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无人机运输

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发表于 2018-11-19 09:17:26 | 显示全部楼层 |阅读模式
无人机运输
货运无人机在未来五到十年内可能会逐渐普及,特别是对于所谓的小型轻型物品的“最后一英里”物流。像亚马逊、谷歌、UPS快递(UPS)、DHL和阿里巴巴等公司一直在进行高性能无人机配送系统的测试实验,2015717日美国联邦航空局首次审核通过了商业无人机送货,这对于这一系统的开发具有了里程碑式的意义。未来,无人机可能会取代货运车队,并可能对能源消耗、公共安全、个人隐私、空气污染、城市噪音、空中交通管理、城市道路拥挤、城市规划以及商品和服务消费模式产生重大影响。
为了支持这一领域的发展,兰德公司发起了一项探索性研究,汇集了兰德在无人机(UAV)运营、运输研究、系统分析和行为分析方面的专长,并将其应用于这个新兴和未开发的研究领域。
该研究包括多项辅助性研究工作,重点是提升货运无人机系统各方面性能及减少其对公众的可能影响。在本报告中,我们将探讨无人驾驶作业对城市规模影响的以下几个方面:能源消耗、基础设施要求、空中拥堵、隐私和噪音。
总能耗
本节将送货无人机与传统货运卡车进行对比,从运输路线、前往运输区方式、能源利用效率以及总能耗几个方面进行。分析结果显示:货运无人机的能量消耗随着包装数量和无人机运送的包裹的百分比的变化呈线性增长,并且随着无人机中心数量的平方根而减少。卡车能量随包裹数量增加的增长关系在平方根和线性之间,其趋势主要取决于城市道路的复杂情况。随着无人机中心数量的增加,货运无人机的能源密集度降低,对于小城市而言,无人机货运使用的能源远低于卡车。
基础设施和无人机编队的规模
除了提供能源有效的利好措施,如增设无人机中心外,发展无人机货运还必须考虑无人机编队所需规模和侵占人口或其他占用空间的程度等问题。我们没有无人机中心或无人机成本的数据,但建立额外的无人机中心的成本可能至少部分被所需无人机数量的减少所抵消,同时也可节省大量能源。
空中交通拥挤与隐私
无人机中心数量越少,同一时间内在城市飞行的无人机数量越多,数据显示,以洛杉矶城市规模为例,如果只有一个无人机中心,有一半的时间以上几乎1/4的城市都在无人机摄像头之下,或在大约一个街区的范围内。随着无人机中心数量的增加,这一数字急剧下降。将无人机中心置于人口稠密地区附近可能会降低人们见到无人机的可能性,但其相应弊端是无人机不能穿越这一区域到城市的其他区域。
噪音
估算城市中货运无人驾驶系统噪音是有挑战性的工作,因为这些无人机的噪声产生或声学特性的数据尚无记录,并且它们将来还会有技术进步。但我们可以使用一些简单的近似来获得关于问题的关键描述从而做出初步判断。影响噪音感受的因素包括无人机产生噪音的大小、频率以及同一时间内有多少架无人机在附近空中飞行等,而且飞行噪音的分布范围与影响大小都在动态改变。靠近无人机中心处会感受到明显的噪音。改变运货无人机巡航高度会影响噪音,即便是巡航高度的小幅上升也会大幅降低噪音的产生。另一种方法是尝试设计噪音更低的无人飞行器。
结论
除了设计更安静的无人机的可能性外,还有许多意想不到的方法改变分析的结果,如革命性商业模式或新型车辆设计。例如,本报告没有考虑无人机-卡车混合模式,其中卡车作为移动的无人机中心。此外,我们没有考虑任何可能发生的需求变化,如增加了便利性,只为部分城市服务的业务计划,或重点关注非常重要的包裹或乘客,我们也没有考虑无人机携带多个包裹的可能性。
虽然还有很多工作要做,同时政策、规定、商业计划都面临高度不确定性,但是我们已经展示了发展无人机运货时应该考虑的几个重要关系。在某些情况下(如能源消耗),与现状相比,变化可能达到一个数量级。通过使用多个无人机中心,可以显著减少能耗的增加。事实上,使用多个无人机中心还能带来许多好处,不仅可以减少车队规模、空中拥堵,还能消除无人机造成的隐私和噪音问题。在一个城市建造许多无人机中心可能具有挑战性,因为居民区可能会反对新建,但这样做会为这些居民区带来显著的好处。

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