新加坡以無人機(jī)交付助力智慧國家建設(shè)

格拉漢姆·瓦里克

新加坡正努力利用各領(lǐng)域的顛覆性技術(shù)，建設(shè)成為一個(gè)“智慧國家”。這些顛覆性技術(shù)包括無人機(jī)、無人駕駛汽車和自主空中出租車，能夠有效地改變?nèi)巳汉拓浳镌诜泵覂?nèi)流動方式。

新加坡是一個(gè)人口稠密的島國，地面和空中等空間資源非常寶貴，急切需要提供復(fù)雜、綜合的解決方案，例如安全和高效的新型自動化運(yùn)輸模式。

為了探討無人機(jī)貨物交付，新加坡求助于有經(jīng)驗(yàn)的系統(tǒng)集成商空中客車直升機(jī)公司。2016年2月，空中客車直升機(jī)公司簽署了一份新加坡民航局（CAAS）合同，在新加坡國立大學(xué)（NUS）校園內(nèi)測試無人機(jī)快遞服務(wù)。今年上半年，空中客車直升機(jī)公司與新加坡郵政物流合作，驗(yàn)證其研發(fā)的“天橋”（Skyways）系統(tǒng)。

不同于向澳大利亞農(nóng)村家庭提供快餐或者是在英國鄉(xiāng)村向顧客交付網(wǎng)上購買商品，“天橋”無人機(jī)系統(tǒng)是一種綜合服務(wù)，包括無人機(jī)飛躍人群頭頂，在新加坡國立大學(xué)校園各個(gè)站點(diǎn)之間自動運(yùn)送包裹。如果項(xiàng)目獲得成功，該系統(tǒng)可以推廣至大學(xué)之外，向停泊在新加坡港的船只提供交付服務(wù)。

空中客車直升機(jī)公司亞太區(qū)負(fù)責(zé)人利奧·杰伊介紹說，“該公司的目標(biāo)是探索無人機(jī)如何被用于自主貨物交付，特別是在密集的城市環(huán)境中，并從監(jiān)管、技術(shù)和運(yùn)營需求等更高航空專業(yè)角度驗(yàn)證該計(jì)劃的可行性。”

迄今為止，大部分工作集中在與新加坡民航局合作，制定規(guī)章制度，確保無人機(jī)在城市環(huán)境中的飛行安全。然后，研究無人機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行要求，完成研發(fā)生產(chǎn)，驗(yàn)證其對規(guī)定和要求的符合性，然后在真實(shí)環(huán)境中演示驗(yàn)證，最后才有信心投入使用。

空中客車直升機(jī)公司為新加坡國立大學(xué)校園設(shè)計(jì)了一種站到站的自主交付系統(tǒng)。顧客會把他們的包裹送到郵包站，然后在一個(gè)售貨亭到達(dá)目的地。利用機(jī)器臂把包裹自動裝載到無人機(jī)上，然后穿過空中走廊，自動起飛并交付選定的目標(biāo)站點(diǎn)。

著陸時(shí)，包裹將落到機(jī)器臂上，然后被放置在正確的包裹儲物柜中，系統(tǒng)將通知收件人，包裹已經(jīng)準(zhǔn)備好可以簽收。于是，包裹就放在儲物柜中，直到顧客取走。顧客可以隨時(shí)帶著密碼以及收到的廣播信息，從儲物柜取走包裹。

在第一次驗(yàn)證過程中，新加坡國立大學(xué)校園設(shè)置有三個(gè)站點(diǎn)，以統(tǒng)計(jì)不同類型的人員。三個(gè)站點(diǎn)的布置可以是：一個(gè)站點(diǎn)在宿舍區(qū)，一個(gè)在學(xué)生管理區(qū)，一個(gè)在大禮堂和校友樓旁邊。站點(diǎn)也可以布置在不同地點(diǎn)：一個(gè)在建筑物頂部，另一個(gè)在公寓的院子里。

空中客車直升機(jī)公司研發(fā)了一種獨(dú)特的空中交通工具“天橋”，旨在滿足新加坡民航局的安全性要求。“天橋”采用了正確的材料，確保有一定的安全余量。同時(shí)，“天橋”設(shè)計(jì)有足夠的功率裕度，以確保符合預(yù)期的航空產(chǎn)品安全水平。

“天橋”無人機(jī)是一種四旋翼無人機(jī)，能夠攜帶2～4kg（4.4～881b.）有效載荷。“天橋”小型無人機(jī)的關(guān)鍵系統(tǒng)是完全冗余的。一旦某個(gè)系統(tǒng)失效，無人機(jī)仍然可以運(yùn)行。如果系統(tǒng)有異常，“天橋”小型無人機(jī)可以按照設(shè)計(jì)要求降落在最近的準(zhǔn)備站點(diǎn)。

為了增加安全性，“天橋”無人機(jī)配備有多重自主導(dǎo)航系統(tǒng)。除了全球定位系統(tǒng)（GPS），在每個(gè)配送站還配備有一個(gè)由空中客車防務(wù)與空間部研發(fā)的非GPS高精度定位系統(tǒng)，在無人機(jī)每次接近配送站校正其定位精度。

在新加坡國立大學(xué)的初次使用中，電池被自動更換。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，“天橋”無人機(jī)的設(shè)計(jì)已經(jīng)考慮了后續(xù)的改進(jìn)，考慮了最大自主性，能夠自動更換電池或者自主充電。

“天橋”無人機(jī)能自主起飛和降落，一旦包裹進(jìn)入系統(tǒng)，必須要接受操作中心監(jiān)控。該系統(tǒng)由操作員確保一切操作有序進(jìn)行，一旦出現(xiàn)差錯(cuò)，他們可以采取緊急行動。

到目前為止，空中客車直升機(jī)公司已經(jīng)研制了2架原型機(jī)，分別在法國和新加坡進(jìn)行飛行測試。目前，試用服務(wù)設(shè)備正在新加坡國立大學(xué)安裝。一旦空中客車直升機(jī)公司從最初的使用案例中得到足夠充分的樣本數(shù)據(jù)，就會擴(kuò)展到其他地區(qū)，部署更多站點(diǎn)。