被火爆報導的「空中的士」自動駕駛載人飛行器安全嗎?

2020-12-13 Sensv

波音737MAX連續發生兩起事故後，被爆出事故與飛行控制的設計缺陷有關，美國聯邦航空局也被diss「為何在頒發飛機適航證的階段未能發現相關問題？」也引發大眾對飛行類交通工具的思考。

而就在今年下半年，各類「自動駕駛載人飛行器」開始了密集的飛行測試，並且部分公司表示在近期可能會投入使用。

2019年6月3日，美國德克薩斯州拉哥維思塔，Lift Aircraft公司展示Hexa個人無人駕駛飛機，今年將在25個城市進行推廣。

2019年8月5日，日本千葉縣NEC 公司的一架裝有螺旋槳的飛行器當地一間工廠進行試飛，飛行高度達到了3米，為了安全起見，此次測試被固定在一個設有攔網的戶外場地。

2019年8月，Volocopter 2X在赫爾辛基國際機場進行了一系列測試，展示了其載人無人空中交通管理系統集成的能力。

2019年8月，2019東北亞博覽會，全球領先的自動駕駛飛行器科技企業億航智能，攜載人級自動駕駛飛行器（AAV）億航216亮相展會，並成功實現「空中的士」在中國吉林省的載人首飛。

……

廣州成為自動駕駛載人飛行器試點城市

據不完全統計全球有70多家公司在開發「自動駕駛載人飛行器」，比如：英特爾與德國航空公司研發的Volocopter、空客（airbus）研發的CityAirbus、Uber開發的Uberair、Ehang自主研發的Ehang184/216等等，還有更多的公司正在研發其「載人飛行器」，如：日本電器公司（NEC）空中汽車，美國Lift Aircraft研發的Hexa，沃爾沃旗下飛行汽車創業公司Terrafugia開發的Transition，諾丁漢航空公司VRCO的飛行汽車叫做NeoxCraft ……

空客（airbus）研發的：CityAirbus

Uber開發的Uberair

但是對於一個剛剛涉足航拍圈的小白來說，真的想問一下，這些「自動駕駛載人飛行器」真的安全麼？

自動駕駛載人飛行器構造

現在的載人飛行器構造為「旋翼飛行器」（最常見的旋翼飛行器為直升機），此類設計結構飛行器，沒有迫降能力，一旦出現問題後果不敢想像。此外「槳葉外露」例如：Volocopter，ehang184，這種設計一旦出現問題，人員無法靠近，其它類型的飛行器也無法靠近。

而相比於「固定翼飛行器」，旋翼飛行器的確具有更好的穩定性，大多數情況下都能進行平穩的飛行，而且很多研發公司也表明，因採用的槳葉較多，其中一個槳葉出現問題，其它槳葉電機將會重新匹配動力源，不會因為一個槳葉損壞停槳而導致飛行器無法飛行（這點和汽車爆胎不一樣）。

英特爾與德國航空公司研發的Volocopter

Ehang自主研發的Ehang216

自動駕駛載人飛行器系統

燃油動力系統和純電動力系統哪個好？一直是廣大車友討論的話題；而更多的「自動駕駛載人飛行器」公司選擇了純電動力系統，以純電動汽車為例，需要電力驅動系統、電源系統和輔助系統相互協調運行汽車；載人飛行器可能相對更加複雜，同時需要更大的動力源，因為拉升的消耗量遠遠高於平滑前進的消耗量。所以鋰電池是飛行運轉的根源，鋰電池有著能量密度高，自放電小，可快送充放電，多環境下使用，使用壽命長的優勢，也更為環保的優勢，也是時代的「大勢所趨」；但也別忘了特斯拉model s自燃事件、蔚來ES8自燃事件等等，根據專家解釋是因為鋰電池內部有「枝晶」引起電池穿刺導致自燃，電動汽車的鋰電池已經有著多年的歷史，樣本採集和測試次數有了很大的保證，也會出現一定概率的電池問題；而載人飛行器公司有沒有研發出適配飛行器的專業鋰電池，有著多少次循環測試？但相信隨著電池市場的增大和發展，這個問題是可以解決的。

日本電器公司（NEC）空中汽車

自動駕駛載人飛行器飛控系統

所謂的飛控系統，就是飛行控制系統，是無人機完成起飛、空中飛行、執行任務和返場回收等整個飛行過程的核心系統，括傳感器、機載計算機和伺服作動設備三大部分。

玩過無人機的飛友們都了解，飛控中有一個十分重要的組成部分叫電子羅盤（磁羅盤）其原理和指南針的原理相近，可以測量出當前設備於東南西北四個方向的夾角（導致飛機不亂飛），很多無人機在起飛前會提示校準磁羅盤；而基於磁羅盤的定嚮導航都容易受幹擾，地磁場實在太弱。無人機容易受自身大電流產生的磁幹擾，外部影響包括高壓線，地下金屬礦等。理論上來說地磁羅盤錯誤並不會導致墜機，只會導致GPS懸停或者飛機會往錯誤的方向越飛越遠而已。

在稍大規格的無人機上，都可以解決，比如在植保無人機上，不依靠磁羅盤定向比較常用的是雙RTK測向，雙RTK天線安裝到無人機上距離20釐米以上，基於定位坐標的差值，可以定向。相信在飛控方面載人飛行器會比其它行業無人機做的更加精密完善。

Lift Aircraft公司：Hexa個人無人駕駛飛機

自動駕駛載人飛行器定位系統

其實定位系統是飛控系統中的一部分，但定位系統真的太重要了；隨著行業無人機例如：測繪、植保無人機編隊等走入人們的視野之中，RTK定位技術進入了大眾的視野。但是RTK是什麼？在此科普，RTK是由GPS接收設備、數據傳輸系統和實施動態測量的軟體系統三個部分組成。在工作時將一臺接收機置於基準站上,另一臺或幾臺接收機置於載體(稱為移動站)上，基準站和移動站同時接收同一時間、同一GPS衛星發射的信號，基準站所獲得的觀測值與已知位置信息進行比較，得到GPS差分改正值。然後將這個改正值通過無線電數據鏈電臺及時傳遞給共視衛星的移動站精化其GPS觀測值，從而得到經差分改正後移動站較準確的實時位置。說到根上RTK其實一款基於GPS的系統，可以給GPS提供更準確的位置，號稱釐米級定位。

那RTK定位系統真的就可以做到萬無一失了麼？未必，因為現在城市環境比較複雜，很多位置都存在這GPS幹擾，甚至還有很多人都擁有GPS幹擾器，而GPS受到幹擾之後，RTK的作用就沒有那麼大了。從控制導航系統來講，GPS幹擾就是給無人機的控制系統發送虛假的地理位置坐標，或者直接阻斷你的GPS，這其實很簡單，由於無人機接收GPS信號總以最強的信號源為準，所以只要幹擾的信號足夠強，什麼類型的無人機都是逃不過幹擾的（甚至那些軍用無人機也不例外）。

諾丁漢航空公司VRCO飛行汽車NeoxCraft

AeroMobil飛行汽車AeroMobil 5.0 VTOL

所以「自動駕駛載人飛行器」安全嗎？能上天麼？討論這些可能還相對的過早，因為這些還沒有明確的投入商用，更多的只是在多環境下測試，和展會展示。低空載人飛行的確是一個人們嚮往的方向，但是任重道遠，需要成千上萬甚至更多次的測試和更多的數據進行支撐，來做到萬無一失，我們期待未來可以坐上這樣的「空中的士」也許這一天也並不遙遠。

億航AAV通過民航電子圍欄認證

參考文獻

[1]億航AAV通過分布式操控無人機電子圍欄認證.中國民航網

[2]載人飛行器行業前景分析.豆丁網

[3]鋰電池的優缺點.百度文庫

[4]電動汽車的動力系統,純電動汽車動力系統工作原理及驅動技術.電動邦

[5]PPK定位和RTK定位技術分析：如何實現更精準的無人機GPS定位？.智能硬體開發網

[6]無人機幹擾器原理.電子發燒友

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