創(chuàng)新者正在設計空中出租車和無人機。但除非利益相關者加快對空中移動基礎設施的投資，否則這些永遠都是“空中樓閣”，無法付諸現(xiàn)實。
??交通擁堵迫使美國司機每年浪費超過30億加侖的燃料，并使他們每年在汽車中被困多達70億小時。很多時候，我們夢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輸為客運量身定制的大型無人機，從而減少長距離行駛?此外，空中移動解決方案還可以改善貨物運輸。我們能否在20分鐘內向缺乏交通工具的老年人提供處方藥?或者向偏遠地區(qū)提供醫(yī)療服務?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輸無人機成為現(xiàn)實所需的創(chuàng)新技術。但是，更廣泛地使用空中移動解決方案還需要其他推動因素。潛在的無人機運營商需要開發(fā)能夠吸引投資者的強大商業(yè)案例。監(jiān)管機構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)揮關鍵作用。行業(yè)利益相關者必須教育公眾解決有關空中移動性(包括安全性)的核心問題。另一個重要的推動因素，也是經(jīng)常被忽視的一個，涉及基礎設施，這是一個廣泛的類別，包括無人機起飛和降落的地方。
??很容易理解為什么基礎設施受到的關注很少?？罩幸苿咏鉀Q方案本身在技術上非常復雜，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注。但現(xiàn)在，許多公司和私人投資者已經(jīng)開始探索實現(xiàn)空中交通所需的基礎設施資產(chǎn)。讓利益相關者參與有關基礎設施對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設施資產(chǎn)成本和要求的Uber，其中包括將用于垂直起飛和著陸(eVTOL)的電動飛機。在政府方面，似乎對基礎設施的興趣也在增長，一些公共機構投資開發(fā)無人機用例的空中移動基礎設施。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)相結合。
??當公司和其他利益相關者投資于基礎設施資產(chǎn)時，他們經(jīng)常會面臨有關其必要性的問題，因為空中移動解決方案仍有許多其他難題需要克服。預計三到十年內交付無人機的廣泛使用不會實現(xiàn)，而且在大規(guī)模部署客運無人機之前，這種情況可能會持續(xù)更長時間。但是，設計、構建和獲取基礎設施(包括垂直起降點)空間的時間表也很長，因此公司應該立即開始規(guī)劃。如果他們堅持到空中移動解決方案準備好時才擁抱天空，那么他們的無人機就會成為空中的一座橋梁：毫無用處的昂貴技術奇跡。
??為了幫助投資者、私營公司和公共部門避免這種結果，并在技術準備就緒后迅速獲取潛在利益，我們確定了關鍵的美國市場的基礎設施要求。這些包括交通管理基礎設施，用于接收包裹或降落車輛的物理基礎設施，以及支持技術基礎設施，例如用于允許無人機進入倉庫的自動門。
??無人機交通管理的角色
??最成熟的無人機系統(tǒng)(UAS)應用 —— 以及無人機在公司或消費領域廣泛使用的唯一應用 —— 涉及短程監(jiān)控和相關照片或視頻。在這些飛行期間，無人機操作員可以根據(jù)需要識別障礙物，并根據(jù)需要改變飛行路線，因為設備始終保持在其視線范圍內。所有飛行距離更遠的無人機都需要無人機交通管理(UTM)，這是一個由雷達、信標、飛行管理服務、通信系統(tǒng)和服務器組成的系統(tǒng)，負責協(xié)調、組織和管理空域內的所有無人機交通。在私營部門，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和相關的導航系統(tǒng)，但這些仍處于試點階段。
??對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、其他無人機和飛機(交互式)。其他重要功能包括實時(或接近實時)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?？紤]通常在相對較低的高度飛行的空中移動解決方案。在農(nóng)村地區(qū)，UTM可以相對簡單，因為空中移動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UTM系統(tǒng)進行編程，以便更頻繁地檢查障礙物并處理更復雜的飛行路徑。
??UTM開發(fā)和空域管理挑戰(zhàn)
??為了使UTM能夠運行，空中移動解決方案必須配備關鍵技術，例如檢測和避免系統(tǒng)以及GPS無法運行的環(huán)境的導航工具，所有這些都需要大量的投資和測試。監(jiān)管合規(guī)也將帶來障礙，因為可以理解的是，行業(yè)必須準備好解決無人機飛行路徑下的乘客和人員的安全問題。
??一些空中移動解決方案，包括貨運無人機和客運eVTOL，必須在載人商業(yè)航班和通用航空飛機常用的空域飛行。這意味著利益相關者無法孤立地創(chuàng)建UTM;相反，他們必須開發(fā)一個綜合的航空空域管理系統(tǒng) – 既可以幫助空中移動解決方案避開任何空域的障礙，又能遵守管理飛行規(guī)則的多個系統(tǒng)。這種聯(lián)系可能在技術上具有挑戰(zhàn)性，因為今天的空域依賴于強大健全的交通管理系統(tǒng)，以及訓練有素的飛行員和空中交通管制員，他們在國家空域的不同層面飛行，并消除這些區(qū)域內的任何沖突。相比之下，大多數(shù)未來的UTM解決方案將自動執(zhí)行許多任務，人工干預僅限于緊急情況。
??迄今為止，UTM的發(fā)展一直是公共和私營部門的共同努力。例如，聯(lián)邦航空管理局(FAA)與UAS利益相關方建立了伙伴關系，以創(chuàng)建低空授權和通知能力計劃，該計劃通過近實時處理低空空域授權，為UAS提供進入機場附近受控空域的通道。然而，在未來，一些私營公司可能會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。如果實現(xiàn)這一點，包括小型UAS和eVTOL在內的空中移動解決方案必須與各種相互競爭的UTM解決方案進行交互，因為它們會前往不同的區(qū)域，而不是單個系統(tǒng)。
??利益相關者必須確保所有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)進行通信。
??空中移動基礎設施的實物資產(chǎn)和支持技術
??除UTM外，空中移動解決方案還需要三個核心物理基礎設施資產(chǎn)：
??垂直升降機場、垂直升降站和復雜的直升機停機坪，便于UAS著陸和起飛;在客運方面，這些也將作為登機和下機的場所
??接收貨物的設施，如儲物柜或其他儲存設施，用于包裹運送
??充電站，可以是直立式、垂直式或低成本的站臺
??對于所有的基礎設施資產(chǎn)，公司可以采用多種設計方案。例如，他們可以構建容量為3到6個eVTOL的垂直升降機場，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，每個資產(chǎn)類別中都會有一些共同的元素。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空間，以幫助失去電荷且無法承受停機時間的eVTOL。開發(fā)人員還必須確保其垂直升降機場設計符合法規(guī)要求，以及州或地方分區(qū)指導方針。
??空中移動基礎設施資產(chǎn)的構成、密度和分布將因地點而異。與UTM一樣，擁有高層建筑和人口稠密的城市地區(qū)將擁有最復雜和最昂貴的基礎設施需求。考慮無人機交付，在農(nóng)村或郊區(qū)，UAS可能會在門口、后院或車道上放下包裹。相比之下，在城市地區(qū)，公司需要將接收設施放置在屋頂或其他地方，以便將貨物運送到缺乏明確卸貨點的公寓樓。這些區(qū)域還需要機器人或送貨人員將包裹短距離地運送到目的地。
??在為其基礎設施需求制定預算時，公司應該記住，昂貴的項目不是他們唯一的開支。他們還需要投資支持技術，比如在配送中心將包裹裝載到無人機上的自動化系統(tǒng)。最后，他們需要為相關的基礎設施運營技術提供資金，例如用于交換eVTOL電池以實現(xiàn)更高效率的自動化系統(tǒng)。
??空中移動利益相關者的下一步行動
??由于空中出租車和交付無人機仍處于早期開發(fā)階段，許多空中機動利益相關者尚未開始考慮相關的基礎設施需求。但是他們必須很快將注意力轉移到創(chuàng)造垂直起降機場和其他資產(chǎn)上，為未來做好準備。以下是擁有者、投資者和政府官員的一些關鍵考慮因素。
??擁有者
??對于實物資產(chǎn)所有者來說，一個主要問題迫在眉睫：他們是應該建造新的基礎設施還是嘗試改造現(xiàn)有的結構以滿足其空中交通需求?利益相關者還必須決定如何從基礎設施投資中獲利。例如，有些人可能會決定向其他公司收取費用以換取他們的服務，而其他人可能會看到限制訪問的價值，因為這可能會限制空中移動解決方案運營商之間的競爭。
??利用空域管理，利益相關者必須考慮監(jiān)管要求?？紤]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，或者空中移動解決方案是否始終堅持一開始就指定的路徑?在技術方面，將UTM與現(xiàn)有空域管理系統(tǒng)相結合的問題現(xiàn)在也值得關注。
??投資者
??空中交通基礎設施將為愿意探索新資產(chǎn)類別的投資者提供機會，前提是他們愿意進入未知領域。一旦考慮了所有重要資產(chǎn)的成本，那么實際的金額將會很高。例如，根據(jù)各種功能，包括大小、所容納的車輛數(shù)量、位置和建筑結構(例如，它是位于屋頂還是獨立建筑物)，垂直起降機場成本可能在200萬美元到2億美元之間。在大多數(shù)大都市區(qū)域，所需的垂直起降機場數(shù)量可以與地鐵站點的數(shù)量相同，因此很容易就會有100個或更多大小不一的垂直起落點。這意味著每個城市的投資要求可能很高。隨著私募股權基金和機構投資者尋求在基礎設施領域投入越來越多的資金，空中交通領域可能會提供有趣的機會。
??政府官員
??政府官員可以通過與對空中移動解決方案感興趣的私營公司、創(chuàng)建UTM系統(tǒng)和其他基礎設施的開發(fā)人員以及社區(qū)利益團體(主要由特定地點的有關公民組成)合作，最好地了解基礎設施要求。
??如果政府機構投資空中移動基礎設施，它們可能會非常挑剔。例如，政府機構可能會優(yōu)先考慮一個人口稠密的大都市地區(qū)，為許多居民提供服務的交通系統(tǒng)中的垂直起降機場撥款。他們的參與也可能使他們在重要決策中有發(fā)言權，例如運輸線的位置。但政府機構可能會限制或拒絕為僅服務于少數(shù)業(yè)務的垂直起降機場提供公共資金。
??即使他們不提供資金，政府機構仍可能協(xié)助進行空中移動基礎設施規(guī)劃和投資。對垂直起降機場、UTM和其他系統(tǒng)的要求將根據(jù)人口密度、開放空間、運輸模式和許多其他因素而變化。州、地方和聯(lián)邦當局可以在開展基礎設施規(guī)劃和投資時與社區(qū)合作。這些當局還可以量化空中移動對其地區(qū)的潛在影響，以了解它如何與更廣泛的流動戰(zhàn)略和目標相結合，例如縮短公民的通勤時間和減少空氣污染。然后，他們可以確定優(yōu)先投資所需的基礎設施，并支持期望的結果。
??例如，考慮一下美國聯(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)不同的技術和方法，政府可以與他們合作定義設計并創(chuàng)建技術標準，以確保安全、可靠的性能，同時確保UTM系統(tǒng)的互操作性。為了探討這些問題，已經(jīng)采取了一些主動行動。
??今年2月份，內華達無人飛行系統(tǒng)研究所(NIAS)該研究所與其美國國家航空航天局(NASA)的無人交通管理(UTM)合作伙伴在雷諾-斯特德機場內華達無人飛行系統(tǒng)試驗場進行了為期一周的多架無人機測試。該研究所負責管理內華達無人飛行系統(tǒng)試驗場。測試的重點是空域管理技術，使無人飛行系統(tǒng)能夠安全集成到NAS中。
??NASA提供了一個飛行信息管理系統(tǒng)(FIMS)研究平臺，該平臺將作為美國聯(lián)邦航空局未來的原型系統(tǒng)，用于協(xié)調全美各地的無人機服務供應商(USS)。
??測試期間的重點研究領域包括UAS地面控制接口，用于本地管理操作、通信、導航、監(jiān)視、人為因素、數(shù)據(jù)交換、網(wǎng)絡解決方案和BVLOS架構。
??GOED執(zhí)行董事保羅·安德森(Paul Anderson)說:“這項與NASA和聯(lián)邦航空局(FAA)的開創(chuàng)性工作進一步證明，如果這種情況發(fā)生在無人機行業(yè)，那么它也發(fā)生在內華達州。”
??“美國聯(lián)邦航空局將整個內華達州指定為美國僅有的7個無人機測試基地之一，內華達州在推進這種改變生命和挽救生命的技術方面發(fā)揮的作用確實是獨一無二的，這里的經(jīng)驗和專業(yè)知識是無與倫比的。”
??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”。
??美國宇航局UTM項目經(jīng)理Ronald Johnson表示：“這一階段代表了迄今為止經(jīng)過測試的高級無人機系統(tǒng)在最苛刻的城市環(huán)境中運行的最復雜的演示?！?/p>
??空中移動解決方案可以改變通勤、包裹遞送和其他日常任務，這種方式在幾年前似乎是不可能的，但其產(chǎn)生的影響遠遠超出了交通。 eVTOL可以幫助減少污染，減輕城市地區(qū)的住房危機，使遠郊成為城市工人的可行選擇。無人機的快速交付可能會加速電子商務業(yè)已急劇上升的勢頭，并提高許多公司的利潤。隨著新應用提高效率和生產(chǎn)力，空中移動性的整體經(jīng)濟效益將是巨大的。然而，首先，公司、政府和其他利益相關者必須采取深思熟慮的措施，來創(chuàng)造一個能夠帶來這些社會效益的環(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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