無人機正在改變工作方式

薛槐敏

小型商用無人機工業(yè)正在迅速成熟，并已應用到多個領域，正在改變我們的工作方式，但無人機操作方面仍存在一些重大的法律和技術障礙有待克服，特別是如何安全地將無人機納入空域管理。無人機納入空域方面進展非常迅速。

無人機發(fā)展趨勢

無人機全稱為無人駕駛飛行器（UAV）或無人機系統(tǒng)（UAS），可以是在機上沒有人員駕駛的情況下運行的任何飛機，第二次世界大戰(zhàn)時首次將其用于軍事任務。但本文關注的是用于商業(yè)目的的重量小于55lb的小型旋翼機，我們已經(jīng)進入了一個全新的無人機時代。

2016年全球無人機市場達到13億美元，以后三年內(nèi)將達到150乙美元，包括硬件、軟件/分析和無人機服務的收入。毫不夸張地說，無人機已成為同數(shù)字航空電子設備和全球定位系統(tǒng)一樣重要的技術里程碑。無人機市場的快速增長得益于大量富有創(chuàng)造性的無人機應用，唯一的限制是在工業(yè)和政府需求中尋求出路的開發(fā)商想象力有限。

進行或希望參與飛行部門管理工作的人員需要關注這些無人機設備，更大、更先進的無人機型別開始在商業(yè)航空領域發(fā)揮作用。隨著無人機在空中、海上和陸地應用的數(shù)量激增，監(jiān)管機構爭相研究如何將無人機安全地納入全球空域，對無人機相關技能的需求也讓很多人看到了新的就業(yè)機會，而飛行培訓部門的回應是迅速開發(fā)復雜的無人機學位課程。

現(xiàn)在是成為一名商業(yè)無人機操作員的好時機。據(jù)PrecisionHawk無人機公司稱，隨著越來越多的公司意識到空中情報的好處（首要的就是費用節(jié)省和安全性高），無人機操作員的需求也在猛增。FAA表示該需求還會繼續(xù)增加，據(jù)其預測，2020年商用無人機操作員的需求將翻兩番，需要300000多名新操作員來滿足未來的需求。

與此同時，無人機行業(yè)正在進行一場重組。無人機服務公司陷入了困境，那些沒有被收購或并人大公司的供應商面臨著一場更加艱難的戰(zhàn)斗。市場內(nèi)部正在發(fā)生變化，新培養(yǎng)的商業(yè)無人機操作員的涌入給服務成本帶來了過度的下行壓力。

毫不奇怪，企業(yè)和其他組織越來越多地求助于飛行部門和第三方供應商來開展無人機業(yè)務。公司領導來電詢問是否能夠滿足其無人機需求時，跟上無人機的發(fā)展趨勢和新進展可能對飛行部門的人員有利。甚至如果相關人員或飛行部門抓住機會，推薦了公司可能沒有考慮過的無人機服務，那么無人機技能可能會是一種具有說服力的資產(chǎn)。

實際應用

商用無人機行業(yè)領域正在迅速成熟，從概念驗證項目和試點項目發(fā)展到大規(guī)模自主無人機隊的生產(chǎn)部署。以下任何類型的應用都可能成為上級組織事務和飛行部門職責中的重要組成部分。

無人機在多種應用中變得至關重要，其中包括作為救災和搜救工作的工具。隨著操作員學會如何與地面救援和重建供應商進行最佳協(xié)調(diào)，無人機的能力會更加靈活，會產(chǎn)生更大影響。

無論是給“饑餓”的北達科他州高爾夫球手空投奶酪漢堡和啤酒，還是進行關鍵的醫(yī)療配送，無人機包裹配送服務現(xiàn)在已經(jīng)較為普遍。2016年5月，F(xiàn)AA將美國商用無人機配送服務的第一個航空公司聯(lián)邦采購條例（FAR）第135部分證書授予了Wing公司，該公司是谷歌母公司Alphabet的子公司，這項服務正在西弗吉尼亞州開展。與選定客戶DownUnder進行了四年多的測試后，Wing公司在澳大利亞首都堪培拉郊區(qū)推出了首個商用無人機配送服務。該公司在赫爾辛基開始在歐洲的試運行。第135部分證書的頒發(fā)意味著整個Wing組織，而不僅是無人機本身，已經(jīng)滿足了FAA的租用要求，包括經(jīng)濟方面、文件和培訓。在此之前，Wing公司曾按照第107部分規(guī)定的豁免，在美國駕駛超視距無人機在人群上方飛行，但這些豁免不適用于商業(yè)配送業(yè)務，該公司必須獲得航空公司證書，此前該證書只授予載人飛機運營商。與澳大利亞一樣，美國的配送業(yè)務將使用Wing公司的無人機交通管理（UTM）平臺，將無人機飛行整合到國家空域。

還是今年5月，中國國際快遞公司中外運一敦豪（DHL-Sinotrans）與智能自動駕駛飛行器制造商億航（EHang）無人機公司結成戰(zhàn)略伙伴關系，共同推出一種全自動的智能無人機配送方案，以應對中國城市地區(qū)“最后一千米配送”挑戰(zhàn)。智能無人機配送服務將增強DHL的配送能力，在物流領域創(chuàng)造全新的客戶體驗，并提供更多的商機。

在用于移植的器官運送和藥物運送方面，非洲國家盧旺達、加納和坦桑尼亞已經(jīng)遠遠領先于美國無人機運營商。加納于4月份正式推出了世界上最大的全國范圍內(nèi)的醫(yī)療無人機配送服務。同樣在4月份，一架八旋翼定制無人機將供體腎臟從巴爾的摩的圣艾格尼斯醫(yī)院運送到馬里蘭大學醫(yī)療中心，相距2.7mi。。

數(shù)以萬計的輸電塔橫跨美國，超過3200家電力公司每年還在給不斷擴大的美國電網(wǎng)增加更多的輸電塔。在電力傳輸管理方面，基于無人機的技術可以提供更高精度的庫存和輸電塔健康評定、降低檢查成本、增加塔產(chǎn)出，并確保更高的安全裕度。

其他無人機應用包括房地產(chǎn)銷售、物業(yè)管理、新聞報道、娛樂（例如“超級碗”[SuperBowl]中場休息時的無人機燈光秀）和電影制作。人工智能的開發(fā)商也在尋找擴大無人機用途的方法。

按規(guī)則操作

在廣泛的商業(yè)無人機操作成為司空見慣之前，仍有一些重大的法律和技術障礙有待克服，包括完善無人機條例、自主飛行以及如何安全地將無人機納入空域管理，不過此方面的進展是非常迅速的。考慮操作無人機的話，就需要先熟悉規(guī)則及其文化。

無人機的法律制定仍處于“大爆炸”（初始）階段，所以要留意其變化，特別是FAA的規(guī)則變化。在美國，無人機操作的限制在聯(lián)邦航空條例（FAR）第107部分中規(guī)定，可在網(wǎng)上查閱“SmallUnmanned Aircraft Regulations （Part107）（小型無人機飛行管理條例）”。操作無人機之前，必須了解第107部分中的規(guī)定。首先，操作小型無人機系統(tǒng)（ sUAS）必須年滿1 6歲，擁有小型無人機系統(tǒng)等級的遙控飛行員資格證，或在持有該資格證人員的直接監(jiān)督下操作。而且還需要參加筆試和學習無人機技術更高級方面（甚至更高級學位）大量的在線備考課程。

必須時刻保證無人機在視線范圍內(nèi)，或者，如果通過視頻饋送或類似技術使用第一人稱視角（FPV），則必須有視覺觀察員保持飛機始終在肉眼可視范圍內(nèi)（例如，不使用雙筒望遠鏡的情況下）。不論操作員還是視覺觀察員都不能操作一架以上無人機。

可以在白天或者在黃昏時配備適當?shù)姆雷舱彰髑闆r下飛行，最低能見度為距控制站3mi.。如果無人機停留在建筑物上方400ft以內(nèi)，最大允許高度為離地高度400ft或更高，最大速度為100mph（87kt）。目前，不能駕駛無人機飛越?jīng)]有直接參與操作的人員（包括戶外體育場），也不能在封閉式建筑中或封閉的靜止車輛內(nèi)飛行。除非是飛越人煙稀少的地區(qū)，否則也不能在移動車輛上實施操作。

此外，在不影響無人機飛行特性或可控性的情況下，可以攜帶一個外部負載，需安裝牢固。如果無人機總重小于55lb（包括附屬系統(tǒng)、有效載荷和貨物），而且遵守其他飛行規(guī)則，還可以在州范圍內(nèi)運輸物品以獲得補償或供租用，但首先還需取得商業(yè)無人機執(zhí)照。

如果可以證明操作的安全級別至少與希望得到豁免的限制（例如夜航）相當，還可以申請豁免，但就目前而言，這種豁免很難獲得，同樣可參閱上文提到的FAA網(wǎng)站上的完整概況介紹?？紤]到并不是所有人都喜歡無人機，還需注意當?shù)責o人機的操作限制（例如，它們有時禁止進入公園）和接近不友好的人群。主要商用無人機制造商

無人機制造業(yè)仍處于萌芽階段，其市場也在增長;公司合并可能會導致少數(shù)公司爭奪市場份額。中國的大疆在許多行業(yè)類別中一直處于領先地位，很少有真正的競爭對手。據(jù)互聯(lián)網(wǎng)媒體公司Vox稱，大疆在北美無人機市場占有很大份額，價格在1000美元至4000美元之間。該公司已大幅降價，其產(chǎn)品可在蘋果專賣店買到。今年5月，大疆宣布其在2020年1月1日之后發(fā)布的重逾2509的無人機將擁有AirSense技術，該技術接收來自附近飛機和直升機的ADS-B信號，如果無人機飛行軌跡可能會與其他飛機相撞時會向無人機操作員發(fā)出警告。該工作是一項十個試點計劃的一部分，旨在促進確保無人機繼續(xù)激增情況下的安全操作。有關AirSense的聲明得到了航空行業(yè)各組織的贊譽。

除了大疆之外，全球商用無人機制造商還包括3D機器人公司、航空環(huán)境公司、艾倫實驗室（ Aeryon Labs）、Aurora綜合系統(tǒng)公司、BAE系統(tǒng)公司、波音公司、ChalliS Heliplane公司、Denel SOC公司、Draganfly創(chuàng)新公司、DroneDeploy公司、以色列埃爾比特系統(tǒng)公司、通用原子航空系統(tǒng)公司、Insitu公司、以色列航天工業(yè)公司、Kespry公司、意大利LeonardoS.p.A.公司、洛克希德·馬丁公司、諾斯羅普·格魯門、賽峰、德事隆、法國泰雷茲集團、土耳其宇航公司和Yuneec公司。英特爾（Intel）和高通（Qualcomm）正在為先進的機載處理、機器學習和4G數(shù)據(jù)制造無人機硬件，這些可能有利于大疆公司的競爭對手。

商用無人機銷售在市場銷售中所占的份額仍然相對較小，但其較高的成本（據(jù)報道有些成本可能超過數(shù)十萬美元）意味著原始設備制造商將更多地專注于銷售其工業(yè)優(yōu)勢型號。

無人機管理APP

商業(yè)無人機管理應用程序可以使操作變得簡單許多，這些應用程序使無人機項目經(jīng)理和操作員能夠最大限度地利用飛機，輸入飛行記錄，保存維護記錄，確保遵守法規(guī)，查看人員資格，記錄事故并更好地保護其團隊的安全。

FAA無人機交通管理試驗及實施進展

為了促進愛好者和商業(yè)經(jīng)營者對無人機的使用，F(xiàn)AA正在參與試驗項目，為無人機建立一個合理的監(jiān)管結構。交通部長趙小蘭（Elaine L.Chao）在2019年1月宣布了FAA最近的無人機計劃，該計劃提出了新的規(guī)定和一個試點項目，允許無人機在夜間和人群上空飛行，而不需在特定情況下豁免。該項目預計持續(xù)到9月，目的是開發(fā)和驗證一個交通管理系統(tǒng)，以便將無人機飛行安全地整合到國家的空域系統(tǒng)中。該項目還將建立一個共享的信息網(wǎng)絡，并收集可用于今后規(guī)則制定的數(shù)據(jù)。

參與的供應商是根據(jù)行業(yè)實力、所提供技術的成熟度和總體成本選擇的。這項工作旨在評估無人機交通管理方面的成熟技術，包括飛行規(guī)劃、通信、飛機間距和400ft以下飛行無人機的氣象服務。

5月21日，NASA和內(nèi)華達自動系統(tǒng)協(xié)會（NIAS）在雷諾市中心進行了無人機飛行演示，這是無人交通管理（ UTM）能力發(fā)展的最后階段。UTM技術能力水平測試第4階段（TCL 4）標志著無人機在高密度城區(qū)環(huán)境中為期四年的一系列復雜程度逐步增加的測試操作的結束。測試的目的是驗證地面操作員超視距飛行等無人機操作，由多個組織和無人機服務提供商參與聯(lián)邦空中交通管理架構。

NASA稱，支撐無人交通管理系統(tǒng)的關鍵技術包括由空域監(jiān)管機構操作的飛行信息管理系統(tǒng)原型、多家獨立無人機服務提供商接口、飛行器偵測與回避、飛行器之間通信以及自主安全著陸能力。

同時，無人機交通管理系統(tǒng)試點項目（ UASIPP）與FAA的傳統(tǒng)空中交通管理系統(tǒng)具有鮮明的互補性。有關官員希望，這一工作將為批準復雜無人機操作在國家空域的開展提供一個可重復的程序框架。

人們還希望試點項目留下可行的無人機操作業(yè)務，在試點項目結束后很長一段時間內(nèi)繼續(xù)進行。由北卡羅萊納州交通部主導的10個試點項目之一預計將為三種不同的無人機投遞服務提供第135部分航空公司證書。試點項目的目標是讓所有利益相關方參與項目，這些項目將展示復雜無人機操作的好處，并向FAA提供數(shù)據(jù)以從豁免程序轉(zhuǎn)向操作監(jiān)管，例如超視距操作。四個試點項目團隊都分別承擔了不同的使用實例和驗證任務。

例如，北達科他州團隊由北部平原區(qū)無人機系統(tǒng)試驗場牽頭，將重點放在針對人群的操作上，驗證了由第一反應者和新聞媒體操作的無人機可以在運動場所的野餐會活動上安全地共享空域。而由堪薩斯交通部主導的試點項目將重點放在無人機的超視距操作上，用于精準農(nóng)業(yè)，以及對電力線、太陽能電池板陣列和管道等較長線性基礎設施的檢查。由阿拉斯加大學費爾班克斯分校牽頭的試點項目重點是管道檢查和包裹投遞。

北卡羅萊納州研究團隊的試點項目已經(jīng)開始用無人機運送醫(yī)療樣本，計劃于今年晚些時候開始進行第二次醫(yī)療物資運送服務和送餐操作。該團隊還驗證了使用交通部自己的30架無人機進行基礎設施檢查。3月份，無人機制造商Matternet公司和UPS公司攜手推出了一項由四旋翼無人機進行醫(yī)療樣本運送的服務，在羅利市WakeMed醫(yī)院的外科中心和主實驗室之間開展。這包括首次獲得對在人員和移動交通上方操作無人機的豁免，該服務每周運行五天，每天提供7-10次飛行。

然而，目前最令人關注的無人機問題是在飛機和機場附近發(fā)現(xiàn)和入侵的無賴無人機。來自美國參議院商務委員會的兩名議員呼吁FAA在7月21日前公布一項關于遠程識別無人機的規(guī)定，稱最近在美國和歐洲的機場和體育賽事中發(fā)現(xiàn)的無人機“強調(diào)了迅速采納和實施擬議規(guī)則的必要性”。與此同時，代表機場和無人機行業(yè)的協(xié)會組成了一個高級別工作組，以應對無人機入侵美國機場的挑戰(zhàn)，類似的無賴無人機事件于2018年12月迫使倫敦蓋特威克機場多次關閉，并在2019年1月份導致新澤西州紐瓦克自由國際機場的航班暫停。北美國際機場理事會（ACI-NA）和國際無人機系統(tǒng)協(xié)會（ AUVSI）于4月在芝加哥舉行的AUVSI會議上宣布了減少機場無人機的藍絲帶特別工作組，前FAA局長邁克爾·韋爾塔和洛杉磯世界機場首席執(zhí)行官黛博拉·弗林特擔任聯(lián)合主席。

并不是所有的專業(yè)飛行員都樂于與無人機共享空域。例如，美國飛行員協(xié)會（ALPA）對一份規(guī)則制定建議通知（NPRM）發(fā)表了評論，該通知是FAA在2月份發(fā)布的，其中載有對其第107部分規(guī)定的修正，允許無人機在人群上空和夜間飛行。美國飛行員協(xié)會認為，第107部分規(guī)定在無人機操作員認證方面“缺乏必要的航空經(jīng)驗，以及擔任商業(yè)小型無人機系統(tǒng)飛行員所需的飛行熟練程度”，而這些經(jīng)驗對于駕駛無人機在人群上空飛行尤其重要。飛行員協(xié)會建議FAA為商業(yè)小型無人機系統(tǒng)飛行員制定“更符合載人商業(yè)資格證要求”的更全面要求，包括知識測試、實際飛行評估和周期性飛行培訓要求。

無人機對于農(nóng)業(yè)飛行操作員來說確實是個問題。該航空應用行業(yè)有超過3500名飛行員，通常操作無人機的離地高度為10ft，速度為100kt，這種情況下無人機幾乎不可能覺察或規(guī)避。操作商用無人機可能需要尋求律師協(xié)助

有關無人機的規(guī)定和訴訟都存在。人們會操作無人機做出愚蠢的行為，鄰居會提出反對意見，監(jiān)管機構可能會反應過度，制造商會互相起訴。操作員使用無人機需要敏銳地意識到其可能面臨的法律環(huán)境。

確保識別所有潛在危險并充分緩解操作風險可能需要一些外部幫助。不出所料，法律界已經(jīng)充斥著熟悉無人機法律知識的律師，快速在線檢索將發(fā)現(xiàn)許多這樣的律所及其資源。

有一個更全面的網(wǎng)站是RupprechtLaw（http：//www.jrupprechtlaw.com），由喬納森·魯普普雷希特所有，總部設在佛羅里達州的棕櫚灘。他是一名執(zhí)業(yè)航空律師、商業(yè)飛行員和執(zhí)照儀表飛行教練（CFII），曾任安博瑞德航空航天大學教授，并是福布斯網(wǎng)站航天與防務方面的撰稿人。該網(wǎng)站提供了豐富的資料，包括一個博客、第107部分筆試備考材料、全面的指南、文章，以及大量無人機訴訟數(shù)據(jù)庫。一篇題為“將無人機整合到大公司中的5個問題領域”似乎特別相關，文章涵蓋了一些與商業(yè)飛行部門相關的主題，如公司內(nèi)部部門關系、法律部門監(jiān)督、維護、飛行手冊責任、操作手冊、數(shù)據(jù)管理、電池安全程序等等。

無人機技術的重大進展

無人機與其他大型飛機在國家空域的常規(guī)飛行所帶來的全部經(jīng)濟和實際利益，只有在操作員擁有與傳統(tǒng)飛機飛行員一樣簡單、快捷的“歸檔與飛行”能力的情況下才能實現(xiàn)?？沼蚯閳蠛凸芾肀灰暈榭蓴U展的、安全的超視距商業(yè)無人機操作的關鍵推動因素。

空中交通管理/無人機偵測與回避技術有了令人鼓舞的新發(fā)展，總部位于倫敦的航空科技初創(chuàng)公司高空天使與英國航空導航服務提供商NATS控股有限公司（前身為國家航空交通服務公司）之間發(fā)展了一項合作關系。與FAA的空中交通管制系統(tǒng)一樣，NATS的首要任務是確保英國領空內(nèi)的安全操作。

意識到許多小型無人機的飛行控制系統(tǒng)就在飛機所有者的智能手機上，NATS和高空天使公司于2016年開始開發(fā)一款應用程序。今年4月，高空天使在網(wǎng)上公開發(fā)布該應用程序，借助該程序小型無人機的商業(yè)和娛樂用戶能夠輕松獲取實時空中導航信息，并提供自己的飛行數(shù)據(jù)。該應用程序可以讓操作員更好地了解所操作空域正在進行的其他飛行，并讓其他空中用戶了解自己無人機的飛行操作。該公司于3月份在奧地利維也納開設了一個辦事處，并與大疆合作整合了該軟件界面。

從最近的一些航空電子設備和衛(wèi)星通信認證的發(fā)展可以看出無人機產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。2018年，衛(wèi)星通信服務提供商國際海事衛(wèi)星組織（ Inmarsat）和科巴姆公司（Cobham）發(fā)布了一個全球超視距衛(wèi)星通信系統(tǒng)，用于重量3.197lb具有連續(xù)播送能力的無人機。最近在國際海事衛(wèi)星組織倫敦總部舉行的超視距會議上探討了衛(wèi)星無人機對商業(yè)用戶的益處，與會者聽取了六家無人機公司如何與石油、天然氣和救災等多個部門的客戶一起使用這項服務，這是國際海事衛(wèi)星組織無人機彈出式實驗室（UAV Pop-up）試驗項目的一部分。

同時，總部位于蒙大拿州比格?？说膗Avionix公司（http：//www.uavionix.com）正在研發(fā)一種新的航空電子設備，旨在使無人機類型認證和超視距任務能力成為可能。新產(chǎn)品包括Ping200X S模式廣播式自動相關監(jiān)視（ ADS-B）應答器和基于TruFY×衛(wèi)星增強系統(tǒng)（SBAS）的GPS導航源。重量僅509的Ping200X是一個250w的S模式應答器，經(jīng)認證可用于TSO-C112e（S模式）、TSO-C166b（ADS-B OUT）和TSO-C88b作為內(nèi)部高度編碼器，預計于6月完成認證工作。

FAA最近確認了美國空軍研究實驗室與俄亥俄州合作開發(fā)的新技術（名為SkyVision）可安全、準確和有效地使無人機在飛行中偵測和回避其他飛機，這種能力可能會改變無人機操作規(guī)則。與此同時，總部位于拉脫維亞里加的SPH工程公司為無人機系統(tǒng)開發(fā)了一種新的、精確的地形跟隨解決方案，消除了其對地圖數(shù)據(jù)的依賴。借助專有數(shù)據(jù)記錄器和激光高度計，新方案解決了如何在不影響有效性和精度的情況下跟隨地形的問題。

而總部位于巴黎的SBG系統(tǒng)公司的新型Quanta無人機系列慣性導航系統(tǒng)是為無人機測量平臺的系統(tǒng)集成商設計的。還有一家公司開發(fā)了一種用于無人機的長壽命燃料電池動力系統(tǒng)，而另一家公司則在宣傳其用于蜂窩和“物聯(lián)網(wǎng)”連接的高空長航時（HALE）平臺的新太陽能電池板動力系統(tǒng)。