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          無人機快遞“從天而降” 不僅要快更要“穩”

          2020年04月29日 10:57 來源: 科技日報

          近些年,人工智能重要落地場景之一的智慧物流體系加速發展,而作為智慧物流體系的一個重要分支,無人機物流正是機械化、自動化和智能化發展的結果。雖然使用無人機進行貨物運輸已經不是什么新鮮事,但是距離空中物流真正走入日常似乎還有一段距離。

          新冠肺炎疫情的發展無疑正加快這一進程。近日,美國亞馬遜快遞配送人員稱因為在配送過程中無法保持安全距離,擔心感染新冠病毒,紛紛罷工。而與之相對的是,谷歌無人機派上了大用場,業務量翻倍。

          生活節奏不斷加快,人們對物流配送的運輸效率要求越來越高,越來越多的企業開始嘗試利用無人機進行配送,以突破地面運輸的限制。這次疫情中,在物資運輸壓力劇增、無接觸配送需求爆發的背景下,無人機展現出的靈活、便捷、安全、高效等配送價值令人矚目。未來,伴隨著技術、成本、政策等方面瓶頸的打破,無人機送貨時代或將漸行漸近。

          三大關鍵技術支撐無人機物流配送

          面向高動態、實時、不透明的任務環境,無人機能夠做到感知周邊環境并規避障礙物、機動靈活并容錯飛行;按照任務要求無人機可以自主規劃飛行路徑、自主識別目標屬性、用自然語言與人交流……

          事實上,要實現上述操作無人機離不開三項技術的支持。“目前無人機數據鏈系統、無人機飛行控制導航系統(飛控)、無人機自主控制技術是實現無人機物流配送最關鍵的三大技術。”天津華鼎科技有限公司科技飛行技術部部長畢曄表示。

          據介紹,無人機數據鏈是飛行器與地面系統聯系的紐帶,負責完成對無人機的遙控、遙測、跟蹤定位和傳感器傳輸。它是一個多模式的智能通信系統,能夠感知其工作區域的電磁環境特征,并根據環境特征和通訊要求,實時動態調整通信系統工作參數,達到可靠通信的目的。“這項技術是滿足未來無人機組群物流配送的關鍵支撐。隨著機載傳感器、定位的精準程度和執行任務的復雜程度不斷上升,未來在全天候執行任務中,可能還將出現激光通訊方式。”畢曄說。

          “飛控是無人機完成起飛、空中飛行、執行任務和返場回收等整個飛行過程的核心系統,相當于駕駛員。導航系統向無人機提供參考坐標系的位置、速度、飛行姿態,引導無人機按照指定航線飛行,相當于有人機系統中的領航員。”畢曄介紹。

          自主控制技術也是無人機關鍵技術,包括態勢感知技術、規劃與協同技術、自主決策技術等方面。這套系統通過各種信息獲取,設備自主地對任務環境進行建模,包括對三維環境特征的提取、態勢的評估等,從而實現路徑規劃和協同控制。畢曄表示,無人機路徑選擇與重新規劃能力,是無人機自主控制系統必須具有的。

          政策、技術雙瓶頸制約商業化步伐

          早在2014年,谷歌X部門便首次推出無人機送貨服務,2019年年底谷歌無人機送貨服務獲得美國聯邦航空管理局的認證。而在我國,2019年10月,中國民用航空局向迅蟻公司所屬的杭州送吧物流科技有限公司頒發了《無人機物流配送經營許可》,是國內首張城市物流無人機試運行“牌照”,隨后,京東、順豐等研發的大型固定翼無人機也投入使用。

          “從全國范圍看,無人機物流配送市場剛剛啟動。”法國歐洲科學院榮譽院士、世界無人機

          聯合會主席、深圳市無人機行業協會會長楊金才表示,目前實現商業化的無人機物流公司不超過10家。

          天津華鼎科技有限公司總經理白子龍介紹,從技術層面看,無人機物流配送除了“快”還需要“穩”。續航問題一直是無人機的痛點所在,而將無人機運用到物流配送領域,續航能力更是重中之重。動力電池的比能量(單位質量/體積的器件可提供的能量)是一個重要指標,每增加一公斤載重,無人機航時會成倍縮短。此外,在不同飛行環境下,不同用途的無人機對傳感器的配置要求也不同。通過加裝避障功能模塊,整合迫近傳感器與飛控系統,可以避免無人機墜毀。

          在導航方面,目前無人機載導航系統主要分非自主(GPS等)和自主(慣性制導)兩種,但分別有易受干擾和誤差積累增大的缺點,多種導航技術(慣性+多傳感器+GPS+光電導航系統),采用濾波器運行方式將是未來發展的方向。

          “從政策來看,無人機的應用避免不了空域管理的問題。”白子龍認為,在相當長的時間內,無人機配送還難以實現大規模的商業化運作。“目前開辟航線必須經過嚴格的日審批,也就是除航線審批外,起飛的前一天需要獲得許可,然后起飛的當天還必須再次確認審批。從實踐情況來看,城市地區空域管理更為嚴格,空域和飛行計劃審批程序也存在著較大優化空間。”

          此外,無人機在空中飛行也需要進行交通管理。比如無人機送貨離不開超視距飛行和在人群上空飛行,目前國外在立法上普遍禁止無人機超視距飛行和在人群上空飛行,除非能夠得到監管機構的豁免。因此,無人機物流配送法律法規、運營標準、管理制度等方面尚需進一步探索。

          無接觸配送或成未來發展趨勢

          疫情期間,湖北武漢的快遞企業用無人機把醫療防疫物資成功地降落在武漢金銀潭醫院,說明無人機在交通限行、封閉管理等情況下進行物流運輸有其優勢,而且對于避免交叉感染也有獨特作用。楊金才表示:“疫情帶來了機遇和挑戰,為下一步無人機普及奠定了基礎,疫情過后無人機物流配送肯定會有大發展。”

          “無人機物流配送在疫情防控中大展身手,也令這一行業吸引了更多資本與人才的關注,為未來發展奠定了良好基礎。”白子龍表示,無接觸配送或將成為未來發展趨勢。在近日國務院聯防聯控機制召開的新聞發布會上,國家郵政局市場監管司副司長邊作棟介紹,無人配送,包括智能快件箱、無人機、無人車等形式,將成為郵政快遞末端服務的一個發展趨勢之一。

          最近,廣西賀州政府找到深圳市無人機行業協會,提出了協助解決無人機物流配送問題的需求:當地黃金珠寶產業園因業務需要,每天要送大量珠寶到深圳羅湖,時效性要求很強,貨運汽車走公路需要六七個小時,不僅慢,還風險很大,需要派員押運,如果通過無人機物流,航程大概只需一個多小時,非常便捷。

          “在合適的情景下使用無人機配送,效率能提升60%—70%,成本節約60%以上。從目前實際情況來看,商業化批量中距離運輸,采用無人機配送最為高效,原來因為距離問題無法空運的商品也可以空運了。”白子龍展望未來無人機應用時表示,特色生鮮、醫療冷鏈的物流業將因為無人機的逐漸普及,進入到全新的速度等級;地質條件相對復雜的地區,無論是高山還是海島,甚至難以修路的地方,用無人機可以完成更多物資運輸和補給。未來城市無人機物流配送會面向B端(組織或企業)配送一些對時效性要求較高的高價值物品。

          “5G可以支撐無人機采集的4K高清視頻等數據的實時傳輸,飛到哪看到哪,也可使無人機飛行控制時延大大縮短,滿足了遠程操控無人機飛行的性能需求。”楊金才表示,隨著未來低空開放,加上5G時代的到來,這個行業會有很大的提升和拓展。無人機物流配送,是通往下一時代的入場券,而隨著技術的不斷進步,無人機業務落地的步伐相信會越來越快,新的物流時代也即將到來。(陳曦)

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