【導(dǎo)讀】地理圍欄系統(tǒng)可以預(yù)先劃定一些多邊形的區(qū)域，并通過藍(lán)牙、WiFi、GPS等定位技術(shù)完成對定位源的跟蹤和報警，由此防止無人機(jī)進(jìn)入危險的限制空域。
Parker Gyokeres，一個退役的美國空軍隨軍攝影記者，如今借助無人機(jī)經(jīng)營著自己的航空攝影業(yè)務(wù)，客戶包括美國國防部和耐克。
不過，有段時間Gyokeres的無人機(jī)并不能正常起飛，這不是硬件設(shè)備本身的錯，也不是Gyokeres的問題——實際上，是無人機(jī)內(nèi)置的地理圍欄系統(tǒng)（Geo-Fencing）阻止了其飛行，這種限制常常出現(xiàn)在機(jī)場區(qū)域、華盛頓特區(qū)、天安門廣場等“禁區(qū)”。
“我之前去馬薩諸塞州做武裝車輛的拍攝工作，不過事實上我沒能這樣做，因為其所在地正好位于一個廢棄的海 軍航空兵機(jī)場的周圍。”Gyokeres表示，這個機(jī)場此前曾在二戰(zhàn)期間成為海軍ZP-11飛艇中隊的基地，并從1997年開始就停用了。不過，他的無人機(jī)的地理圍欄系統(tǒng)至今都沒有更新這些信息，仍然對其標(biāo)記著“禁飛區(qū)”。
不是什么新玩意兒
事實上，在無人機(jī)熱潮開啟的早期，自動化的地理圍欄系統(tǒng)已經(jīng)就位。從最基本的意義來講，地理圍欄系統(tǒng)可以預(yù)先劃定一些多邊形的區(qū)域，并通過藍(lán)牙、WiFi、GPS等定位技術(shù)完成對定位源的跟蹤和報警，由此防止無人機(jī)進(jìn)入危險的限制空域。
目前，全球范圍的各大科技公司都在此有著自己的部署：
谷歌：基于Google Lititude API，開發(fā)者可在谷歌地圖上標(biāo)記多邊形的圍欄區(qū)域，APP在進(jìn)入該區(qū)域時會收到Push信息，其通過云端來推送。
蘋果：即大名鼎鼎的iBeacons，其精度高達(dá)1米，這可讓很多的實際物體都有條件具有定義自己地理位置標(biāo)識的能力，主要適用于商場等室內(nèi)環(huán)境。與谷歌的云端不同，iBeacons需要建立藍(lán)牙基站，并借此實現(xiàn)對周圍設(shè)備的廣播。
英特爾：其方案將地理信息整合進(jìn)了移動平臺，從而可以更好的在系統(tǒng)待機(jī)時間與響應(yīng)時間之中取得平衡，即實現(xiàn)低功耗、快速響應(yīng)和高精度識別。
百度：在國內(nèi)，百度則結(jié)合了離線地圖和在線地理圍欄服務(wù)。其可在用戶離關(guān)鍵位置點較遠(yuǎn)的時候待機(jī)，在到達(dá)圍欄周圍的時候再請求在線定位并詢問用戶是否觸發(fā)圍欄，這使得用戶不需要一直打開GPS，以節(jié)約流量和設(shè)備電力。
實際上，對于監(jiān)管部門而言，地理圍欄系統(tǒng)是存在吸引力的，最近發(fā)生的某些事件表明有些操控?zé)o人機(jī)的“飛行員”并不可靠。最近，無人機(jī)干擾森林滅火行動、影響民用航班起降的事件頻頻發(fā)生，甚至還出現(xiàn)在了白宮的草坪上，此舉也導(dǎo)致了無人機(jī)在華盛頓特區(qū)的全面禁飛。
但毫無疑問的是，無人機(jī)會迅速占領(lǐng)我們的天空。美國聯(lián)邦航空局曾預(yù)測在剛剛過去的圣誕假期中會有價值百萬美元的產(chǎn)品售出，而民用無人機(jī)市場將在不到十年的時間內(nèi)擴(kuò)展成為40億美元的大市場。找到一種方法以確保無人機(jī)擁有者對自己的行為負(fù)責(zé)，是很重要的。
然而其并不是標(biāo)配
早期的地理圍欄系統(tǒng)很容易出現(xiàn)錯誤和混亂，所以無人機(jī)的制造商和監(jiān)管者要在安全性方面慎之又慎。
“這些東西并不一定是壞事，因為這方面的市場還沒成熟。”Gartner研究總監(jiān)Brian Blau表示，“ 這類設(shè)備僅處于起步階段，而且我們相信，過段時間，一些特性就會顯現(xiàn)出來，尤其是關(guān)于禁飛區(qū)的特性。”
1. 難以統(tǒng)一管理：2013年，大疆推出了自行開發(fā)的“禁飛區(qū)”標(biāo)記系統(tǒng)，盡管對于以其為代表的這些無人機(jī)公司來說在技術(shù)上并不復(fù)雜，但是要對禁飛區(qū)進(jìn)行統(tǒng)一編碼則要有所受限。美國聯(lián)邦航空局正在不斷設(shè)立臨時禁止通行區(qū)域：體育賽事的領(lǐng)空，總統(tǒng)車隊經(jīng)過的區(qū)域等等。原始的地理系統(tǒng)不僅會產(chǎn)生諸如關(guān)于廢棄飛艇基地的誤報，還對更新的新禁區(qū)一無所知。
2. 成本太高：眼下，地理圍欄系統(tǒng)還只搭載于高端無人機(jī)上。這些無人機(jī)的飛行員往往是專業(yè)人士，擁有美國聯(lián)邦航空局給的無人機(jī)商用的許可證，可進(jìn)行空中攝影和錄像。這些人往往對空域限制最為清楚，在飛行中也很負(fù)責(zé)任。并且，地理圍欄系統(tǒng)并不便宜，而玩具式的無人機(jī)的控制者更可能是孩子或缺乏經(jīng)驗的經(jīng)營者。也就是說，這些地理圍欄系統(tǒng)可以區(qū)分哪些飛行員更應(yīng)該對飛行負(fù)責(zé)。
不過，這些系統(tǒng)并不能確保無人機(jī)的安全。地理圍欄系統(tǒng)能夠起到一定的防護(hù)作用，但并不能被完全指望。“這是最后的防護(hù)手段，”Gyokeres說。“但如果無人機(jī)自行關(guān)閉的話，更大的問題就出現(xiàn)了。這意味著我需要更加關(guān)注在那里而不是有什么在身邊發(fā)生。”
美國聯(lián)邦航空局也同意這個觀點，它承認(rèn)建立關(guān)于無人機(jī)的飛行限制軟件是有用的，但仍希望無人機(jī)的飛行員能對自己的行為負(fù)責(zé)。雖然禁飛區(qū)的數(shù)據(jù)是基于聯(lián)邦航空局的信息，但其并不認(rèn)可那些特定的地理圍欄系統(tǒng)（其建議使用官方的應(yīng)用程序和資源來確保得到的信息是最準(zhǔn)確的）。
“一架飛行中的飛機(jī)，無論上面有沒有人，都需要對規(guī)則進(jìn)行了解，并實現(xiàn)安全的飛行。”
我們需要更好的系統(tǒng)
盡管美國聯(lián)邦航空局對此興趣平平，圣莫尼卡的AirMap還是在致力于推動實踐無人機(jī)測繪的想法，其將在下一代的地理圍欄系統(tǒng)和三維機(jī)器人中扮演一個重要的角色——據(jù)悉，大疆的地理圍欄系統(tǒng)即是基于其的公開測試版本，不少機(jī)器人也內(nèi)置了AirMap的應(yīng)用程序。
AirMap的推出不足1年，但它想要做的不僅僅是提供無人機(jī)地圖，它的最終目標(biāo)是要實現(xiàn)對無人機(jī)的自動化控制。
AirMap的主要優(yōu)勢是它提供的信息具有廣度和時效性。隨著永久飛行限制和國際空域的信息，它擁有臨時飛行限制和關(guān)于禁飛區(qū)的最新信息。“我們直接從美國聯(lián)邦航空局獲得了臨時飛行限制信息，”格雷格·麥克尼爾，AirMap聯(lián)合創(chuàng)始人如是說。 “我們已經(jīng)創(chuàng)建了自己的專有算法發(fā)布（那些）未被發(fā)表的臨時飛行限制。”
這些未發(fā)表的限制通常適用于可容納3萬人以上的體育場館，而且美國聯(lián)邦航空局并沒有列出體育賽事所有禁飛區(qū)。所以當(dāng)無人機(jī)遇到禁飛區(qū)時，是要自動登陸還是對駕駛員進(jìn)行警告則就要看制造商打算如何處理了。
不同于第一代地理圍欄系統(tǒng)，AirMap的數(shù)據(jù)集包括有關(guān)臨時飛行限制的總和，同時它的信息適用于航空公司飛行員數(shù)據(jù)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。 “這就是所謂的DO-200A標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，”麥克尼爾說。 “要實現(xiàn)飛行安全的話，是不能依靠眾包或開放源碼的信息的。”
這并不意味著沒人能將裝有地理圍欄系統(tǒng)的無人機(jī)飛入禁飛區(qū)。 大疆的地理圍欄系統(tǒng)雖然可以被“永久鎖定”，但還是可讓通過驗證的用戶繞過某些飛行限制。 “在消防方面，我們要避免無人機(jī)產(chǎn)生干擾，但是我們也希望，能夠讓消防隊員使用無人機(jī)來更安全更有效地進(jìn)行滅火工作。”布倫丹·舒爾曼，大疆政策和法律事務(wù)的負(fù)責(zé)人這樣表示。 “而且，通過驗證的的用戶提供了對有害事件問責(zé)的可能性。”
地理圍欄系統(tǒng)真正的未來
在無人駕駛飛機(jī)的安全性和導(dǎo)頻意識方面，更聰明的地理圍欄系統(tǒng)只是實現(xiàn)更安全空域的第一步。美國聯(lián)邦航空局、飛行員和無人機(jī)制造商都同意，如果天上有越來越多的無人機(jī)，那就需要有一個可以確保他們能夠?qū)崿F(xiàn)合理飛行的通信系統(tǒng)。
Gyokeres根據(jù)無人機(jī)、飛行員、地方和聯(lián)邦機(jī)構(gòu)之間的數(shù)據(jù)設(shè)想在不久的將來，準(zhǔn)確性和空域信息的即時更新只是其中的一部分。“我對未來的憧憬是，”Gyokeres說道， “在我出發(fā)之前，我會通過手機(jī)將我的飛行計劃提交給美國聯(lián)邦航空局。然后，我要走出去，打開無人機(jī)，并且無人機(jī)會與空域系統(tǒng)進(jìn)行溝通。系統(tǒng)會將無人機(jī)的高度，距離與位置都告訴我。”最終，這將是關(guān)于溝通的問題。 “我想了很多的問題，但似乎問題在于，美國聯(lián)邦航空局不知道到底我們在做什么。”
AirMap的長期計劃與這個愿景相關(guān)。麥克尼爾說增加導(dǎo)頻意識僅僅是實現(xiàn)目的的第一步。他說，AirMap已經(jīng)在考慮通信和對系統(tǒng)進(jìn)行集中控制。這些對于實現(xiàn)有人駕駛和無人駕駛的安全共存很重要。
“運營商能了解無人機(jī)周圍的領(lǐng)空狀況，所以為什么不讓無人機(jī)通過技術(shù)實現(xiàn)位置信息的交互？”麥克尼爾說。 “不過無人機(jī)要實現(xiàn)位置信息的互換，至少需要五到十年。”
這就是美國航天局的項目，其與斯坦福大學(xué)的科學(xué)家和一些私營公司建立了無人機(jī)的無人交通管理系統(tǒng)，致力于解決無人機(jī)之間的溝通問題，避免碰撞，并對空中交通進(jìn)行輔助管理。無人機(jī)交通系統(tǒng)將需要更多的專用運輸線，麥克尼爾表示，由于在天空中的環(huán)境和身體狀況總是在不斷變化，所以需要強(qiáng)大的計算機(jī)來創(chuàng)建動態(tài)路由占比的變化。
這并不完全是在為谷歌和亞馬遜而建的航空基礎(chǔ)設(shè)施。麥克尼爾說AirMaps正在與幾個小型的希望在安全特性上有所作為的的無人機(jī)制造商進(jìn)行商討。這些便宜的無人機(jī)沒有配置GPS，但可以使用智能手機(jī)來獲取關(guān)于空域的信息——玩具無人機(jī)、專業(yè)消費級無人機(jī)和商業(yè)無人機(jī)都將在不久的將來更聰明。目前，更大的障礙是如何實現(xiàn)他們之間的溝通。
也許，這是我們離科幻電影中城市上空小型飛行器紛飛、卻在高速中井然有序的畫面，最近的一次。
