡爾也承認，未來幾年實現無人機交付的前景仍懸而未決。他說：“投機不是一項很好的運動。有些人認為，在某些地方有可能實現‘點對點’的空中出租車，盡管不是所有地方都有。但這符合經濟學規律嗎?這是無人機公司必須解決的問題。”