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万博Ansys的博客
2019年11月21日
在某种程度上,自主无人机技术已经可用。
为了演示,让我们假设航空航天工业我们将采用汽车行业的五级自动驾驶。如果是,那么我们可以定义:
无人机目前正在使用
如需进行调查,
研究及侦察
目前,该技术处于3级和4级之间,无人机可以做出一些决定,但需要一定程度的人类监督。
为了使这项技术完全自主,我们必须克服一些挑战,以确保无人机符合当地法律、法规、空中/道路交通条件和安全标准。这些挑战包括:
通过帮助我们优化单个部件和认证整个系统,仿真将在应对这些挑战方面发挥关键作用。
无人机是一个通用术语,不是技术术语。它们通常等同于无人驾驶飞行器(uav)。
一架无人机在日落时飞行
无人机可以远程或自主控制。虽然它们通常与军事有关,但它们也可以用于航空摄影等其他应用。
无人机也与较小的飞机有关,而较大的自动飞行飞机——如空中出租车——通常与“城市空中机动”工具有关。
这不是我们何时能拥有自动无人机的问题,而是我们希望它们有多自动的问题。他们中的一些人表面上已经拥有了自主权。
相对而言,设计一种无人机很容易,它可以安全地在城市的两个预定义点(或垂直机场)之间高空飞行。但在城市环境中,设计一辆能把披萨送到你家门口的车要难得多。
在无人机能运送你的
披萨,我们需要发展
新型自主技术
任何飞行中最具挑战性的部分都是进近、降落和起飞。在市区,披萨机器人需要在执行这些动作的同时避开房屋、宠物、人、晾衣绳、天气、鸟类和天空中的其他物体。在自动驾驶飞行器能够在城市环境中可靠地执行这些操作之前,准备好给披萨外卖员小费吧。
目前的无人机技术有局限性。例如,许多功能都是自动化的,但通常有一名专家在监督飞行,随时准备控制。一般来说,技术还没有准备好:
我们已经开始看到无人机被用于远程资产检查、向偏远地区运送货物以及在危险情况下紧急使用。在几年内,这些和其他应用将变得普遍。
一旦这些应用证明了该技术的可行性和商业成功,能够运送人类的全自动无人机将成为现实。简而言之,我们还需要一段时间才能放心地放弃终极安全功能——远程飞行员。
这就是我们目前正在应对的挑战。这将需要新的规则、空中/道路交通管制系统、预定义路线和增强的技术来感知、反应和避开障碍。
首先,传感器必须能够清楚地感知环境,而不会被雾或照明条件(如眩光或阴影)所欺骗。这些传感器必须是负担得起的和轻的,以最大限度地提高无人机的运载能力或机动性。
雷达和应答器会
无人机的危险遭遇
而飞机则不太可能出现
传感器还必须能够观察到飞行器周围各个方向的空域。
我们已经拥有避免空中交通冲突所需的技术。现代飞机使用雷达和应答器来感知其他飞机。这些技术可以被添加到无人机系统中。
接下来,软件和人工智能将需要获取所有传感器信息并做出决定。模拟将测试和训练这些系统,以确保它们能够在任何可能的情况下做出最安全的选择。
最后,全自动无人机很可能是电动或混合动力的,以降低城市排放。然而,电池的能量密度有限。因此,为了让飞机飞得更远、载重更多并保持效率,我们需要更好的电池和更轻、更可靠的部件。
自主无人机技术将需要设计、测试和训练(就人工智能(AI)而言),以确保公共安全。
这些任务将包括无人机可能面临的环境、城市和天气条件的模拟模型。通过调整每个模拟,我们可以比使用物理原型更快地测试、优化和验证自动驾驶技术的安全性。
仿真可以保证自治
无人机可以跟踪所有的
可能遇到的空中/道路交通
仿真还可以用于:
要深入了解空中机动性的未来,以及更多自主、互联和电动飞机带来的挑战,请查看信息图:面对未来空中交通的挑战。
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