黄国权还进一步分析称,空中调度系统的真正难点在于算法和工程两个方面:
算法方面,当城市低空无人机配送真正走入生活时,美团可能就要面对每天超百万笔的无人机配送订单,这就要求系统必须在高并发情况下,快速得到最优决策规划,解决大规模调度优化问题,“而这个快速的概念一般就是几百毫秒” 。除此之外,无人机在自主飞行过程中会受到天气、空域、地理环境等因素变化影响,也会大幅增加实时规划调度的难度 。
工程方面,无人机飞行会涉及到监管问题、信息安全问题、与其它无人机和地勤人员通讯及交互问题等,并非仅通过技术即可解决 。这些问题的复杂程度甚至堪比现实生活中的民航系统 。
尽管业务规模还未达到日均百万单的水平,但黄国权他们希望能最先按照这个思路,打造出一套标准的空中调度系统供行业参考,推动整个城市低空经济的发展 。
为中国城市低空场景编织无人机安全网
【无人机|美团“上天”】发展城市低空经济的挑战,当然不会只限于产业经济系统内部 。
根据飞行高度,国内无人机可分为低空无人机(100米-1000米之间)、中空无人机(1000米至7000米之间)、高空无人机(7000米至18000米之间)以及超高空无人机(高于18000米) 。美团无人机的主要工作环境,大约在100米附近 。
而按照主流应用场景进行划分,无人机还可大致分为航拍、植物保护、电力巡检、环保检测等专业无人机 。但相比城市低空场景,上述无人机的作业环境确实会更简单,且对飞行安全性的挑战更低 。
具体而言,上述无人机飞行环境大多位于郊区及空旷场所,周围人类活动少,无人机受到的影响就少 。而移至城市内,复杂的建筑物分布以及密布的人群,都会让无人机的飞行难度成指数级增长 。所以行业侧公认,在无人机所有的应用场景中,城市低空物流是最难的 。
极低的飞行高度以及复杂的城市环境,为美团的无人机配送发展带来不少挑战,而结合业务特点,团队目前给出技术对策主要是强化避障能力和自主迫降能力 。
避障能力方面,美团首先考虑的是因区域内订单暴涨,导致大量无人机同时密集飞行的情况 。如对此不加干预,极易导致同一航线内发生无人机碰撞 。为了避免此类情况发生,除了为无人机增加实时重新规划航线的功能外,美团还为每架无人机设置了一个“时空胶囊” 。
时空胶囊,即为调度系统所处的三维空间加入时间参数 。目前,美团会根据无人机实时飞行状态,设置导航误差、控制误差等参数,将综合误差范围作为每架无人机飞行的安全区域,将无人机当前位置、几秒前及几秒后所在的位置以一颗胶囊的模样呈现,只要同一时间内胶囊之间不互相重叠,就能避免碰撞事故 。
至于自主迫降能力,美团内部称之为“安全降落”功能 。尽管已为无人机配备多套安全冗余设备,但在实际飞行过程中,可能因一些特殊原因需要在未知场景进行临时迫降 。结合各种可能的需要,美团在两个月前完成了这套“安全降落”功能的开发,在稳定性及安全性方面都有所突破 。
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降落伞打开状态的美团无人机
比如为了防止迫降时餐盒掉落,设计师在无人机与餐盒的连接处加装悬挂锁定,只有在停止飞行时才主动解锁放开货物;至于在迫降过程中,无人机会通过自身机器视觉感知、对环境的实时三维建图,以及自主动态路径规划等能力选择降落点,尽可能降落在安全地带;此外,即便无人机出现故障从空中掉落,无人机的最后一重保护——由中国航天508所研发的降落伞将最大程度降低无人机的降落速度,保证地面人员及财产安全 。
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