无人机交付在实测中趋向成熟

格拉汉姆·瓦里克

在世界各地，无人机送货正成为现实，几个运营商希望将他们提供的经验对美国特朗普政府实施无人机一体化飞行计划（ IPP）提供帮助，加快商业无人机使用。不久，美国联邦航空局将选出由国家、地方或地区政府牵头的五个项目，其中就有无人机交付。

货物交付无人机系统测试

谷歌公司的“项目翼”无人机货物交付系统测试

谷歌公司于2014年就启动了无人机货物交付系统研发计划，即“项目翼”（Project Wing）计划。作为谷歌公司母公司的“字母×”（Alphabet X）高级研究机构的项目，2014年“项目翼”计划在澳大利亚昆士兰内陆的一个农场进行了第一次交付验证。2017年10月，在澳大利亚堪培拉近郊社区开始定期无人机货物交付。进入2018年，“项目翼”计划在澳大利亚首都堪培拉郊区开展了多次测试，“项目翼”（Project Wing）计划的无人机交付系统正面临着最严峻考验，项目团队想要试验出无人机如何更好地完成终端配送模式。

试验测试不仅从农村转移到城市郊区，而且还收集到了有价值的真实世界数据，这是“项目翼”计划无人机交付系统成熟的标志。“项目翼”计划并不是唯一一个为当地客户提供无人机交付服务的研究项目，该项目还计划在美国等几个国家进行试点。

“项目翼”計划还正在研发UTM，并在澳大利亚进行使用。在美国，它是第一批无人机服务供应商之一，是美国联邦航空局选择出来的在机场附近管制空域提出无人机飞行请求，美国第一阶段的UTM版本低空授权和通知能力系统（Low-Altitude Authorization andNotification Capability）自动批准。

项目合作负责人杰姆斯.瑞安·伯吉斯说，“从2017年10月到2018年3月，我们将业务能力从视距操作扩展到延长视距操作（extended-light-of-sight），通过航路空域跟踪监视，再扩展到真正的视距外操作。我们正在人们头顶上空飞过，所有的航路飞行都要满足要求。这项试验是在墨西哥食物链古兹曼.Y.戈麦斯和药店连锁化学家仓库之间进行，客户使用智能手机应用程序订购物品提交交付请求。我们接近完成了900次客户飞行，交付到300多个临时选择的家庭。共计有100个人参加试验，其中89个是回头客。对我们来说，这为我们的试验提供了很有价值的数据样本。此次郊区测试将增加了待服务的家庭数量，并减小了交付庭院大小。这些技术适应这些环境吗？我们能精确地导航到后院或者前院很小的投放区，而不像是在农村的大块投放区。同时，我们还必须确保我们的无人机系统能够检测、规避障碍物、电线、树木等，正确完成交付任务。”

杰姆斯·瑞安·伯吉斯说，“距离越近，竞争越激烈。“在农村，由于距离城镇远，货物可能没有办法得到交付。但是在郊区，可能有10种不同方式来完成，所以我们想确保人们选择时更多考虑在无人机系统交付的价值。这对我们的要求标准提高了。”

在试验中，“项目翼”总结了无人机系统交付工作流程，即客户从商家订购货物，扫描条形码，查询UTM系统，提交飞行计划请求并分配无人机。无人机从“项目翼”基地起飞，飞行到商家指定位置，悬停并放下挂钩，勾起客户定制的包裹。无人机收起卷扬机，将包裹锁定到机身里，并飞离。交付后无人机返回基地充电，准备下一次飞行。无人机航程达到lOkm以上，飞行速度达到120～125km/h。

在试验中，“项目翼”总结了研发经验。杰姆斯·瑞安·伯吉斯介绍说，“如果存在任何错误，例如吊钩失效，锁定销不能够工作，或者包裹太重，无人机只能将包裹送回地面，然后说：“对不起，商家，我不能拿这个。”这样，我们确保我们包裹在运输或装载中没有任何风险。”“项目翼”的概念是小型企业也可以使用无人机进行交付。“它不需要任何培训或基础设施。他们需要的只是一个盒子，我们将盒子拾起并飞起来，他们可以竞争在现代电子商务领域的零投资的份额。”

Flytrex公司的无人机交付试验

2017年8月，以色列的Flytrex公司在雷克雅未克开始无人机交付试验，而冰岛的阿哈（Aha）电子商务公司进行了扩展试验。到目前为止，采用一架无人机已经飞越一条横跨城市两边的河流，全程2.5km，耗时不到3.5min，而驱车前往则需要花费28.5min。

作为一家物流公司，Flytrex公司的联合创始人兼首席执行官亚里夫·巴什称，Flytrex公司可以使用成熟的工业级无人机。在雷克雅未克，阿哈公司操作无人机，并支付每次飞行的许可费用无人机在隔离的空域飞行。阿哈公司每天在飞行前后都要呼叫空中交通管制（ATC）系统。如果需要，ATC可以立即联系现场的操作员，将无人机送回基地。

到目前为止，无人机只能由训练有素的操作人员进行起飞和降落操作。但是交付给顾客的时间很短，包裹从24.4m空中悬停的无人机由绞盘释放到地面上。一旦获得许可，阿哈公司就会飞到城市周围的“虚拟起降点”，例如街角或后院，并将包裹释放。

亚里夫·巴什说，“我们从食品运送开始，顾客习惯于快速交货。客户发送订单，并下载应用程序，跟踪无人机。到达后，无人机放低包裹，客户签收或取消交付。如果没人签收，无人机将“超时”并返回。Flytrex公司获批可以飞跃人群上空，进行超视距飞行。目前，一架无人机在河流上空来回飞行。一旦我们有几条线路，我们将同时飞行几架无人机。”由于感知和规避技术还不够成熟，无人机只能按固定路线飞行。

Matternet公司自动面包车和无人机交付测试

在苏黎世，Matternet公司、梅赛德斯-奔驰面包车（Mercedes-BenzVans）公司和瑞士在线市场Siroop公司启动了一个飞行计划，测试自动面包车和无人机交付。该项目是世界上第一个在主要城市地区大范围超视距无人机操作、以面包车作为着陆平台的飞行计划。商品在网上订购，并直接从商家空运交付到城市内预指定地点等候的送货车。在2017年9月进行的三周飞行计划中，无人机在4个固定的停靠站利用2辆面包车完成了100次咖啡地面交付。两个停靠站之间的飞行距离达17km。今年还将进行进一步的试验。

空客直升机公司城市无人机交付系统测试

在新加坡，空客直升机公司于2月份在新加坡国立大学（NUS）利用进行首次“天桥”（Skyways）城市无人机交付系统的演示验证飞行。设计好的多旋翼无人机从维修中心起飞，飞到一个由机械臂装载包裹、位于屋顶的包裹站。然后，无人机起飞、着陆、包裹自动卸载。

试验将于2018年晚些时候开始，自主式无人机将携带2—4kg（4～91b.）有效载荷，在新加坡国立大学校园空包裹站之间的空域走廊飞行。这是由新加坡民航局和物流合作伙伴SingPost的合作项目。

随着包裹自动装载进入交付系统，在操作中心进行监控下，无人机将自主起飞和着陆。空客直升机公司南洋亚洲分公司的设计部办公室主任利奥一杰伊说，“我们有系统操作员来确保每个环节干净利索地完成，直到我们真正赢得所有利益相关者的信心，从而可以完全自主地实现交付。”

无人机交付加拿大公司完成在美国的第一次交付试飞

在加拿大，加拿大无人机交付公司（DDC）正准备在安大略省北部偏远的穆斯克里第一民族社区开始试点交付飞行项目。首席执行官托尼·迪·贝内德托说，测试阶段已经完成，无人机将携带重量超过lOlb货物飞跃穆斯河，距离达到8mi。DDC希望，試点飞行计划将携带邮件、食品、药品和其他货物，将发展成商业操作业务。

3月19日，加拿大无人机交付公司在纽约格里菲斯国际机场进行了试飞，这家总部设在多伦多的创业公司正在开启美国区域的无人机交付业务。对于无人机交付加拿大公司及其美国扩展计划来说，此次测试是一个重要的里程碑。格里菲斯国际机场是7个美国联邦航空局指定的无人机测试点之一，提供了超视距操作飞行的研究和开发能力，是在活跃领空内开展远程测试的空中走廊。

这是该公司在超视距非隔离空域环境中持续推进技术升级的自然延伸。一条具有大型飞机、直升机和通用航空飞机的主动跑道是操作团队在空域集成工作中的最新进展，也是仍在进行中的穆索尼地区操作成果的提升。此次试验成功率达到了lOO%。

此次测试使用该公司研发的运输型“麻雀”（Sparrow）无人机，装载能力为5kg。测试还包括该公司的任务控制操作，专有的FLYTE管理系统以及专有的DroneSpot安全起降平台技术，提供安全和可控起飞和着陆区域供用户交互。DroneSpot提供的实时数据包括局部天气、围绕飞机的感知、重量和平衡监测等安全公共操作中不可或缺的数据样本。托尼·迪·贝内德托说，“我们正在寻找一家缺少无人机但是拥有仓库、航线和客户的运营商，可以把我们的技术进行合作，提供无人机服务。这是扩大规模的最快途径。”

车载式无人机交付系统测试

在小型无人飞机的无数可能用途中，最引人关注的是包裹递送。这比其他任何使用都更有可能在短期内使无人机进入日常生活。但是，从技术角度来看，无人机能够组成纵横交错的网络，将在线销售商品送到家门口，或者携带急需的邮件在城市之间穿梭，这样的愿景必须首先克服技术、监管法规和避开障碍等问题。

无人机交付已经成为现实，在人道主义救援中风险低，回报高。在卢旺达，无人机可以给偏远诊所输送血样，在偏僻村庄和马达加斯加中心实验室之间投送结核病检测工具包。

目前，无人机交付巨额回报还比较遥远，但在消费者中进行交付测试非常活跃。美国的Flirtey公司和7-Eleven、新西兰的达乐美披萨公司（ Domino'sPizza），美国的谷歌公司“项目翼”与墨西哥风味快餐店，英国的亚马孙公司，德国的联邦快递DHL，中国的在线零售商京东和日本的乐天株式会社（Rakuten）。

现在，包裹运送巨头UPS已经验证了车载发射的无人机可以帮助其驾驶员，特别是在农村地区。这种独特的棕色包裹派送车必须在各交付点之间行驶数英里。在规避市区和住宅区上空操作限制之后，这种基于车载发射方式可以使无人机更快地实现交付。

2月20日，美国电动汽车和载人无人机制造商骏马集团（WorkhorseGroup）在佛罗里达州开展验证。该公司正在研发“霍斯弗莱”（Horse Fly）车载发射式无人机。该公司正在为UPS研发325辆电动汽车车队，2014年在辛辛那提大学开始无人机交付测试。

骏马集团首席执行官斯蒂芬·伯恩斯说，“霍斯弗莱”是围绕司机而设计的。无人机停靠在车顶上，配置有由司机在汽车里面装载的一个笼子。司机可以通过触摸屏加载到达目的地的预编程路线，无人机可以自主发射并飞行至降落点，同时，司机可沿着交付路线继续前进。

在放下包裹后，无人机重新返回卡车，并飞回到车顶上，并利用混合动力汽车上的电池充电。“霍斯弗莱”多旋翼无人机续航时间可达30min，能携带至少lOlb载荷。目前，一辆卡车只配装载着一架无人机，但是骏马集团正在研究如何使这种“滚动仓库”能够配装5架无人机。

为了达到UPS演示验证目标，无人机保持在视线范围内，为了符合FAA规则要求，必须安全备份一名视觉观察员。但是在骏马集团的理念中，从无人机起飞到其目的地之间的飞行视频将回传给辅助飞行员，以评估无人机是否安全完成交付。一个远程视觉观察员可以监视多架无人机。

正如UPS和骏马集团所验证的，这种车载式交付方式能够克服许多无人机交付中出现的障碍。在农村而不是在住宅区操作使用无人机，最大限度地减少了飞越人群和建筑物的风险。从卡车上起飞而不是从仓库起飞，能最小化飞行距离，使得无人机可以在现有的视距规则下操作飞行。

现有规则允许在人口较少的地区将视距操作延长4.8～8km。预计在2018年内，基于车载式的无人机交付方式更加可行。作为无人机咨询委员会成员，UPS帮助FAA制定这些规则。

UPS以效率而闻名，每次交付节省几十秒，进而节省整个网络时间。该公司明确了有效的交付经济性，即每天在路上有66000名送货司机。每位驾驶员每天节省1.6km，UPS每年可省5000万美元。

UPS负责人说，“农村路线配送是最昂贵的服务，其原因是完成每个起降需要时间成本和飞行器费用。在这次测试中，无人机进行了一次交付，同时驾驶员继续沿着路线进行下一个交付地点行进。骏马集团说，“霍斯弗莱卡”多旋翼无人机每英里耗电成本仅有0.01美元。

UPS的目标很明确，就是要提高配送效率，而不是更换司机，使得公众接受该服务。UPS全球工程和可持续发展高级副总裁马克·华莱士说，“我们的司机代表我们的品牌。他们为我们的客户提供服务。这项技术对我们的司机来说是有效的，在农村地区帮助他们到达难以到达的交付位置。”

无人机从卡车上起飞，可以大大减少在农村公路的行驶里程，使得交付更加经济。

紧急医疗救护无人机交付系统测试

与地面运输相比，特别是在偏远地区和欠发达地区，亦或在拥挤的城市，交付速度正在加速无人机系统在血液到器官移植等应急医疗运送的使用。根据联合国儿童基金会的报告，2014年，马拉维约有10000名儿童死于艾滋病毒。目前，通过地面方式，将干血斑测试样本从农村卫生中心运输到测试实验室平均需要11天的时间，耗费8周时间将测试结果返回，延误了艾滋病毒呈阳性婴儿的治疗机会。主要原因是包括柴油成本高、路况差和分派计划有限。非洲是无人机紧急医疗救助試验基地，而美国和印度可能成为主要市场。

联合包裹服务公司（UPS）正在支持卢旺达政府的一项计划，使用无人机来加速血液运输的速度。联合国儿童基金会和马拉维政府正在评估无人机的使用，以减少婴儿艾滋病毒检测等待时间。印度正计划通过无人机运送心脏，中国无人机制造商亿航与美国生物技术公司签署了一项协议，通过无人机运输进行人造器官。农村到达（VillageReach）是一家致力于改善中低收入国家医疗保健“最后一英里”运输的美国慈善机构，正在详细研究使用无人机交付取代摩托车地面运输的成本优势，作为评估将无人机融人马拉维实验室后勤系统的第一步。在美国，Flirtey公司正专注于应急医疗救助，从自动体外除颤器到潜在的治疗过敏性发作和药物过量的药物。该公司已经在内华达州郊区的紧急医疗服务管理局和警察和消防部门进行合作，在雷诺公园郊区测试除颤器的无人交付。所有这些公司都被认为与美国政府和地方政府合作，提供无人机交付服务。Matternet公司是两个被推荐公司的其中一个，通过无人机向加利福尼亚州帕洛阿尔托的斯坦福医院运送血样。Matternet公司首席执行官安德烈亚斯·拉波托洛斯说：“我们的无人机交付系统就像一个虚拟的充气管道，可以为医院系统任何设施提供即时的血液、药品或实验室设备。这将大大提高护理质量，每年节省数百万美元。”另一个是齐柏林公司（ Zipline）公司，通过无人机向北卡罗莱纳的医院和诊所运送血液和药品。

Matternet公司的无人机交付系统测试

在瑞士，由瑞士邮政公司和美国新兴公司Matternet公司去年秋天在卢加诺建立的医院无人机网络已经完成了超过350次交付。飞行计划是让无人机携带实验室样品或急需药物，在两所医院之间每天完成5～]5次自主飞行。

瑞士邮报称，医院之间的定期无人机运输计划于2018年夏天开始。这将使用Matternet公司建立的站点和自动化地面操作的接口。站点安装在地面或屋顶上，负责引导Matternet公司研发的M2无人机进行精确着陆，将其锁定到位，并自动交换电池和有效载荷。用户通过包裹扫描到站发送，客户扫描QR码接收包裹。自动解扰系统管理在站点上飞行、着陆的无人机。

3月，在马拉维，总部位于加利福尼亚的制造商Matternet，采用四旋翼小型无人机在距离lOkm（6mi.）的社区卫生中心到卡穆祖中心医院实验室之间运送模拟艾滋病测试样本。这些飞行试验将评估使用无人机取代摩托车运送血液样本的生存能力，包括成本和安全性。

齐柏林公司的无人机交付测试

2月，卢旺达与位于硅谷的齐柏林公司（Zipline）签署了一项框架协议，实施全国范围内首个用于血液制品运输的自主系统。UPS基金会授予了80万美元的拨款来支持启动一项倡议，其中包括GAVI、疫苗联盟，增加低收入国家疫苗的使用。

齐柏林公司将在卢旺达首都基加利以西30 km的穆汉加区第一次部署无人机。齐柏林公司研发的固定翼无人机，将被用于向诊所和健康中心运送血液。运输的血液只能储存30天，而无人机的快速输送将消除医疗中心大量库存的需求。根据世界卫生组织（World HealthOrganization）的数据，非洲的产后出血率是世界上最高的。

齐柏林公司研发的固定翼无人机重量lOkg和翼展1.5m，由电池供电，采用弹射器发射，能够携带两个单位的血液样本以lOOkm/h速度和125m的海拔高度飞行。在交付地点，无人机采用纸质降落伞投放血液样本，然后飞回发射点。

卢旺达将于2018年晚些时候开始使用齐柏林公司的无人机机队，每天在全国西部一半地区21个转运站之间完成150次交付。UPS公司正在为“冷链”交付以及疫苗和血液所需的温度控制供应链提供经验积累。无人机的速度将使冷藏链更容易到达偏远和难以到达的位置。

在非洲，美国齐柏林公司于2018年3月对研发的无人机后勤交付系统进行了一次重大升级。自2016年10月以来，该系统一直在卢旺达远程医疗中心运送血样。该公司表示，此次升级将收到订单到开始飞行交付的时间从lOmin缩短到1min。重新设计的固定翼无人机巡航速度达到21 km/h，最大速度达到lOlkm/h，航程为160km，能够载运1.75kg货物，在到达目的地时采用一次性降落伞进行投送。为了便于回收，无人机在桁架之间挂了一条尼龙绳索，在阻力下减速并降落到地面。

升级后的无人机可以使每个配送中心的每日交付飞行次数从50次增加到500次。自开始在卢旺达使用无人机交付以来，齐柏林公司已经在4000多次飞行中运送了超过7000套血样。第二个配送中心也即将在卢旺达开放运营，坦桑尼亚的无人机交付业务将在今年开始启动。

印度的微型航空器国家计划

在印度，微型航空器国家计划（National Program for Micro AirVehicles，NP Micavav）背后的研发团队已经提出研发小型无人机，以交付运输移植心脏。而肾脏智能储存24h，心脏在捐献后最多只能保存lOh。印度时报说，使用无人机可以将运输时间缩短50%。

印度的微型航空器国家计划由国家设计与研究论坛牵头，正在研究一种能够搭载0.25 kg任务载荷的无人机，把器官存放在一个特制容器中，或者采用一种能够在飞行中保存心脏的机载能力。印度时报说，其挑战是要达到lOOkm的交付距离。

中国亿航公司研发EHang184大型四旋翼无人机

亿航公司宣布与肺生物技术公司进行合作，研发和采购多达1 000架无人机，用于自主式器官交付。亿航公司正在研制的可载1人的EHang 184大型四旋翼无人机，非常适合于在人造器官运输直升机计划（MOTH）下运输交付肺等人体器官。

根据达成的15年采购协议实施，不仅取决于人造器官运输直升机计划的无人旋翼机是否满足FAA认证，而且还取决于美国食品和药物管理局是否批准肺生物技术公司的基因工程猪-人异种器官移植计划。美国联邦航空局人为，EHang184等大小的自主无人机距离认证还有几年时间。

器官移植受捐赠者的限制，而美国每年有超过200000人死于肺病末期，只有大约2000完成肺移植手术。制药商联合治疗公司下属子公司肺生物技术公司董事长兼首席执行官玛蒂·罗斯布莱特说，“我们预期，每天要递送数百个器官。”

如果合作成功，由电力驱动的MOTH无人机将部署在人造器官工厂，使用预编程的航线，在生存能力的预生产窗口期，在医院和充电桩之间自主交付人造器官。EHang 184设计在速度高达65km/h条件下，航程超过16km（lOmi.）。

无人机交付能改变我们的生活

无人机能像我们的智能手机一样成为我们日常生活的一部分吗？负责谷歌×公司的“项目翼”无人机交付计划的戴夫·沃斯对此进行了展望，他认为，下一个技术变革将是无人机呼叫，提供我们想要的任何东西，而且他们会比大多数人预期的要快。戴夫·沃斯设想，在一个不远的将来，一个人在野餐中发现没有酒喝，就会拿起智能手机，比如说“谷歌，忘了啤酒”，5min后，一架无人机即可将啤酒送达。此外，他举了其他例子，例如把汉堡送到公园、把防晒油送到海滩、将蛇咬解毒剂送到徒步旅行者手里、将忘记的护照带到机场，以及配送医疗用品和美食食品等各种类型的应用，这使得无人飞机成为我们日常生活的一部分。

20世纪80年代就开始从事无人驾驶技术的戴夫·沃斯同时还创立了无人机控制系统公司雅典娜技术公司（AthenaTechnologies）。2008年，该公司被罗克韦尔·科林斯收购。雅典娜技术公司的创立，是基于出售给航空市场的狭隘商业因素考虑。而谷歌X公司正在寻找可以为社会提供的服务，其初衷完全不同。无人机交付是一个非常令人兴奋的市场。

来自由消费级无人机制造商和销售商发起成立的美国消费者电子协会（CEA）的一项新研究结果表明，未来20年内，在美國每天将有100万次无人机飞行架次，提供递送服务。戴夫·沃斯认为，这可能是很保守的估计，小包裹快速而准确得交付将是一种常见的生活景象，未来每天飞行次数很可能达到每天数十亿美元。

戴夫·沃斯透露，谷歌公司的愿景是五年之内研发一个交付半径8km（5mi.）、交付时间在5min内的小包裹交付系统，不包括准备时间。戴夫·沃斯认为，五年之内，5min内发货是完全可能的。目前，最大问题是要制定规章制度，允许无人机飞过人口稠密地区，并逐渐成为日常生活的一部分。

美国消费者电子协会的市场研究和标准化高级副总裁布莱恩·马克沃特说，“2018年，消费级无人机市场潜在价值25亿美元。美国消费者电子协会估计，即使是在美国联邦航空局（FAA）初拟的小型无人机只能允许在视距范围内操作的规则限制下，商业无人机市场在未来三年内可能达到200亿美元。如果美国联邦航空局允许交付包裹无人机超视距操作，美国的无人机产业可能会成为一个100亿美元的市场。”

虽然最初的商业无人机应用必须保持在操作人员视距之内，并且远离公众。但是美国联邦航空局已经开始与农业、新闻采集和铁路等公司合作，验证无人机超视距飞行和在市区上空飞行所需要的条件。这是实现无人交付的关键步骤。

Roomba机器人真空吸尘器的设计者、iRobot公司的联合创始人、现任小型无人机制造商CyPhy Works的首席执行官海伦·格莱纳说，“无人机可以变得像任何设备一样平常，我相信货运无人机市场得到发展，特别是当你分离居住地，还可以在海滩上或者你呆的任何地方接收到货物。”

布莱恩·马克沃特说：“在美国，每年有超过60亿个包裹被交付，平均每个包裹重量平均不到2.72kg。这些包裹最适合无人机投递，一旦安全的基础设施配备齐全，我们就可以取代地面运送，减少燃料消耗。”而戴夫·沃斯认为，“这60亿个包裹不包括短期消费品，如果把这些短期消费品包括在内，数字规模将会更大。如果无人机交付给社会带来价值，那它将成为日常生活的一部分。”

对于无人机交付变成现实的时间里程碑节点，戴夫·沃斯认为，“我们正在展望未来几年，而不是5～]0年。无人机交付机遇如此巨大，超过了负面因素和技术阻力。我相信，我们只要尊重规则，突破技术阻力，建立诚信，构建动力，无人机交付将带来一个飞行的、互动的、全新的世界。”