无人机在低空空域的运行正在迅速发展,并越来越多地用于各种应用,例如农业活动、交通监控、关键基础设施监视和检查、紧急情况和火灾的快速响应以及交付等。此外,商业和业务平台(例如,交付系统)也在不断发展,这可能会大大增加无人机运行的规模以及对低空运行和空域使用的需求。虽然在目前的交通密度下限制无人机的空域访问和将不同类型的空域用户隔离以进行低空飞行操作是可行的,并且可以确保飞机的安全运行,但这些安排无法应对在低空空域运行的无人机数量不断增加的情况,这可能会与载人航空发生冲突,最终目标应该是,正如国际民航组织全球无人机系统交通管理(UTM)框架中所述,考虑到安全和效率目标,实现所有空域用户的整合和公平访问。
在建立标准和法规后才能开始建设。与扩展公路和铁路系统相比,开发 AAM 网络还具有显着的成本优势。弗吉尼亚州的天气类型多样,包括暴雨和雷电、大风、飓风以及暴风雪和冰暴。虽然这些气象事件会影响所有交通方式,但最初的 AAM 飞机将对天气相关的干扰更加敏感,因为它们在恶劣天气通常更频繁发生的低空空域运行。为 AAM 开发的业务案例必须考虑天气对其时间表和成本的影响。该行业还需要与微天气数据分析和预报提供商合作,以获得有针对性的见解,为安全的 AAM 运营提供决策信息。
摘要 — 随着传统管制空域的空中交通密度和复杂性不断增加,以及个人空中交通或按需空中出租车在低空空域预计会进行大量垂直起降 (VTOL) 操作,未来需要一个自主空中交通管制系统(完全自动化的空域)作为处理密集、复杂和动态空中交通的最终解决方案。在这项工作中,我们设计并构建了一个人工智能 (AI) 代理来执行空中交通管制排序和分离。方法是将此问题制定为强化学习模型,并使用分层深度强化学习算法来解决它。为了演示,NASA Sector 33 应用程序已被用作我们的代理的模拟器和学习环境。结果表明,该 AI 代理可以安全有效地引导飞机通过“Sector 33”,并在计量定位点实现所需的分离。
建立 U 空间空域和提供 U 空间服务对于应对 UAS 运营的这种增长至关重要——尤其是在当今的低空空域——预计其数量将超过目前有人驾驶飞机的交通量。由于当今的空中交通管理 (ATM) 系统已经达到极限,并且无人机的预期 UAS 交通和飞行特性(飞行员不在机上,自动化程度更高)与有人驾驶飞机不同,因此 ATM 不能被视为安全有效地管理即将到来的 UAS 交通的唯一适当手段。因此,有必要用一个欧洲监管框架来补充现有的“开放”和“特定”类别的 UAS 运营欧洲法规,该框架能够协调实施 U 空间并适应确保 UAS 交通安全管理的任务。
随着人们适应临时居家隔离和保持社交距离的措施,新冠肺炎疫情可能会扩大对自动驾驶汽车所能提供的服务的需求,包括无人机送货和无人驾驶空中出租车。与此同时,尽管新冠肺炎加速了空客 A380 等远程客机的退役,但一旦国际需求再次上升,燃油效率更高的飞机(如 A350 和波音 787)将推动超长途国际旅行的复苏。在未来 15 到 20 年内,传统飞机和新兴飞机将并肩飞行,增加空域的拥堵和复杂性。这方面的例子包括低空空域出现无人驾驶飞行器 (UAV) 以及新用户进入高空空域。我们必须努力整合和促进我们所有空域的运营,以确保安全高效的空中交通运营。政府、监管机构、空中导航服务提供商和行业需要合作和创新,以支持恢复、维护安全并确保弹性和安全性。
摘要 — 人工智能 (AI) 和机器学习将对无人机的应用和通用交通管理 (UTM) 的整合产生重大影响,这些整合涉及城市环境中低空空域的无人操作。人工智能将需要高水平的自动化,并作为无人驾驶和载人航空整合的推动者,人工智能最终将使大量无人机在同一空域的安全运行成为可能,更具体地说是检测和规避能力。在为 UAS(无人机系统)运营商提供服务时,获得 U 空间服务提供商 (USSP) 认证的组织将大量开发和使用人工智能。UAS 运营商使用的设备在某种程度上已经受益于人工智能,但自动化水平目前受到法规的限制。必须有一个法律框架,因为人工智能不仅会对现有法律产生重大影响,而且还将确保一个有利于公民和企业在人工智能方面的安全和基本权利的框架。欧盟根据《欧洲联盟运作条约》(TFEU)第 114 条的许可,公布了一项拟议法律,即《人工智能法》。
日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA) 一直在开发一种系统,用于管理灾难响应行动期间的资源分配并优化可用资产 (D-NET) 的应用。作为 UAS 交通管理 (UTM) 项目的一部分,NASA 一直致力于研究如何实现 UAS 在低空空域的大规模商业应用。自 2016 年以来,JAXA 和 NASA 一直合作研究 UAS 在救灾行动中的安全高效整合。2018 年 10 月,在日本爱媛县举行的大规模灾难演习中进行了一次飞行测试,成功证明 D-NET 和 UTM 有助于有人驾驶飞机和无人机安全高效地使用空域。本文介绍了 UAS 在救灾中整合以及 D-NET/UTM 整合的技术挑战以及为应对这些挑战而开发的技术解决方案。还展示了在现实环境中测试两个系统集成的场景,以及飞行测试结果和分析。飞行测试成功展示了 UAS 在灾难响应中的应用,并表明它们可以安全地与载人飞机配合以提高响应效率。
2008 年是直升机紧急医疗服务 (HEMS) 行业有记录以来死亡人数最多的一年,共发生 12 起事故 1(8 起致命事故),造成 29 人死亡。由于涉及 HEMS 运营的致命事故增加,美国国家运输安全委员会 (NTSB) 于 2008 年 10 月 28 日将 HEMS 安全问题列入其最希望改进的运输安全清单,并举行了为期 4 天的公开听证会,严格审查该行业的安全问题。2 根据此次听证会上的证词以及最近 HEMS 事故的调查结果,3 NTSB 认为美国联邦航空管理局 (FAA) 需要采取行动防止发生更多事故。这些行动包括改进飞行员培训;收集和分析飞行、天气和安全数据;开发低空空域基础设施;以及使用双驾驶、自动驾驶仪和夜视成像系统 (NVIS)。还向美国卫生与公众服务部医疗保险和医疗补助服务中心 (CMS)、国土安全部联邦紧急医疗服务跨部门委员会 (FICEMS) 以及 4 家和 40 家公共 HEMS 运营商提出了其他建议。
2018 年,美国联邦航空管理局 (FAA) NextGen 办公室发布了无人机系统 (UAS) 交通管理 (UTM) 的初步总体运营概念 (V1.0),其中提出了愿景并描述了开发支持架构和在 UTM 生态系统内运营的相关运营和技术要求。UTM 被定义为 FAA 支持在低空空域运营的 UAS 运营的方式。UTM 利用行业在 FAA 的监管权限下提供服务的能力,而这些服务目前尚不存在。它是一个基于社区的交通管理系统,其中运营商和提供运营支持服务的实体负责协调、执行和管理运营,并遵守 FAA 制定的规则。这组联合服务支持 UAS 运营商之间的运营合作管理,由第三方支持提供商通过网络信息交换提供便利。UTM 旨在通过创新、竞争性的服务供应商开放市场来支持对日益复杂和风险不断增加的广泛运营的需求和期望。所提供的服务具有互操作性,使 UTM 生态系统能够扩展以满足 UAS 运营商社区的需求。FAA 更新了此运营概念 (ConOps),以记录 UTM 的持续成熟并与政府和行业分享愿景