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| Patria公司推出的微型無人機(jī) |
在位于美國(guó)亞利桑那州的陸軍白沙導(dǎo)彈靶場(chǎng)，研究人員正在研發(fā)天氣預(yù)報(bào)軟件以幫助無人駕駛飛機(jī)能夠在多種氣象條件下進(jìn)行飛行。他們的研究將會(huì)為美國(guó)政府和行業(yè)公司中從事民用無人機(jī)研發(fā)的人們提供重要的數(shù)據(jù)。
無人機(jī)作為一種監(jiān)視工具，在美國(guó)軍隊(duì)中得到了快速的發(fā)展，但是在美國(guó)國(guó)內(nèi)的民用市場(chǎng)上，無人機(jī)的發(fā)展卻并沒有什么可圈可點(diǎn)之處，原因主要是政府和市場(chǎng)出于安全的考慮，再加上技術(shù)上還存在著一些缺陷。研究人員說，其中的一個(gè)顧慮就是無人機(jī)能否勝任在各種復(fù)雜天候條件下的工作。
研究團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人特里•詹姆士說，突如其來的風(fēng)向的改變，攝像機(jī)鏡頭的結(jié)冰，飛行路徑受到限制，只能在固定的空中走廊中活動(dòng)，所有這些因素都能夠?qū)π⌒蜔o人機(jī)的行動(dòng)產(chǎn)生影響和妨礙。“如果光學(xué)儀器的鏡頭上產(chǎn)生蒸汽冷凝并且結(jié)冰的話，你就什么也看不到了。”
美國(guó)聯(lián)邦航空局（FAA）負(fù)責(zé)美國(guó)領(lǐng)空的管理工作，迄今為止，這一機(jī)構(gòu)對(duì)在美國(guó)領(lǐng)空使用商用無人機(jī)一直采取嚴(yán)格限制的政策。但是，尋求無人機(jī)技術(shù)進(jìn)一步的可能的利用，已經(jīng)被政府納入了計(jì)劃當(dāng)中，并且分量正在不斷地增加。
美國(guó)海岸警衛(wèi)隊(duì)司令薩德•艾倫上將最近宣布，海岸警衛(wèi)隊(duì)將同美國(guó)海關(guān)與邊境保護(hù)局（CBP）共同使用一種在中等高度飛行的“捕食者”無人機(jī)，用于在加勒比海及太平洋地區(qū)的執(zhí)勤。另外，海關(guān)與邊境保護(hù)局已經(jīng)開始沿著美國(guó)北部邊境部署無人機(jī)。
美國(guó)國(guó)家海洋與大氣管理局也計(jì)劃在墨西哥灣和大西洋地區(qū)使用無人機(jī)來監(jiān)視颶風(fēng)的形成，并為這一試點(diǎn)項(xiàng)目投資300萬美元。國(guó)家海洋與大氣管理局說，他們還準(zhǔn)備在北極地區(qū)和太平洋地區(qū)部署無人機(jī)，并計(jì)劃于2009年春季開始實(shí)施。
美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）也不甘落后，它定購了兩架高空軍事無人機(jī)的原型機(jī)，一架是“捕食者”無人機(jī)，一架是“全球鷹”無人機(jī)。它將用這兩架無人機(jī)來勘察森林火災(zāi)情況。
“捕食者”無人機(jī)以及體形更小一些的無人機(jī)以前主要被用于沙漠地帶等比較干旱的氣候條件下，比如伊拉克和美國(guó)南部的邊境地區(qū)。白沙導(dǎo)彈靶場(chǎng)的研究人員稱，這些無人機(jī)將面臨新的考驗(yàn)，它們將在更加變幻莫測(cè)的大氣條件下接受飛行能力測(cè)試。
這些研究人員主要從事無人機(jī)方面的研究工作。對(duì)于國(guó)內(nèi)的使用來說，“全球鷹”無人機(jī)并不是一很理想的候選對(duì)象。比它體形更加小巧、重量更輕的飛機(jī)，比如“航空星”（Aerostar）無人機(jī)和“捕食者”無人機(jī)，成為了人們的首選，它們可在15,000到30,000英尺的高度飛行，監(jiān)視在墨西哥灣和大西洋上空形成的颶風(fēng)，或是進(jìn)行邊境巡邏和漁業(yè)巡邏。
但是，白沙導(dǎo)彈靶場(chǎng)的大氣建模應(yīng)用部門的負(fù)責(zé)人大衛(wèi)•奈普說，無人機(jī)的體形越小，越容易受到風(fēng)以及其它的天氣相關(guān)因素的影響。
美國(guó)航空咨詢公司――水鴨集團(tuán)的一名合作研究人員大衛(wèi)•洛克威爾說，導(dǎo)航系統(tǒng)同樣是一個(gè)應(yīng)當(dāng)受到關(guān)注的因素。無人機(jī)通常只有電光學(xué)傳感器，它通過照相機(jī)探測(cè)地面上的運(yùn)動(dòng)，比如非法的移民或者是走私毒品者入境美國(guó)。大衛(wèi)•洛克威爾說，高高在上的光電系統(tǒng)并不比人類的眼睛看得更清楚。
用于軍事目的無人機(jī)通常裝備有合成孔徑雷達(dá)(SAR)，即使天空中有云或是其它的天氣狀況都不會(huì)影響其工作效果。多普勒雷達(dá)就是一種合成孔徑雷達(dá)。洛克威爾說，民用的無人機(jī)上沒有裝備這樣的雷達(dá)。聯(lián)邦航空局（FAA）要求，所有的商業(yè)飛機(jī)都應(yīng)具有可以防止碰撞的感知和規(guī)避技術(shù)。無人機(jī)要做到能夠同客機(jī)共享同一片天空，它們將需要避免碰撞的裝置，詹姆士說。“感知和規(guī)避技術(shù)是非常關(guān)鍵的技術(shù)，但是要找到這樣的一種技術(shù)卻是非常困難、極具挑戰(zhàn)性的一件事。”他還解釋說，感知規(guī)避軟件的檢測(cè)同樣也是非常困難的，因?yàn)檠芯咳藛T需要模擬一種安全的碰撞。
任務(wù)持續(xù)時(shí)間的延長(zhǎng)增加了人們的安全考慮。白沙導(dǎo)彈靶場(chǎng)的從事無人機(jī)與氣象研究的氣象學(xué)家羅伯特•布朗說，由于任務(wù)時(shí)間延長(zhǎng)，當(dāng)無人機(jī)處于自動(dòng)駕駛狀態(tài)的時(shí)候，天氣情況發(fā)生劇烈變化的可能性也大大提高。以前，在伊拉克執(zhí)行任務(wù)的無人機(jī)在兩次飛行之間總要休整24小時(shí)，但是因?yàn)闊o人機(jī)的需求大大增加，許多無人機(jī)經(jīng)常要在空中飛行24小時(shí)，而僅有短短4個(gè)小時(shí)的休息時(shí)間。
民用無人機(jī)受到它們飛行空域條件的限制，詹姆士說，即使聯(lián)邦航空局放開了對(duì)國(guó)內(nèi)領(lǐng)空的限制，無人機(jī)也將不得不在事先確定的飛行路線上行動(dòng)。即使是在緊急的情況下，一架海關(guān)和邊境保護(hù)局的無人機(jī)也不可能在任意的一條跑道上降落，或者飛離具有危險(xiǎn)性的雷暴區(qū)域。而且，如果某一架無人機(jī)不得不偏離其飛行路線，它很可能耗盡它所攜帶的燃料。美國(guó)航空航天局研制的能夠做長(zhǎng)時(shí)間飛行的太陽神（Helios）無人機(jī)的原型機(jī)2003年發(fā)生了墜毀事故，就是因?yàn)轱w行途中燃料耗盡而失去了動(dòng)力和控制。“它們正在一個(gè)相當(dāng)窄的空中走廊中飛行，”詹姆士說。“它們沒有其它的選擇。它們必須返回當(dāng)初它們起飛時(shí)的機(jī)場(chǎng)，即便出現(xiàn)天氣的變化它們也得這么做。”
白沙導(dǎo)彈靶場(chǎng)的研究團(tuán)隊(duì)試驗(yàn)的小型無人機(jī)上沒有裝載氣象傳感器。因此，這個(gè)團(tuán)隊(duì)說，要拓展民用無人機(jī)的使用范圍，更加有效的飛行氣象預(yù)報(bào)測(cè)量技術(shù)是極其重要的。他們目前正在研究一種算法，這種算法能夠幫助他們通過順風(fēng)與逆風(fēng)的情況下燃料需求的評(píng)估來改變?nèi)加偷慕?jīng)濟(jì)性。
“一架在空中飛行的商用飛機(jī)能夠自由地改變其高度，規(guī)避氣流，避免顛簸，從而讓乘客們感到更加舒適，”奈普說，而小型飛機(jī)則沒有這樣的適應(yīng)能力。
目前，世界上只有日本一個(gè)國(guó)家允許本國(guó)的領(lǐng)空中有民用無人機(jī)的飛行。日本的這些民用無人機(jī)主要是用來進(jìn)行水稻播種和噴灑農(nóng)藥的。水鴨集團(tuán)研究團(tuán)隊(duì)的成員之一史蒂夫•扎羅格說，法律和金融方面的問題遲滯了美國(guó)民用無人機(jī)的試驗(yàn)和采購。他援引聯(lián)邦航空局的話說，“在未來的五年內(nèi)將會(huì)有無人機(jī)投入使用。”但這話已經(jīng)說出來五年之久了。實(shí)際上，美國(guó)民用無人機(jī)的數(shù)量在目前是很少的。
美國(guó)通用原子航空系統(tǒng)公司飛行系統(tǒng)部門的負(fù)責(zé)人湯姆•卡斯迪說，無人機(jī)技術(shù)已經(jīng)十分成熟，完全可以應(yīng)用于民用事業(yè)。通用原子航空系統(tǒng)公司曾成功地研制了“捕食者”無人機(jī)和“捕食者B”無人機(jī)。“我們認(rèn)為我們已經(jīng)為無人機(jī)參加民用航空飛行做好了準(zhǔn)備，但是聯(lián)邦航空局的動(dòng)作相對(duì)落后了。” 湯姆•卡斯迪說。
像許多商用客機(jī)一樣，“捕食者”無人機(jī)飛行于20,000英尺到30,000英尺的高度，該機(jī)使用一種電磁電路和特殊的產(chǎn)品可以去除無人機(jī)機(jī)翼上結(jié)的冰，卡斯迪說。天氣不會(huì)對(duì)無人機(jī)的使用形成太大的威脅。扎羅格也認(rèn)為，氣象條件并不是一個(gè)無人機(jī)工作的主要障礙。“而且，還有一個(gè)不可回避的問題，要實(shí)施任何一項(xiàng)無人機(jī)計(jì)劃，都必須處理好一個(gè)問題，那就是行政和財(cái)政的問題。”扎羅格說。
洛克威爾預(yù)測(cè)，因?yàn)楦泳芎图舛说?strong class="keylink">雷達(dá)系統(tǒng)正在安裝在小型的無人飛機(jī)上，民用無人機(jī)將來會(huì)大量地出現(xiàn)在美國(guó)的天空中。“技術(shù)創(chuàng)新會(huì)使無人機(jī)計(jì)劃得以通過法律程序進(jìn)入實(shí)施階段，我對(duì)此持更加樂觀的態(tài)度，” 洛克威爾說。
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