系統(tǒng)思維視角下物流無人機垂直起降機場運行保障體系的構(gòu)建

中圖分類號：TP242.6 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2025）08-0161-04

Abstract： Logistics UAV vertical take-off and landing airport will become an important infrastructure for urban air trafic inthefuture，anditisnecessarytobuildasafeandefcientoperationguaranteesystem.Systemthinkingisaoisticand comprehensive wayof thinking，emphasizing theoverallsituation，understanding therelationship between thevariousparts ofthesystemanditsimpactonthe whole.This paperstudiestheconstructionoflogistics UAVvertical take-offandlanding airportoperationguarante system fromthree aspectsofsystem hierarchy，integrityandrelevance.Theresearchresultsshow thatthelogisticsUAVtake-offandlandingairportshouldbeplannedandconstructedhierarchicallyacordingtothefunctional positioning.Theconstructionofitsoperationguaranteesystemincludes notonlythetakeoffandlandingsitefacilitiesthatmeet the needsofaircraftfligt，butalsoasoundlow-altitudeflightserviceguarante system.Iaddition，theoperationoftheaiport shouldrealize the integrationof traditional infrastructure and informationinfrastructure suchas 5Gand Beidou Navigation Satelite System.Anotheraspect，itshouldbeeffectivelyintegratedintotheexternalintegrated transportationsystem.

Keywords： logistics UAV; vertical take-off and landing airport; system thinking

0 引言

系統(tǒng)思維是一種將事物視為一個整體的思考方式，它強調(diào)理解事物的各個組成部分及其相互之間的關(guān)系。它強調(diào)系統(tǒng)的整體性、關(guān)聯(lián)性和層次性。系統(tǒng)思維認為系統(tǒng)是一個整體，整體功能大于部分之和，各部分相互依賴、相互作用。整體的屬性和功能是部分按一定方式相互作用、相互聯(lián)系產(chǎn)生的。系統(tǒng)作為一個整體，可劃分為不同層次，各層次有其特點和功能，相互之間存在隸屬和制約關(guān)系，共同構(gòu)成完整的系統(tǒng)。系統(tǒng)中各要素之間相互關(guān)聯(lián)、相互依存、相互作用，存在復(fù)雜的相互作用和反饋機制，一個要素的變化可能引發(fā)其他要素及整體的變化。同時，系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)性也強調(diào)了系統(tǒng)與外部環(huán)境存在密切聯(lián)系。

物流無人機概念[1]的正式提出來源于NASA在UAM（城市空中交通）概念中對物流的引入。目前，廣義概念上的物流無人機配送是以使用人為控制的無線信號無人機或具備自動路徑姿態(tài)控制程序的無人機為主要運輸工具，對傳統(tǒng)包裹進行從物流節(jié)點至終端用戶的運輸，是一種新型物流配送模式。其配送范圍以末端配送為基礎(chǔ)，根據(jù)具體物流任務(wù)可擴展至整個城區(qū)。其中，電動垂直起降航空器（electricVerticalTake-offandLanding，eVTOL）因其具備低噪音、低污染、高效率、易維護等優(yōu)勢，加之對起降場地要求低，具有成為未來低空交通主要形式的潛力。因此，物流無人機垂直起降機場是發(fā)展未來城市空中交通的重要基礎(chǔ)設(shè)施，是保障eVTOL航空器安全、高效運行并使其更好地融入現(xiàn)有城市交通系統(tǒng)的基本條件。物流無人機垂直起降場的運行是一個復(fù)雜有序的動態(tài)系統(tǒng)，本文將分別從層次性、關(guān)聯(lián)性和整體性三方面應(yīng)用系統(tǒng)思維[方法，研究如何有效構(gòu)建物流無人機垂直起降機場運行保障體系。

1物流無人機運行流程

物流無人機的運行流程是一個從任務(wù)規(guī)劃到任務(wù)完成的閉環(huán)過程，包括任務(wù)規(guī)劃、起飛準備、任務(wù)執(zhí)行、配送與降落、任務(wù)結(jié)束與維護等環(huán)節(jié)，如圖1所示。

物流無人機運行流程每個運行階段的具體內(nèi)容如表1所示。

物流無人機的運行流程需要無人機起降機場的安全保障，物流無人機垂直起降機場的基礎(chǔ)設(shè)施和運行系統(tǒng)是確保無人機高效、安全運行的關(guān)鍵。物流無人機垂直起降機場為物流無人機運行提供了基礎(chǔ)設(shè)施支撐，包括專用起降平臺、能源與維護設(shè)施以及貨物轉(zhuǎn)運設(shè)施，應(yīng)用ADS-B監(jiān)視系統(tǒng)、集成地理圍欄技術(shù)等，確保飛行器在授權(quán)空域內(nèi)安全運行。同時銜接其他地面交通設(shè)施，從而實現(xiàn)高效的貨物運送流程[3-5]。

2機場整體規(guī)劃要體現(xiàn)系統(tǒng)的層次性

為了構(gòu)建高效低空物流網(wǎng)絡(luò)，需要依據(jù)服務(wù)范圍、功能定位和運營需求對物流無人機垂直起降機場進行分級規(guī)劃，一般分為四級，依次是城市級物流綜合樞紐、城區(qū)物流配送中心、社區(qū)級配送站和微型起降點，如表2所示。

城市級物流綜合樞紐占地面積較大，一般位于城市中心區(qū)外圍，臨近高速公路、鐵路貨運站或機場，空域條件良好，配備大型起降平臺，對接下一級配送中心的中轉(zhuǎn)需求。

城區(qū)物流配送中心選址在城市區(qū)域內(nèi)，一般位于城市物流園區(qū)或產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，臨近城市快速路，占地面積較大。其功能以物流集散和存儲為主，配送功能為輔，承擔城市內(nèi)部片區(qū)間的物流轉(zhuǎn)運，對接三級樞紐的配送需求[6-8]。

社區(qū)級配送站多位于社區(qū)、商圈或工業(yè)園區(qū)，可利用建筑屋頂或閑置空地，配備小型起降平臺，以配送功能為主，貨物存儲功能為輔，承擔最后一公里配送，支持即時配送、應(yīng)急物資投送等場景。

微型起降點功能定位為超末端配送節(jié)點，可提供臨時起降支持，作為應(yīng)急物流站點，多位于樓頂、停車場或開放空地，提供簡易起降平臺，用于樓宇級配送、緊急物資投送等服務(wù)。

國內(nèi)快遞企業(yè)順豐控股子公司豐翼科技公司提出的城市低空物流網(wǎng)絡(luò)建設(shè)構(gòu)想是：建設(shè)基于無人機的城市“區(qū)域級物流樞紐 + 社區(qū)級網(wǎng)格點 + 終端”三級低空經(jīng)濟網(wǎng)絡(luò)。通過在城市核心區(qū)域建設(shè) 2 ～ 3 個物流無人機樞紐，集成商品和貨物集散，實現(xiàn)1小時覆蓋區(qū)域以及3小時覆蓋全市的低空網(wǎng)絡(luò)。京東物流基于自有場景考慮，目前在低空物流方面，主要聚焦在三大類無人機物流配送應(yīng)用方向進行試點。一是快遞物流最后一公里配送，二是城市即時配送（C2C方向），三是商超配送（B2C方向）。

基于上述理論研究和企業(yè)實踐可以看出，通過科學分級規(guī)劃，物流無人機垂直起降機場能夠?qū)崿F(xiàn)從干線到末端的全覆蓋，構(gòu)建高效、智能、安全的低空物流網(wǎng)絡(luò)。常用的物流業(yè)務(wù)類型包括末端即時配送、同城即時送、跨城急送和航線運輸。不同的物流業(yè)務(wù)類型，其飛行組織和保障服務(wù)要求是動態(tài)變化的，這也必然要求物流無人機垂直起降機場的運行相應(yīng)變化。

3機場規(guī)劃建設(shè)要體現(xiàn)系統(tǒng)的整體性

物流無人機起降機場是發(fā)展無人機物流必備的基礎(chǔ)設(shè)施，既包括直接保障物流無人機飛行起降的設(shè)施，也包括物流無人機飛行管理設(shè)施和相關(guān)運行保障設(shè)施。

3.1 基礎(chǔ)設(shè)施

2024年6月，中國民航局就《民用垂直起降場地技術(shù)要求（征求意見稿）》公開征求意見。其中，垂直起降場地（portiere）定義為全部或部分僅供垂直起降航空器起飛、著陸和表面活動使用的場地或構(gòu)筑物上的特定區(qū)域。包括表面垂直起降場、高架垂直起降場、垂直起降水上平臺和船上垂直起降場地。

物流無人機垂直起降機場還應(yīng)提供各種專用設(shè)施設(shè)備和不同的功能區(qū)域，構(gòu)成情況如表3所示。

3.2低空飛行服務(wù)保障系統(tǒng)

構(gòu)建安全、高效、順暢的無人機運行保障體系是促進低空物流產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。低空飛行服務(wù)保障體系由國家信息管理系統(tǒng)、區(qū)域信息管理系統(tǒng)和飛行服務(wù)站組成，核心功能包括飛行計劃管理、航行情報服務(wù)、航空氣象服務(wù)和監(jiān)視告警服務(wù)等。在物理起降設(shè)施和通導(dǎo)監(jiān)設(shè)備的基礎(chǔ)上，依托數(shù)字化平臺支持飛行計劃管理、動態(tài)監(jiān)視和地理信息服務(wù)等功能。

飛行服務(wù)站是低空飛行服務(wù)保障體系的重要節(jié)點，可為通用航空飛行及時提供飛行計劃服務(wù)、氣象服務(wù)、情報服務(wù)、告警服務(wù)、應(yīng)急救援等空中交通服務(wù)。低空飛行服務(wù)站的主要功能模塊一般包括三個部分，如圖3所示。

低空運行監(jiān)控中心是整體的核心部分，職能包括空域協(xié)同、飛行計劃服務(wù)、航空情報服務(wù)、航空氣象服務(wù)、飛行情報服務(wù)、告警和協(xié)助救援服務(wù)。地方政府設(shè)置相關(guān)行政審批窗口，實行相關(guān)業(yè)務(wù)在飛服中心通辦，同時，飛服中心根據(jù)實際情況設(shè)置應(yīng)急救援、公安、交通、市政、醫(yī)療等職能部門席位。保障性人才也是飛行服務(wù)保障體系的重要組成部分，一線管理服務(wù)人員既要熟知軍民航相關(guān)飛行管理規(guī)定，也要負責與軍民航管理部門對接協(xié)調(diào)，還要服務(wù)于眾多企業(yè)的經(jīng)營訴求，對這些一線管理服務(wù)人員有較高的綜合性要求。

4機場運行要體現(xiàn)系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)性

4.1與現(xiàn)有綜合交通基礎(chǔ)設(shè)施有效融合

發(fā)展城市無人機物流，需要將城市無人機物流與綜合交通有機融合，合理規(guī)劃布局綜合交通基礎(chǔ)設(shè)施，通過建立城市無人機物流與其他交通方式的互聯(lián)互通與高效接駁，提供更加優(yōu)化的交通運輸需求解決方案。例如，海南省開通首批城市無人機物流常態(tài)化運營航線，無人機承擔機動車號牌等緊急物品的配送任務(wù)，避開城市地面交通擁堵，快速送達目的地。浙江金華市通過“金軌快運一天翼行”項目，將無人機與軌道交通相結(jié)合，形成“低空 + 軌道”聯(lián)運模式。無人機從集散點起飛，將包裹運送至軌道交通站點，再由軌道交通完成長距離運輸，最后由無人機或地面配送完成最后一公里配送。

物流無人機垂直起降機場需要規(guī)劃好場內(nèi)交通和場外交通。在場內(nèi)交通方面，需要合理規(guī)劃貨物裝卸區(qū)與停機坪之間的通道。通道要足夠?qū)挸ǎ苑奖氵\輸車輛順利地將貨物從裝卸區(qū)運送到無人機旁邊進行裝載，同時要避免車輛和無人機之間發(fā)生碰撞。對于場外交通，要確保與城市地面交通緊密銜接，方便地面物流車輛快速地將貨物運送到起降機場，或者將無人機運輸?shù)呢浳锿ㄟ^地面交通轉(zhuǎn)運至其他目的地。同時，機場選址時要考慮與其他地面交通樞紐的距離，若能與這些樞紐有效銜接，可以拓寬物流運輸?shù)姆秶?/p>

4.2與5G、北斗導(dǎo)航等新技術(shù)協(xié)同發(fā)展

無人機是利用多傳感器融合技術(shù)實現(xiàn)組合導(dǎo)航定位，并通過自動控制系統(tǒng)、自主決策技術(shù)、避障技術(shù)以及人工智能技術(shù)來實現(xiàn)自主規(guī)劃飛行的無人飛行器。物流無人機起降機場技術(shù)革新的方向主要體現(xiàn)在智能化、自動化和高精度協(xié)同等方面。物流無人機起降機場的信息基礎(chǔ)設(shè)施是支撐其安全、高效運行的核心技術(shù)系統(tǒng)，包括通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、導(dǎo)航與定位系統(tǒng)、空域感知與監(jiān)控系統(tǒng)、飛行管理與調(diào)度平臺、氣象與空域信息服務(wù)、數(shù)據(jù)安全與監(jiān)管接口、智能運維與應(yīng)急系統(tǒng)等[10]。物流無人機起降機場要留有硬件升級接口，推動交通基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字化與智能化，推進5G、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航等新技術(shù)與無人機交通基礎(chǔ)設(shè)施的融合發(fā)展，提升系統(tǒng)安全和效率。

5結(jié)論

無人機物流相比傳統(tǒng)物流具有高智能、低排放、低經(jīng)濟成本等優(yōu)勢，可暢通最后一公里和第一公里，是智慧物流未來發(fā)展的重要方向之一。本文應(yīng)用系統(tǒng)思維方法對如何構(gòu)建物流無人機起降機場運行保障系統(tǒng)進行研究，得出以下結(jié)論：首先，物流無人機起降機場要依據(jù)功能定位分層級規(guī)劃，不同功能定位的機場在選址要求、設(shè)施配置和服務(wù)范圍上各不相同；其次，物流無人機起降機場運行保障體系的建設(shè)既包括滿足飛行器飛行需要的起降場點、停靠站區(qū)以及地面保障、信息處理、智能管控等附屬設(shè)施，也包括健全的低空飛行服務(wù)保障體系；第三，物流無人機起降機場的運行一方面要實現(xiàn)傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施和5G、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航等新技術(shù)的融合，另一方面要有效融入外部綜合交通系統(tǒng)。物流無人機起降機場的建設(shè)標準和運行管理規(guī)范也會隨著無人機物流的發(fā)展不斷統(tǒng)一標準、優(yōu)化內(nèi)容，更有力地保障無人機物流運輸產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

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作者簡介：狄娟（1983—），女，漢族，安徽滁州人，副教授，碩士研究生，研究方向：機場運行與管理