吉姆·班克给阿克塞尔讲述了两个关于无人机的研究项目。这里面既有关于无人机的幻想，也有真实的场面和艺术般的概念。
原文作者：吉姆班克、莉莲吉普森
整理编译：鸢飞科技
在前面的故事中，吉姆·班克向阿克塞尔讲述了最近完成的2个研究项目将如何帮助航空业实现长期愿景。阿克塞尔对国家空域系统项目中无人机系统的目标和所取得的成就也有了一定的了解。而接下来要讲述的故事将会更加精彩……
阿克塞尔，尽管这些开拓者以及他们开拓性的故事非常的精彩，但是还是到了该结束故事的时候了。虽然你依然毫无睡意，但的确真的太晚了，如果我不尽快把你放回婴儿床上睡觉，你爸爸妈妈一定会跟我抓狂的。
现在我们来追忆一下2013年的年末，也就是国家空域系统项目中的无人机系统启动的两年后。
那时刚刚过完感恩节，亚马逊就在油管上发布了一段视频，声称他们很快就能使用小型无人机将包裹送到客户的家门口。
帕里马尔·科帕德卡（或者简称PK）这样说，当航空界听说一家毫无航空经验的公司计划向世界推出全新的航空运输系统后，人们的反应都是：
“这让所有人都感叹，哇……，太疯狂了!”
更令人称奇的是，亚马逊的行动速度竟如此之快！
目前，PK是美国航空航天局航空研究所的所长，但在当时他是空域运行与安全项目的项目经理，该项目过去是，现在也仍然是美国航空航天局空中交通管理系统研究的中心。
对飞行的无人机进行测试：2017年6月，在纽约的一个测试基地，作为二级技术能力的一部分，一名飞行员正在驾驶一架无人机进行测试。这类测试是美国国家航空航天局无人机系统交通管理项目管理的一系列飞行测试之一。
图片来源：NUAIR Alliance /埃里克•米勒
PK发现，如何解决每天数百架小型无人机在大城市上空进行数以千次的飞行这样的问题几乎占满了他的大脑。要如何解决亚马逊的提议，而且还要安全地完成这些飞行任务呢？他每时每刻都在思考这些问题。
现阶段，仍然有众多的未知领域：如何管理这些飞过城市低空的无人机？如何防止它们碰撞建筑物或者彼此碰撞？如何处理紧急情况，特别是在飞行员看不到所驾驶的无人机情况下?
PK知道，美国联邦航空管理局或世界上任何其他航空导航服务提供商都不可能以目前现有的方式处理这样的飞行体量。他理解的现实状况是，在系统没有因自身的重压而崩溃前，就不可能雇佣和装备足够的管控人员。
但是，现在PK确信他已经找到了答案。这个答案就是“无人机交通管理系统”，简称UTM，他已经完善了自己的想法，编写并提交了专利申请。
剧透警报：该专利的官方名称是“实现无人机民用低空货物和运输服务的无人机交通管理系统”，于2019年获得专利授权，并于2020年赢得政府年度发明奖。
这说明这个项目在过去那5年是非常成功的。
无人机交通管理系统的基本理念是提供一套自动化的网络，通过这套网络可以管理在400英尺以下飞行的无人机。
无人机操作员告诉无人机交通管理系统他们计划飞到哪里，系统就会进行核查以确定飞行计划是否是安全的，并要确保不会与其他已经获批的飞行计划产生冲突。
这会涉及到很多自动化能力和各种不同的系统，这些系统要能够在最少人力参与的情况下进行电子相互交流。无人机操作者可以通过网站甚至是应用程序来安排送货时间。
这与目前系统的运作方式大为不同。在目前的系统中，飞行员必须与空中交通管制员保持联系，在他们每次改变航线或航高之前，都必须事先获得许可。
取而代之的是，空中每一架飞机的任一时刻的位置信息都将通过无人机交通管理系统进行数字化通信，继而创造PK所谓的“共享和关怀环境”。
通过联邦航空局认证的公司将使用这一网络提供空中交通管理服务。无人机交通管理系统的管理特点是采用异常思维管理方法，而不是采用许可管理哲学。飞行员们只会被告知什么事情不能做。
可以理解的是，最初联邦航空局对接受无人机交通管理系统背后的理念犹豫不决。从某种意义上说航空是最安全的旅行方式。只有在确保安全的各种努力都做了之后，才会做出改变，而要实现这一点是需要时间的。
为了试水，2014年，PK与来自谷歌、亚马逊等企业的行业代表举行了一场小型研讨会，来讨论他的一些想法。业界的积极响应给了美国航空航天局采取下一步行动的信心。
2015年，美国航空航天局正式启动无人机交通管理系统项目，PK是第一个项目管理者。为了帮助项目启动，他们举办了一个为期三天的会议，会议对所有对无人机运行这一新兴领域感兴趣的人开放。
起初预计会有几百人参加会议，但实际上有超过1200人参加了活动。如此众多的人参加无人机交通管理系统大会，这向所有关心未来的人发出了清晰的信号。这是件大事情。
现在，我梦寐以求的像杰森一家那样的未来生活似乎比以往任何时候都更有可能实现了。
工业界已经上船了，并且急于开始行动。联邦航空局也意识到了某种大事正在发生。随着无人机交通管理系统新标准和新程序的发展，作为各行业的协调者，美国航空航天局处于一个理想的位置来领导和提供服务，而事实上他们也是这么做的。
在美国航空航天局无人机系统交通管理项目的安装调试期间，两架无人机在内华达州里诺市上空飞行。
2019年5月至8月，美国航空航天局无人机系统交通管理项目见证了无人机在一系列被称为“技术能力等级4”的测试中飞过内华达州里诺市。
图片来源：NASA/多米尼克·哈特
PK是这样跟我解释这种情况的：
“我要说的一件事是，过去，对于联邦航空局来说，我们的动作太快了，但对于工业界来说，我们的行动又太慢了。但在2015年研讨会之后，情况发生了彻底的改变。所有人都开始接受它了。无人机交通管理系统是可以安全适应小型无人机的最佳方式。”
阿克塞尔，还记得故事第二部分中的那些缩写吗？DAA、C2和MOPS？（不了解的可以看→故事二|城市飞天梦的两对翅膀：探测与规避，指挥与控制）无人机交通管理系统项目必须以自己的方式来解决这些关切问题，就像国家空域系统项目中的无人机系统要研究处理与DAA和C2的相关问题一样。
和以前一样，新编写的小型无人机低空最低运行性能标准将被送到联邦航空局进行审视，以确定是否采纳这些标准。
挑战
无人机交通管理系统参与者不能使用为国家空域系统中的无人机系统所研制的那些DAA和C2设备，因为这些设备太大太重。由于其尺寸、重量和功率的限制，无人机交通管理系统中的小型无人机需要重新审视如何安全地处理这些问题。
技术能力
为了测试无人机交通管理系统所需的技术，美国航空航天局在2015年至2019年期间进行了一系列的现场验证测试，验证测试由低到高共分为4个等级。它们被称为技术能力等级或TCL。
TCL-1包含了非常基础的内容。每架无人机都有自己的飞行员，当无人机在某个受控的测试地点进行飞行时，飞行员会将其控制在视线范围内。他们演示了这些小型无人机是如何进行消防或农田勘测工作的。
TCL-2见证了无人驾驶飞机是如何在飞行员的视力范围之外飞过人烟稀少的地区。并对那些让无人机能够对不断变化的情况或紧急情况做出反应的技术，如飞行员和无人机之间失去无线电连接，进行了测试。
TCL-3见证了如何在6个不同的地点（全国）协调试飞无人机的过程。测试的重点是保持这些无人机与其他飞机的安全距离，无论那些飞机是否是测试的一部分。
TCL-4是无人机交通管理系统项目的收官之作，是它的期末考试。
在这项活动中，数架使用无人机交通管理系统相关技术和程序的无人机在较大的城市上空飞行，这些城市是内华达州的里诺市和得克萨斯州的科珀斯克里斯蒂市。验证测试的内容包括包裹运送和应急反应。
总的来说，美国航空航天局与100多名工业界、学术界和公共机构的合作伙伴代表进行了合作，其中联邦航空局位居榜首。在不依赖人类空中交通管制员的情况下，他们共同验证了高度自动化的无人机空中交通管理系统是怎样安全自主地运行的。
PK说，这一项目的成功归功于那些合作伙伴。
通过上文我们了解了无人机交通管理系统（UTM）的概念、目标和成就，并将影响空中交通的现在与未来。其实UTM还有更大的用途，那就是先进空中交通，这具体是什么呢？我们在下一篇文章中为您继续讲述。
