亞馬遜非常希望在幾分鐘內將 DVD 和奇多零食送到您的家門口——並且希望使用無人機來實現這一目標。在七月份的美國國家航空航天局 (NASA) 大會上，亞馬遜 Prime Air 的副總裁提出了該公司對無人駕駛飛機未來如何安全地在我們的天空中航行的願景。並且美國國家航空航天局最近開始測試其首個無人機空中交通管理系統版本——該機構正在與包括亞馬遜和威瑞森在內的公司合作開發該系統。
目前，法規和技術問題使得大規模無人機送貨成為不可能，這意味著今年甚至明年，成群的飛行機器可能都不會為您運送節日禮物。以下是專家指出的在無人機送貨成為現實之前需要解決的主要挑戰。
感知和避讓技術
想象一下，一架送貨無人機將您的包裹從配送中心飛行數公里到達您的家門口——技術需要使這次旅行的每一步都安全可靠。最重要的是，無人機必須能夠探測到載人飛機、其他無人機和任何其他障礙物（如鳥類和電線）以避免潛在的碰撞。
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無人機的“感知和避讓”能力很可能將結合攝像頭、雷達和一種名為自動相關監視-廣播 (ADS-B) 的監視系統等技術，該系統將有關飛機的位置和速度的資料傳輸給空中交通管制員和其他飛機。所有這些都應該防止無人機與鳥類或您乘坐的飛機相撞。ADS-B 技術現在已經足夠輕便，可以供小型無人機攜帶，但在空中其他所有人都依賴該系統之前，它的跟蹤能力並不是很有用。而這可能要到 2020 年才能實現，屆時美國聯邦航空管理局 (FAA) 將要求大多數飛機都配備它。
送貨無人機不僅需要能夠避開高空物體，它們還必須導航到達您家的最後 100 米，這段距離通常會呈現出電線、樹木、有線電視天線、建築物、人群——你能想到的都有的迷宮。這個迷宮的部分割槽域可能會每天都在變化，這使得無人機的事情變得更加困難——您可能臨時豎起了梯子，或者在您的院子裡放置了鞦韆，而這些在上次送貨時並不在那裡。無人駕駛飛機將需要像火星探測器一樣自行解決這些情況。“我們瞭解到，部署無人機最困難的部分之一，”德克薩斯大學奧斯汀分校航空航天工程副教授託德·漢弗萊斯說，“是賦予它們一定程度的自主性，使其能夠在最後幾十米的情況變得複雜時做出決定。”
漢弗萊斯說，一種解決方案是無人機可以透過合併來自多個感測器的資料，例如攝像頭和 雷射雷達（即光探測和測距）來構建您院子的即時 3D 地圖。這將允許無人機評估其周圍環境並獨立決定是否有任何東西擋路。該策略需要相當多的處理能力，但該技術可能很快就可以投入使用。“我認為它已經非常接近了，”漢弗萊斯說。“即使使用智慧手機級別的處理器，您也可以即時完成這種 3D 重建。”他的實驗室還在研究輕便且廉價的、具有亞分米精度的 GPS，這可以幫助更精確地引導無人機。
功能齊全的感知和避讓技術如今已經存在，開發人員已經在真實世界的試驗中對其進行了嘗試，但它尚不適合實際交付。“問題在於，感知和避讓所需的全套儀器太重、太笨重且太昂貴，以至於對於亞馬遜無人機來說是不切實際的，”漢弗萊斯解釋道。
電池電量不足和過時的法規
無人機送貨的另一個巨大障礙是電池壽命。像亞馬遜這樣的公司希望他們的無人機能夠完成長達 32 公里的往返行程以投放包裹，但今天的電池無法持續那麼長時間。“用於運送重量小於幾磅的負載的小型飛機目前僅限於 15 至 20 分鐘的行程，”漢弗萊斯說。“這根本無法滿足您想要的往返行程。”供應商可能會提出基於物流而非基於技術的解決方案，例如駕駛貨車到附近，然後從那裡釋放無人機以投放附近的包裹。漢弗萊斯說，使用當前的技術，那些較短的交付是可能的。
但最重要的是，法規對無人機送貨構成了最大的障礙。除非獲得豁免，否則美國聯邦航空管理局實際上禁止商業交付。該機構規定無人機操作員必須將其飛機保持在視線範圍內，這顯然不適用於像亞馬遜 Prime Air 這樣的服務。
此外，公司希望使用無人機送貨的一個重要原因是，這些機器在很大程度上將人類從等式中排除在外。但由於美國聯邦航空管理局要求所有無人機都配備操作員，這使得無人駕駛飛機的吸引力降低。“只有在無人機在沒有人員駕駛的情況下運送包裹時，無人機送貨才是具有成本效益的，”無人機專家、佩珀代因大學法律與公共政策教授格雷戈裡·麥克尼爾說。“而美國聯邦航空管理局目前預計每架無人機都將有自己的操作員。這是 1980 年代解決 2015 年代問題的方法。”麥克尼爾說，還有一個問題是美國聯邦航空管理局何時會批准感知和避讓技術，並且該機構尚未制定法規來建立商業交付的飛行走廊，而這正是亞馬遜在最近的美國國家航空航天局大會上提出的。
商業無人機送貨還面臨許多其他挑戰，例如空域權以及無人機將如何應對惡劣天氣和躲避試圖擊落它們的狂熱分子——當然，還有隱私問題。但就工程而言，我們離大規模交付成為可行的日子不遠了。“我們正處於使用當前技術就能夠做到這一點的邊緣，”漢弗萊斯說。亞馬遜的飛行商品是遲早降落在您家門口——這很大程度上是美國聯邦航空管理局的問題。