當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外的空中物流行業(yè)已經(jīng)開展了一系列的試驗(yàn)和產(chǎn)品研發(fā)，如瑞士等國(guó)開展了空中物流等無人機(jī)定期飛行試驗(yàn)。但是這些活動(dòng)仍然屬于試驗(yàn)性的飛行，并且基本上都是在偏僻、地面人畜車輛等較少的偏遠(yuǎn)環(huán)境開展。

以空中物流為代表的民用無人機(jī)的使用瓶頸：

　?。?）承擔(dān)物流載體的無人機(jī)的防墜毀設(shè)計(jì)和墜毀時(shí)對(duì)地面減災(zāi)設(shè)計(jì)尚未得到根本性的突破；（2）缺乏一個(gè)國(guó)家或行業(yè)認(rèn)可的公共試驗(yàn)與測(cè)試環(huán)境。

　　對(duì)無人機(jī)生產(chǎn)商而言，公共試驗(yàn)和測(cè)試環(huán)境將用來對(duì)計(jì)劃進(jìn)入市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)的物流無人機(jī)進(jìn)行全方位的試驗(yàn)和測(cè)試；對(duì)于無人機(jī)管理者而言，則可用來對(duì)物流無人機(jī)的運(yùn)行模式和監(jiān)管模式進(jìn)行考評(píng)。因此，我國(guó)應(yīng)當(dāng)盡快建立物流無人機(jī)試驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)基地。

　　國(guó)外物流無人機(jī)試驗(yàn)與測(cè)試進(jìn)展

　　2015年2月，多家媒體報(bào)道了小型無人機(jī)“空中快遞”的新聞。消息稱，美國(guó)聯(lián)邦航空局（FAA）于2月15日在世界上首次發(fā)表了關(guān)于小型無人機(jī)“空中快遞”的技術(shù)性以及飛行條件等方面的準(zhǔn)則。

　　該準(zhǔn)則規(guī)定：快遞物品重量為25千克以下；飛行可能的時(shí)間段為公共機(jī)關(guān)所規(guī)定的黎明到日落；最高飛行速度為160千米時(shí)；最高飛行高度約152米；飛行中，飛行的管理者能夠目視。

　　2013年12月，亞馬遜公司首度在視頻中公開了小型無人機(jī)“空中快遞”服務(wù)，用以小型貨物的配送利用。另一方面，谷歌公司于同年4月宣布收購(gòu)小型無人機(jī)送貨的開發(fā)企業(yè)泰坦航宇公司，8月公開了固定翼小型無人機(jī)送貨項(xiàng)目的“項(xiàng)目·翅膀”的試驗(yàn)驗(yàn)證視頻。

　　2015年3月19日，F(xiàn)AA批準(zhǔn)了亞馬遜的“空中快遞”的飛行試驗(yàn)。進(jìn)一步，4天后關(guān)于飛行器的相關(guān)法規(guī)333部以無人機(jī)系統(tǒng)（UAS）作為特例，將UAS的飛行范圍嵌入于以塔臺(tái)控制的機(jī)場(chǎng)為中心的約9.26千米范圍內(nèi)等項(xiàng)目之中。

　　2015年4月，F(xiàn)AA決定向亞馬遜和谷歌公司發(fā)放進(jìn)行小型無人機(jī)“空中快遞”的飛行試驗(yàn)許可，表明政府支持小型無人機(jī)“空中快遞”業(yè)務(wù)的發(fā)展。由此可見，2015年成為小型無人機(jī)“空中快遞”的元年。

　　今后，小型無人機(jī)的“空中快遞”與自動(dòng)駕駛汽車，包括由DARPA所推進(jìn)的人型機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域?qū)?duì)美國(guó)乃至世界行業(yè)發(fā)展所帶來極大影響。

物流無人機(jī)主要需要解決兩方面的問題：

　?。?）無人機(jī)自身的安全性，包括自身可靠性和墜地時(shí)對(duì)地面減災(zāi)；

　?。?）運(yùn)營(yíng)模式，偏重于管理和運(yùn)行過程。

　　一旦滿足兩方面的無人機(jī)出現(xiàn)，將會(huì)快速占領(lǐng)市場(chǎng)。物流，只是空中貨運(yùn)無人機(jī)的一個(gè)使用子類，廣義的物流（包括人員運(yùn)輸）將是無限的。

　　為了研發(fā)滿足安全性、運(yùn)營(yíng)模式要求的無人機(jī)，美國(guó)共建立了6個(gè)無人機(jī)系統(tǒng)試驗(yàn)場(chǎng)，分布于北達(dá)科塔州、紐約州、內(nèi)華達(dá)州、弗吉尼亞州、阿拉斯加州和德克薩斯州，研究領(lǐng)域覆蓋了無人機(jī)系統(tǒng)的耐飛性、數(shù)據(jù)傳輸鏈路、將無人機(jī)融入空域的實(shí)施、空中交通管制、失效模式檢驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)的制定等等，基本覆蓋了無人機(jī)試驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)環(huán)境研究的各個(gè)方面。在這個(gè)領(lǐng)域，美國(guó)已經(jīng)做了很多扎實(shí)的工作，將為美國(guó)的無人機(jī)行業(yè)的發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和強(qiáng)大的助力。相比之下，我國(guó)在該領(lǐng)域尚處于起步階段，與美國(guó)相比差距非常明顯。

物流無人機(jī)試驗(yàn)與測(cè)試研究必要性

　　與軍用飛機(jī)、無人機(jī)不同，民用無人機(jī)在使用時(shí)，不能要求地面做避讓、防護(hù)等行為。因此，民用無人機(jī)的飛行可靠性和一旦墜地時(shí)對(duì)地面的傷害減災(zāi)技術(shù)，就成為必須考慮的問題，這類似于民航客機(jī)首先要考慮可靠性，再考慮經(jīng)濟(jì)性的問題。

　　尤其是空中物流用無人機(jī)，飛行、投遞、接物，都是在城市上空使用，首先必須考慮的就是飛行可靠性、不僅僅是正常飛行能力，還必須在嚴(yán)酷的各種自然環(huán)境和人為環(huán)境、甚至是人為威脅和打擊的情況下、保持繼續(xù)飛行的能力。此外，一旦因自身、外界環(huán)境或事件，導(dǎo)致不能正常飛行，必須有下降時(shí)對(duì)地面人員及物品的危害減災(zāi)能力。

　　那么未來運(yùn)行時(shí)，物流無人機(jī)將會(huì)在什么樣的環(huán)境中運(yùn)行？將會(huì)受到什么樣的威脅？將會(huì)產(chǎn)生什么樣的威脅呢？歸根到底，物流無人機(jī)要有以下能力：

　　（1）規(guī)避能力：規(guī)避固定障礙物和迎面的、側(cè)擊的、尾隨的各種飛行物。

　?。?）定位能力：各種衛(wèi)星定位、慣性定位和手機(jī)基站定位。

　　（3）抗地磁干擾能力：高壓線、鋼鐵制構(gòu)架、手機(jī)基站等引起的地磁指南針紊亂。

　?。?）抗打擊能力：意外的各種重量、速度的飛行物撞擊，如彈弓等。

　　（5）抗電磁干擾能力：地面電火花、各種遙控裝置、無線電臺(tái)、手機(jī)基站等等。

　?。?）抗各種氣象能力：風(fēng)/陣風(fēng)/持續(xù)風(fēng)/、雷電、雨、雹。霾、霧，反映抗風(fēng)、抗沖擊電流、抗?jié)竦取?

　?。?）墜毀時(shí)對(duì)地面的災(zāi)害足夠小的能力：預(yù)知墜毀、預(yù)知何時(shí)開啟墜毀安全減災(zāi)裝置。

　?。?）足夠飛行的能力：結(jié)構(gòu)緊實(shí)、足夠的飛行航程和足夠的載重。

　　只有滿足了應(yīng)對(duì)這些威脅因素的能力要求，物流無人機(jī)才有可能在城市上空，在各種自然、人為的干擾下安全地使用。為此，無人機(jī)經(jīng)得住上述各種情況的考驗(yàn)，這需要通過試驗(yàn)來驗(yàn)證。

　　一般而言，在設(shè)計(jì)有人機(jī)時(shí)，通常要經(jīng)過強(qiáng)度使用、風(fēng)洞試驗(yàn)、電磁兼容試驗(yàn)、雷電RCS試驗(yàn)等等，然后是飛行試驗(yàn)、武器打靶試驗(yàn)，艦載機(jī)還有著艦試驗(yàn)。這些試驗(yàn)，無不是為了驗(yàn)證飛行的作戰(zhàn)性能。那么，作為物流無人機(jī)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，就必須能夠創(chuàng)造出這些威脅因素，來模擬實(shí)際運(yùn)行中的各種可能不利的環(huán)境，物流無人機(jī)必須通過這類試驗(yàn)的認(rèn)證，才能放心地投入市場(chǎng)運(yùn)行。

　　除了驗(yàn)證無人機(jī)的安全飛行能力和墜地減災(zāi)能力，無人機(jī)的飛行管理和規(guī)則驗(yàn)證也是需要特定的試驗(yàn)環(huán)境，不能要求在無人機(jī)不成熟、沒有安全把握的情況下，到真實(shí)的城市環(huán)境來驗(yàn)證規(guī)則。因此，需要這個(gè)環(huán)境開展管理規(guī)定、空域監(jiān)管方面的試驗(yàn)。

物流無人機(jī)試驗(yàn)與測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)成

　　首先，需要明確物流無人機(jī)試驗(yàn)與測(cè)試系統(tǒng)建立原則：能夠涵蓋上述各種測(cè)試的試驗(yàn)環(huán)境，要具備真實(shí)的或者接近真實(shí)的城市運(yùn)行環(huán)境，具備試驗(yàn)種類的完整性，才能考評(píng)無人機(jī)可靠性、對(duì)地面減災(zāi)和運(yùn)行模式合理性 。

　　物流無人機(jī)試驗(yàn)與測(cè)試系統(tǒng)需包括以下方面內(nèi)容:

　　(1)摸擬城市建筑環(huán)境

　　試驗(yàn)場(chǎng)必須具有一定的面積，需要建設(shè)代表各類城市“建筑起伏”的建筑群，包括樓字、高壓線塔、橋梁等，以及假人和植被，統(tǒng)稱為地面效應(yīng)物,，這些效應(yīng)物將模擬無人機(jī)運(yùn)營(yíng)的城市上空環(huán)境,，同時(shí)，還將作為無人機(jī)墜毀時(shí)的撞擊試驗(yàn)環(huán)境 。

　　(2)電磁和地磁干擾環(huán)境

　　物流無人機(jī)必須能夠承受電磁干擾和地磁素亂，將設(shè)置各種功率、頻譜的電磁干擾裝置，以及鋼架、手機(jī)基站等影響地磁的裝置(含計(jì)量裝置) ，作為評(píng)估無人機(jī)在飛行、起降的抗電磁干擾、地磁紊亂的手段。

　　(3)氣流環(huán)境

　　創(chuàng)造持續(xù)風(fēng)、陣風(fēng)、紊亂風(fēng)測(cè)試環(huán)境,，測(cè)試物流無人機(jī)在各種風(fēng)環(huán)境下的飛行穩(wěn)定性，即抗風(fēng)能力。

　　(4)導(dǎo)航定位測(cè)試環(huán)境

　　測(cè)試物流無人機(jī)在其裝備的衛(wèi)星定位、慣性定位或者其他定位的精準(zhǔn)飛行能力，測(cè)試物流無人機(jī)在其裝備定位系統(tǒng)受到干擾時(shí)的精準(zhǔn)飛行和應(yīng)對(duì)能力。

　　(5)墜毀測(cè)試環(huán)境

　　評(píng)價(jià)物流無人機(jī)開啟墜毀減災(zāi)措施后的效果，評(píng)價(jià)物流無人機(jī)在各種正常和不正常墜落情況下對(duì)地面物品(房屋、車輛、植被、人員等各種效應(yīng)物)的損害程度。同時(shí),還能夠開展物流無人機(jī)墜地時(shí)的起火情況評(píng)估(對(duì)森林、高壓線、油庫(kù)等)。

　　(6)空中撞擊測(cè)試

　　測(cè)試物流無人機(jī)在各種速度情況下，遭到各種體積、重量、速度、角度的物體撞擊后的穩(wěn)定性、抗墜毀性以及墜毀后對(duì)地面災(zāi)害的評(píng)估。

　　(7)空中避讓測(cè)試

　　測(cè)試物流無人機(jī)在各種運(yùn)行模式下，對(duì)出現(xiàn)在航路前方的空中障礙物、側(cè)方和后方飛來的物體的避讓能力和恢復(fù)原航線飛行能力的測(cè)試評(píng)估。

　　(8)任務(wù)規(guī)劃測(cè)試

　　反映各種路徑規(guī)劃下的飛行航跡與規(guī)劃航跡的吻合度，屬于飛控、抗風(fēng)、 抗雨等自然環(huán)境的綜合測(cè)試。

　　(9)降雨環(huán)境測(cè)試

　　測(cè)試物流無人機(jī)在各種級(jí)別的降雨環(huán)境下(往往連同各種級(jí)別風(fēng)) 的可靠性，以及墜毀災(zāi)害測(cè)試。

　　(10)雷電壞境測(cè)試

　　測(cè)試物流無人機(jī)在各種級(jí)別的雷電環(huán)境下(往往連同各種級(jí)別風(fēng)) 的可靠性，以及墜毀災(zāi)害測(cè)試。

　　(11)熱環(huán)境、冷環(huán)境測(cè)試

　　測(cè)試民用無人機(jī)系統(tǒng)在各種溫度環(huán)境下的系統(tǒng)可靠性。

結(jié)論

　　綜上所述，對(duì)產(chǎn)品的測(cè)試，不僅僅是性能指標(biāo)的測(cè)試，還必須是環(huán)境的測(cè)試。尤其是以空中物流無人機(jī)為代表的民用無人機(jī),必須考慮在任何環(huán)境下的城市上空飛行安全問題。把日常的各種不測(cè)提前到測(cè)試環(huán)境來,通過盡可能多的試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)，才能最大程度上保證產(chǎn)品的使用安全。

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