創(chuàng)新者正在設(shè)計(jì)空中出租車和無人機(jī)。但除非利益相關(guān)者加快對(duì)空中移動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施的投資，否則這些永遠(yuǎn)都是“空中樓閣”，無法付諸現(xiàn)實(shí)。
??交通擁堵迫使美國(guó)司機(jī)每年浪費(fèi)超過30億加侖的燃料，并使他們每年在汽車中被困多達(dá)70億小時(shí)。很多時(shí)候，我們夢(mèng)想著去上班的行程是段愉快的旅程，而不是在高速公路上兩眼緊盯著尾燈，心情煩躁。我們能否通過交通運(yùn)輸為客運(yùn)量身定制的大型無人機(jī)，從而減少長(zhǎng)距離行駛?此外，空中移動(dòng)解決方案還可以改善貨物運(yùn)輸。我們能否在20分鐘內(nèi)向缺乏交通工具的老年人提供處方藥?或者向偏遠(yuǎn)地區(qū)提供醫(yī)療服務(wù)?把食品或雜貨送到商店很少的地方呢?
??初創(chuàng)公司、高科技巨頭和其他公司已經(jīng)開始投資于使這種交付和運(yùn)輸無人機(jī)成為現(xiàn)實(shí)所需的創(chuàng)新技術(shù)。但是，更廣泛地使用空中移動(dòng)解決方案還需要其他推動(dòng)因素。潛在的無人機(jī)運(yùn)營(yíng)商需要開發(fā)能夠吸引投資者的強(qiáng)大商業(yè)案例。監(jiān)管機(jī)構(gòu)將在制定從車輛要求到空域管理等各方面的綜合指南方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。行業(yè)利益相關(guān)者必須教育公眾解決有關(guān)空中移動(dòng)性(包括安全性)的核心問題。另一個(gè)重要的推動(dòng)因素，也是經(jīng)常被忽視的一個(gè)，涉及基礎(chǔ)設(shè)施，這是一個(gè)廣泛的類別，包括無人機(jī)起飛和降落的地方。
??很容易理解為什么基礎(chǔ)設(shè)施受到的關(guān)注很少。空中移動(dòng)解決方案本身在技術(shù)上非常復(fù)雜，其潛在的使用案例非常吸引人，因此它們往往吸引最多的關(guān)注。但現(xiàn)在，許多公司和私人投資者已經(jīng)開始探索實(shí)現(xiàn)空中交通所需的基礎(chǔ)設(shè)施資產(chǎn)。讓利益相關(guān)者參與有關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)話的公司包括最近獲得飛行管理系統(tǒng)專利的亞馬遜，以及試圖確定各種基礎(chǔ)設(shè)施資產(chǎn)成本和要求的Uber，其中包括將用于垂直起飛和著陸(eVTOL)的電動(dòng)飛機(jī)。在政府方面，似乎對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的興趣也在增長(zhǎng)，一些公共機(jī)構(gòu)投資開發(fā)無人機(jī)用例的空中移動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施。他們還在研究如何將這些系統(tǒng)與現(xiàn)有的空中交通管理系統(tǒng)相結(jié)合。
??當(dāng)公司和其他利益相關(guān)者投資于基礎(chǔ)設(shè)施資產(chǎn)時(shí)，他們經(jīng)常會(huì)面臨有關(guān)其必要性的問題，因?yàn)榭罩幸苿?dòng)解決方案仍有許多其他難題需要克服。預(yù)計(jì)三到十年內(nèi)交付無人機(jī)的廣泛使用不會(huì)實(shí)現(xiàn)，而且在大規(guī)模部署客運(yùn)無人機(jī)之前，這種情況可能會(huì)持續(xù)更長(zhǎng)時(shí)間。但是，設(shè)計(jì)、構(gòu)建和獲取基礎(chǔ)設(shè)施(包括垂直起降點(diǎn))空間的時(shí)間表也很長(zhǎng)，因此公司應(yīng)該立即開始規(guī)劃。如果他們堅(jiān)持到空中移動(dòng)解決方案準(zhǔn)備好時(shí)才擁抱天空，那么他們的無人機(jī)就會(huì)成為空中的一座橋梁：毫無用處的昂貴技術(shù)奇跡。
??為了幫助投資者、私營(yíng)公司和公共部門避免這種結(jié)果，并在技術(shù)準(zhǔn)備就緒后迅速獲取潛在利益，我們確定了關(guān)鍵的美國(guó)市場(chǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施要求。這些包括交通管理基礎(chǔ)設(shè)施，用于接收包裹或降落車輛的物理基礎(chǔ)設(shè)施，以及支持技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施，例如用于允許無人機(jī)進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)的自動(dòng)門。
??無人機(jī)交通管理的角色
??最成熟的無人機(jī)系統(tǒng)(UAS)應(yīng)用 —— 以及無人機(jī)在公司或消費(fèi)領(lǐng)域廣泛使用的唯一應(yīng)用 —— 涉及短程監(jiān)控和相關(guān)照片或視頻。在這些飛行期間，無人機(jī)操作員可以根據(jù)需要識(shí)別障礙物，并根據(jù)需要改變飛行路線，因?yàn)樵O(shè)備始終保持在其視線范圍內(nèi)。所有飛行距離更遠(yuǎn)的無人機(jī)都需要無人機(jī)交通管理(UTM)，這是一個(gè)由雷達(dá)、信標(biāo)、飛行管理服務(wù)、通信系統(tǒng)和服務(wù)器組成的系統(tǒng)，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)、組織和管理空域內(nèi)的所有無人機(jī)交通。在私營(yíng)部門，到2017年，企業(yè)已經(jīng)吸引了3.5億美元的資金來創(chuàng)建UTM和相關(guān)的導(dǎo)航系統(tǒng)，但這些仍處于試點(diǎn)階段。
??對(duì)于飛行距離超過地面400英尺的UAS，UTM的目的與傳統(tǒng)航空的空中交通管理系統(tǒng)類似。它指揮飛行路徑并防止UAS與障礙物之間的碰撞，例如建筑物、其他無人機(jī)和飛機(jī)(交互式)。其他重要功能包括實(shí)時(shí)(或接近實(shí)時(shí))提供信息，以幫助空中交通解決方案避免惡劣天氣、擁堵和禁止空域。
??建造空中道路的挑戰(zhàn)
??UTM要求因高度和位置而異。考慮通常在相對(duì)較低的高度飛行的空中移動(dòng)解決方案。在農(nóng)村地區(qū)，UTM可以相對(duì)簡(jiǎn)單，因?yàn)榭罩幸苿?dòng)解決方案將遇到很少的固定障礙物或空中交通。但是，在城市地區(qū)，必須對(duì)UTM系統(tǒng)進(jìn)行編程，以便更頻繁地檢查障礙物并處理更復(fù)雜的飛行路徑。
??UTM開發(fā)和空域管理挑戰(zhàn)
??為了使UTM能夠運(yùn)行，空中移動(dòng)解決方案必須配備關(guān)鍵技術(shù)，例如檢測(cè)和避免系統(tǒng)以及GPS無法運(yùn)行的環(huán)境的導(dǎo)航工具，所有這些都需要大量的投資和測(cè)試。監(jiān)管合規(guī)也將帶來障礙，因?yàn)榭梢岳斫獾氖?，行業(yè)必須準(zhǔn)備好解決無人機(jī)飛行路徑下的乘客和人員的安全問題。
??一些空中移動(dòng)解決方案，包括貨運(yùn)無人機(jī)和客運(yùn)eVTOL，必須在載人商業(yè)航班和通用航空飛機(jī)常用的空域飛行。這意味著利益相關(guān)者無法孤立地創(chuàng)建UTM;相反，他們必須開發(fā)一個(gè)綜合的航空空域管理系統(tǒng) – 既可以幫助空中移動(dòng)解決方案避開任何空域的障礙，又能遵守管理飛行規(guī)則的多個(gè)系統(tǒng)。這種聯(lián)系可能在技術(shù)上具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)榻裉斓目沼蛞蕾囉趶?qiáng)大健全的交通管理系統(tǒng)，以及訓(xùn)練有素的飛行員和空中交通管制員，他們?cè)趪?guó)家空域的不同層面飛行，并消除這些區(qū)域內(nèi)的任何沖突。相比之下，大多數(shù)未來的UTM解決方案將自動(dòng)執(zhí)行許多任務(wù)，人工干預(yù)僅限于緊急情況。
??迄今為止，UTM的發(fā)展一直是公共和私營(yíng)部門的共同努力。例如，聯(lián)邦航空管理局(FAA)與UAS利益相關(guān)方建立了伙伴關(guān)系，以創(chuàng)建低空授權(quán)和通知能力計(jì)劃，該計(jì)劃通過近實(shí)時(shí)處理低空空域授權(quán)，為UAS提供進(jìn)入機(jī)場(chǎng)附近受控空域的通道。然而，在未來，一些私營(yíng)公司可能會(huì)嘗試通過為特定地理區(qū)域創(chuàng)建UTM解決方案來獲得優(yōu)勢(shì)。如果實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，包括小型UAS和eVTOL在內(nèi)的空中移動(dòng)解決方案必須與各種相互競(jìng)爭(zhēng)的UTM解決方案進(jìn)行交互，因?yàn)樗鼈儠?huì)前往不同的區(qū)域，而不是單個(gè)系統(tǒng)。
??利益相關(guān)者必須確保所有UTM系統(tǒng)都可以互操作，并且可以相互通信，以及與空中交通管理系統(tǒng)進(jìn)行通信。
??空中移動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施的實(shí)物資產(chǎn)和支持技術(shù)
??除UTM外，空中移動(dòng)解決方案還需要三個(gè)核心物理基礎(chǔ)設(shè)施資產(chǎn)：
??垂直升降機(jī)場(chǎng)、垂直升降站和復(fù)雜的直升機(jī)停機(jī)坪，便于UAS著陸和起飛;在客運(yùn)方面，這些也將作為登機(jī)和下機(jī)的場(chǎng)所
??接收貨物的設(shè)施，如儲(chǔ)物柜或其他儲(chǔ)存設(shè)施，用于包裹運(yùn)送
??充電站，可以是直立式、垂直式或低成本的站臺(tái)
??對(duì)于所有的基礎(chǔ)設(shè)施資產(chǎn)，公司可以采用多種設(shè)計(jì)方案。例如，他們可以構(gòu)建容量為3到6個(gè)eVTOL的垂直升降機(jī)場(chǎng)，或者選擇額外的空間。在需求有限的區(qū)域，可以容納一輛或兩輛車的垂直升降站就足夠了。但是，每個(gè)資產(chǎn)類別中都會(huì)有一些共同的元素。通過垂直起降，基本功能將包括充電站和安全檢查區(qū)域。有些還可能包括用于額外的電池存儲(chǔ)空間，以幫助失去電荷且無法承受停機(jī)時(shí)間的eVTOL。開發(fā)人員還必須確保其垂直升降機(jī)場(chǎng)設(shè)計(jì)符合法規(guī)要求，以及州或地方分區(qū)指導(dǎo)方針。
??空中移動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施資產(chǎn)的構(gòu)成、密度和分布將因地點(diǎn)而異。與UTM一樣，擁有高層建筑和人口稠密的城市地區(qū)將擁有最復(fù)雜和最昂貴的基礎(chǔ)設(shè)施需求。考慮無人機(jī)交付，在農(nóng)村或郊區(qū)，UAS可能會(huì)在門口、后院或車道上放下包裹。相比之下，在城市地區(qū)，公司需要將接收設(shè)施放置在屋頂或其他地方，以便將貨物運(yùn)送到缺乏明確卸貨點(diǎn)的公寓樓。這些區(qū)域還需要機(jī)器人或送貨人員將包裹短距離地運(yùn)送到目的地。
??在為其基礎(chǔ)設(shè)施需求制定預(yù)算時(shí)，公司應(yīng)該記住，昂貴的項(xiàng)目不是他們唯一的開支。他們還需要投資支持技術(shù)，比如在配送中心將包裹裝載到無人機(jī)上的自動(dòng)化系統(tǒng)。最后，他們需要為相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營(yíng)技術(shù)提供資金，例如用于交換eVTOL電池以實(shí)現(xiàn)更高效率的自動(dòng)化系統(tǒng)。
??空中移動(dòng)利益相關(guān)者的下一步行動(dòng)
??由于空中出租車和交付無人機(jī)仍處于早期開發(fā)階段，許多空中機(jī)動(dòng)利益相關(guān)者尚未開始考慮相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施需求。但是他們必須很快將注意力轉(zhuǎn)移到創(chuàng)造垂直起降機(jī)場(chǎng)和其他資產(chǎn)上，為未來做好準(zhǔn)備。以下是擁有者、投資者和政府官員的一些關(guān)鍵考慮因素。
??擁有者
??對(duì)于實(shí)物資產(chǎn)所有者來說，一個(gè)主要問題迫在眉睫：他們是應(yīng)該建造新的基礎(chǔ)設(shè)施還是嘗試改造現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)以滿足其空中交通需求?利益相關(guān)者還必須決定如何從基礎(chǔ)設(shè)施投資中獲利。例如，有些人可能會(huì)決定向其他公司收取費(fèi)用以換取他們的服務(wù)，而其他人可能會(huì)看到限制訪問的價(jià)值，因?yàn)檫@可能會(huì)限制空中移動(dòng)解決方案運(yùn)營(yíng)商之間的競(jìng)爭(zhēng)。
??利用空域管理，利益相關(guān)者必須考慮監(jiān)管要求。考慮迭代路線規(guī)劃。 UTM系統(tǒng)是否能夠根據(jù)新信息改變路線，或者空中移動(dòng)解決方案是否始終堅(jiān)持一開始就指定的路徑?在技術(shù)方面，將UTM與現(xiàn)有空域管理系統(tǒng)相結(jié)合的問題現(xiàn)在也值得關(guān)注。
??投資者
??空中交通基礎(chǔ)設(shè)施將為愿意探索新資產(chǎn)類別的投資者提供機(jī)會(huì)，前提是他們?cè)敢膺M(jìn)入未知領(lǐng)域。一旦考慮了所有重要資產(chǎn)的成本，那么實(shí)際的金額將會(huì)很高。例如，根據(jù)各種功能，包括大小、所容納的車輛數(shù)量、位置和建筑結(jié)構(gòu)(例如，它是位于屋頂還是獨(dú)立建筑物)，垂直起降機(jī)場(chǎng)成本可能在200萬美元到2億美元之間。在大多數(shù)大都市區(qū)域，所需的垂直起降機(jī)場(chǎng)數(shù)量可以與地鐵站點(diǎn)的數(shù)量相同，因此很容易就會(huì)有100個(gè)或更多大小不一的垂直起落點(diǎn)。這意味著每個(gè)城市的投資要求可能很高。隨著私募股權(quán)基金和機(jī)構(gòu)投資者尋求在基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域投入越來越多的資金，空中交通領(lǐng)域可能會(huì)提供有趣的機(jī)會(huì)。
??政府官員
??政府官員可以通過與對(duì)空中移動(dòng)解決方案感興趣的私營(yíng)公司、創(chuàng)建UTM系統(tǒng)和其他基礎(chǔ)設(shè)施的開發(fā)人員以及社區(qū)利益團(tuán)體(主要由特定地點(diǎn)的有關(guān)公民組成)合作，最好地了解基礎(chǔ)設(shè)施要求。
??如果政府機(jī)構(gòu)投資空中移動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施，它們可能會(huì)非常挑剔。例如，政府機(jī)構(gòu)可能會(huì)優(yōu)先考慮一個(gè)人口稠密的大都市地區(qū)，為許多居民提供服務(wù)的交通系統(tǒng)中的垂直起降機(jī)場(chǎng)撥款。他們的參與也可能使他們?cè)谥匾獩Q策中有發(fā)言權(quán)，例如運(yùn)輸線的位置。但政府機(jī)構(gòu)可能會(huì)限制或拒絕為僅服務(wù)于少數(shù)業(yè)務(wù)的垂直起降機(jī)場(chǎng)提供公共資金。
??即使他們不提供資金，政府機(jī)構(gòu)仍可能協(xié)助進(jìn)行空中移動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃和投資。對(duì)垂直起降機(jī)場(chǎng)、UTM和其他系統(tǒng)的要求將根據(jù)人口密度、開放空間、運(yùn)輸模式和許多其他因素而變化。州、地方和聯(lián)邦當(dāng)局可以在開展基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃和投資時(shí)與社區(qū)合作。這些當(dāng)局還可以量化空中移動(dòng)對(duì)其地區(qū)的潛在影響，以了解它如何與更廣泛的流動(dòng)戰(zhàn)略和目標(biāo)相結(jié)合，例如縮短公民的通勤時(shí)間和減少空氣污染。然后，他們可以確定優(yōu)先投資所需的基礎(chǔ)設(shè)施，并支持期望的結(jié)果。
??例如，考慮一下美國(guó)聯(lián)邦政府如何與UTM的私人參與者合作。由于許多公司正在開發(fā)不同的技術(shù)和方法，政府可以與他們合作定義設(shè)計(jì)并創(chuàng)建技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以確保安全、可靠的性能，同時(shí)確保UTM系統(tǒng)的互操作性。為了探討這些問題，已經(jīng)采取了一些主動(dòng)行動(dòng)。
??今年2月份，內(nèi)華達(dá)無人飛行系統(tǒng)研究所(NIAS)該研究所與其美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)的無人交通管理(UTM)合作伙伴在雷諾-斯特德機(jī)場(chǎng)內(nèi)華達(dá)無人飛行系統(tǒng)試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行了為期一周的多架無人機(jī)測(cè)試。該研究所負(fù)責(zé)管理內(nèi)華達(dá)無人飛行系統(tǒng)試驗(yàn)場(chǎng)。測(cè)試的重點(diǎn)是空域管理技術(shù)，使無人飛行系統(tǒng)能夠安全集成到NAS中。
??NASA提供了一個(gè)飛行信息管理系統(tǒng)(FIMS)研究平臺(tái)，該平臺(tái)將作為美國(guó)聯(lián)邦航空局未來的原型系統(tǒng)，用于協(xié)調(diào)全美各地的無人機(jī)服務(wù)供應(yīng)商(USS)。
??測(cè)試期間的重點(diǎn)研究領(lǐng)域包括UAS地面控制接口，用于本地管理操作、通信、導(dǎo)航、監(jiān)視、人為因素、數(shù)據(jù)交換、網(wǎng)絡(luò)解決方案和BVLOS架構(gòu)。
??GOED執(zhí)行董事保羅·安德森(Paul Anderson)說:“這項(xiàng)與NASA和聯(lián)邦航空局(FAA)的開創(chuàng)性工作進(jìn)一步證明，如果這種情況發(fā)生在無人機(jī)行業(yè)，那么它也發(fā)生在內(nèi)華達(dá)州。”
??“美國(guó)聯(lián)邦航空局將整個(gè)內(nèi)華達(dá)州指定為美國(guó)僅有的7個(gè)無人機(jī)測(cè)試基地之一，內(nèi)華達(dá)州在推進(jìn)這種改變生命和挽救生命的技術(shù)方面發(fā)揮的作用確實(shí)是獨(dú)一無二的，這里的經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)是無與倫比的。”
??NASA表示，其演示將允許自己和聯(lián)邦航空管理局等合作伙伴“幫助商業(yè)無人機(jī)行業(yè)了解在城市環(huán)境中飛行所帶來的挑戰(zhàn)”。演示的結(jié)果將有助于探索“未來規(guī)則、政策和交通管理程序，以便在人口稠密地區(qū)安全操作無人機(jī)”。
??美國(guó)宇航局UTM項(xiàng)目經(jīng)理Ronald Johnson表示：“這一階段代表了迄今為止經(jīng)過測(cè)試的高級(jí)無人機(jī)系統(tǒng)在最苛刻的城市環(huán)境中運(yùn)行的最復(fù)雜的演示?！?/p>
??空中移動(dòng)解決方案可以改變通勤、包裹遞送和其他日常任務(wù)，這種方式在幾年前似乎是不可能的，但其產(chǎn)生的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了交通。 eVTOL可以幫助減少污染，減輕城市地區(qū)的住房危機(jī)，使遠(yuǎn)郊成為城市工人的可行選擇。無人機(jī)的快速交付可能會(huì)加速電子商務(wù)業(yè)已急劇上升的勢(shì)頭，并提高許多公司的利潤(rùn)。隨著新應(yīng)用提高效率和生產(chǎn)力，空中移動(dòng)性的整體經(jīng)濟(jì)效益將是巨大的。然而，首先，公司、政府和其他利益相關(guān)者必須采取深思熟慮的措施，來創(chuàng)造一個(gè)能夠帶來這些社會(huì)效益的環(huán)境。與任何新行業(yè)一樣，很多都是不確定的，但收益的潛力也很大。
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