NASA演示多輪無人機飛行以推動UTM概念

李悅霖

美國宇航局（NASA）無人交通管理（UTM）項目的實施結(jié)果表明，低空小型無人機的管理非常復(fù)雜。

2019年8月23日，NASA完成了在美國兩座城市的連續(xù)幾輪無人機飛行演示，使用UTM架構(gòu)進行交通管理。城市環(huán)境中的技術(shù)能力等級4（TCL 4劂試代表了NASA工作的最后階段，推動UTM項目轉(zhuǎn)移到FAA。

具體的演示情況為，6月至7月在內(nèi)華達州里諾市、8月在得克薩斯州科珀斯克里斯蒂市分別進行了10天的演示活動，無人機沒有撞上建筑物，也沒有傷到人群。但這次演示也揭示了管理低空無人機交通所面臨的挑戰(zhàn)。

NASA艾姆斯研究中心UTM項目經(jīng)理羅恩·約翰遜說：“以前所有的技術(shù)能力等級測試都是在農(nóng)村環(huán)境中進行的。我們預(yù)計諸如干擾、指揮與控制、GPS導(dǎo)航、城市峽谷中微天氣等問題都會帶來挑戰(zhàn)，其中一些已經(jīng)被證實了?！?/p>

測試人員還發(fā)現(xiàn)無人機地面控制系統(tǒng)所使用的地形圖和海拔規(guī)格各不相同，有些地面控制系統(tǒng)以海拔為標(biāo)準(zhǔn)來測量離地距離，而參與演示的無人機服務(wù)提供商（uss）使用的標(biāo)準(zhǔn)是平均海平面。羅恩·約翰遜說，測試人員希望所有人都使用WGS84（世界大地測量系統(tǒng)1984），這是一種基于GPS的坐標(biāo)參考系統(tǒng)。

他建議說：“這些不同的平臺之間沒有一個標(biāo)準(zhǔn)化的海拔參考系統(tǒng)，這是標(biāo)準(zhǔn)小組需要解決的一個挑戰(zhàn)?！?/p>

測試人員發(fā)現(xiàn)建筑物表面層和某些材料（例如鋼筋）會引起電磁干擾，從而影響無人機羅盤的性能。另外，辦公大樓里高密度存在的Wi-Fi路由器和其他射頻設(shè)備也可能會干擾無人機的指揮與控制頻率。

羅恩·約翰遜說：“有時候甚至取決于一天中的時間段。在里諾市，周末的時候一切都很好，但到了周一早上，大樓里擠滿了人，我們開始遇到這種干擾問題。”

里諾市的無人機演示活動由內(nèi)華達州自主系統(tǒng)研究所（NIAS）進行管理，科珀斯克里斯蒂市的演示活動由孤星無人機卓越與創(chuàng)新中心（Lone Star）管理，這兩個管理單位都是FAA指定的無人機測試基地。兩個城市的市政當(dāng)局積極參與了此次演示。

在這兩個城市中，有五家商業(yè)無人機服務(wù)提供商提供了UTM平臺，它們是GE航空AiRXOS、AirMap、ANRA技術(shù)、優(yōu)步和Avision機器人公司?？铝炙购娇蘸虯GI公司參與了在科珀斯克里斯蒂市的工作。

共有10種類型的無人機在演示期間飛行，都是多旋翼飛機。在演示的場景中，測試人員將無人機飛出操作員的視線范圍，其中包括沿?zé)o人機飛行路線以菊花鏈方式鏈接目視觀察員，并申請了按FAA第107部的規(guī)定豁免。在里諾市，對從地面到屋頂、屋頂?shù)降孛嬉约拔蓓數(shù)轿蓓數(shù)钠鸾刀歼M行了廣泛的測試。

羅恩·約翰遜說，在里諾市，多達5架真實的車輛和15架模擬無人機“真正地裝載了UTM系統(tǒng)”。在一個場景中，測試人員啟動了“無人機數(shù)量預(yù)約”，類似于臨時飛行限制，要求無人機在特定時間撤離特定區(qū)域，返回它們的發(fā)射點、預(yù)定的著陸地點，或者在另一個地點縮短任務(wù)。在科珀斯克里斯蒂市，測試了在緊急情況下清除區(qū)域的優(yōu)先信息。

在里諾市測試了RelmaTech公司提供的一種從地面遠程識別無人機的方法。在科珀斯克里斯蒂市測試了通過專用短距離通信進行的車對車交互。

參加演示的一部分無人機裝有FLARM，這是一種類似于自動相關(guān)監(jiān)視廣播的空中防撞技術(shù)。

2018年，NASA開發(fā)的基于云的UTM飛行信息管理系統(tǒng)被移交給了FAA。2019夏，該系統(tǒng)參與了UTM試點計劃，在FAA指定的三個測試站點進行了應(yīng)用：美國國家航空研究院（NIAS）、北達科他州的北平原無人機測試站點和弗吉尼亞理工大學(xué)中大西洋航空合作組織。

約翰遜指出，要使UTM成為現(xiàn)實，“國會有很多興趣，也有一些壓力”。他預(yù)計FAA將在一年內(nèi)制定實施計劃，但計劃的關(guān)鍵在于FAA還未明確敲定的無人機遠程識別要求。

TCL 4的收尾宣告了NASA的UTM五年研究的終結(jié)。2013年至2014年，由現(xiàn)任NASA航空研究所所長帕里馬爾·科帕德卡領(lǐng)導(dǎo)的艾姆斯研究中心團隊構(gòu)想了一種管理低空無人機交通的系統(tǒng)。2015年，UTM系統(tǒng)作為NASA“安全自主系統(tǒng)運營項目”下的一項技術(shù)挑戰(zhàn)而建立。

NASA的UTM計劃將于2020財年結(jié)束，計劃包括TCL演示和車輛技術(shù)測試，后者正由NASA在蘭利研究中心開展。但約翰遜相信無人機交通管理的研究還會繼續(xù)。

他指出：“還有一些問題。顯然，我們在TCL 4中學(xué)到了一些需要深入研究的內(nèi)容。在NASA內(nèi)部，我們正在研究如何繼續(xù)進行UTM工作，可能是在另一個項目中，與現(xiàn)在這個項目的規(guī)模不同?！?/p>