一个建立在数字技术基础上的交通管理系统，旨在将无人机飞行员彼此以及政府实体(包括地方执法部门和联邦航空管理局)连接起来。
据美国国家航空航天局(NASA)称，预计今年将有70万架无人机降落在美国上空。美国联邦政府负责民用太空计划以及航空航天研究的独立机构希望防止无人机相互碰撞或其他飞机相撞。这是NASA正试图利用无线网络、云计算和人工智能等数字技术来解决的一个越来越大的挑战。
无人机(无人机系统，简称UAS)是一种全新的空中交通工具，它们可以监控作物、运送食物、扫描交通或者拍摄后院烧烤。美国国家航空航天局(NASA)声称，这一系统的增长速度正在迅速超过现有空中交通管制(ATC)系统的能力。
美国航空航天局艾姆斯研究中心无人飞机系统(UAS)交通管理项目的项目经理罗恩·约翰逊(Ron Johnson)说:“目前FAA监管和管理有人驾驶飞机的方式——单独的空中交通管制员与单独的飞行员互动——不会扩大规模。”
“所有这些进入现有国家领空的交通将如何得到安全管理?”
NASA的一个多年项目一直致力于创建一个无人机交通管理系统(UAS Traffic Management, UTM)，该系统将无人机飞行员彼此连接，并将从地方执法部门到联邦航空管理局(FAA)的政府实体连接起来。无人机技术，如摄像头、雷达和激光雷达，正在与现有的手机和Wi-Fi网络相结合进行测试。约翰逊解释说,基本的想法是不像当前自上而下的ATC系统和更像一个空中版本的驾驶导航应用Waze,那里的每个人都知道每个设备在哪里,或正计划去,整个网络数据不断更新变化的条件和潜在的危险。
2015年开始了四个阶段的研究，专注于55磅以下和400英尺以下飞行的无人机，并逐渐从农村环境发展到城市环境。各种各样的现场测试着眼于挑战，如导航地理围栏，避免其他无人机，飞行超出视线。
Johnson说:“该系统的主要部分是开发评估和批准飞行计划的软件。”“如果一辆汽车离开了计划的路线，那么该系统就会与该地区的其他无人机通信:有一架失控的无人机，请采取行动。”
UTM软件托管在Amazon Web Services云服务器上。
测试的最后阶段是在2019年夏天，在内华达州的里诺和德克萨斯州的科珀斯克里斯蒂进行了为期两周的飞行测试。约翰逊说，城市环境对飞行员和交通控制系统来说都是最具挑战性的，因为那里人口众多，障碍更多，着陆地点更少，天气模式更独特。
在市政府官员、商用无人机制造商以及美国无人机协会等合作组织的帮助下内华达州自治系统研究所和龙星无人机卓越创新中心美国宇航局设定了五个高度脚本化的场景。
“这是无人机生活中的一天，”约翰逊说。
他们是在禁止步行和汽车通行的地区进行的。由有执照的飞行员操控的无人机可以单独或成对地从街道和停车场起飞，在建筑物之间快速飞行。
成功地在规定的航线上航行只是第一步。在真正的试验中，还引入了一些模拟异常现象，比如要求所有飞机降落或返回发射点的天气锋，或者吸引更多空中交通的户外音乐会等活动。
在每一种情况下，UTM系统都必须与每一个设备进行通信，因为它监控着不断变化的飞行路径。其中一个场景是模拟火灾发生，迫使非应急无人机撤离特定面积的空域，以便消防部门可以带上自己的飞机。
Johnson称这些测试总体上是成功的，特别是在证明这种UTM系统可以扩展方面。
“使用云平台进行计算和通信非常成功，没有出现任何问题，”他说。“这是非常令人鼓舞的。”
测试显示，飞机本身的技术和可靠性仍然是一个主要障碍。
约翰逊说:“很多汽车都是由没有航空历史的公司制造的。”“这些飞行器不如Cessnas或737飞机安全。”
可靠的本地通信系统也至关重要。由于交通控制系统依赖于即时和连续的数据传输，因此没有无线电干扰、Wifi混乱或手机信号下降的余地。在一个例子中，GPS信号从一幢高楼反弹回来，会给出不准确的位置数据。
“那些事情是不能容忍的，”约翰逊说。
NASA正在整理研究结果，并将其移交给FAA实施。其他需要解决的问题包括如何准确识别车辆。美国国家航空航天局还需要开发出可靠的、足够小的、适合无人机使用的探测和躲避系统。
Johnson表示，一套可靠的超视距飞行系统是开发全自主无人机的关键。但也有一些有希望的进展。去年12月，一个荷兰团队的自主无人机赢得了100万美元拿第一名在洛克希德·马丁公司的人工智能无人机竞赛创新挑战赛上。美国国家航空航天局(NASA)目前正在研究足够大的无人驾驶汽车，以便在城市地区进行短途旅行，类似的公司也是如此超级提升和波音公司。
与此同时，约翰逊说，“现在的挑战是如何让无人机飞得更高，更接近有人驾驶的飞机。”
美国联邦航空管理局正在将城市轨道交通模型作为它的一部分下一代航空运输系统约翰逊说，这是一个正在进行的对美国日益超负荷的空中交通管制网络的大修和现代化。
他说:“我们最大的梦想是将所有东西整合到一个可互操作的系统中。”
朱利安·史密斯是特约作家。
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