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DS前沿 | 麦肯锡报告：无人机交通如何才能展翅高飞

德森创鑫

2019-09-06

导读：开始起飞

本文需阅读 - 19分钟

麦肯锡报告：无人机交通如何才能展翅高飞

ԅ(¯﹃¯ԅ)

城市规划与发展战略

城市综合交通

公共交通与非机动化出行

活力街区、街道与城市设计

量化城市与大数据

「一览众山小-可持续城市与交通」

一览导读：

通过发展空中交通来缓解道路拥堵不仅是很多人的梦想，也吸引了不少创业公司和科技巨头跃跃欲试、进军无人机货运和客运领域。

然而，大家往往关注最新的无人机技术，而忽视了基础设施投资建设的重要性。

麦肯锡本期“基建投资和实践”报告重点讨论了无人机货运规模化发展的基础设施需求，包括硬件设施、软件系统和政策基础。

报告还提出了各利益相关方在这些基础设施发展中进行合作的思路，以避免基础设施成为无人机货运发展的瓶颈。

麦肯锡报告

（Buena Vista Images/Getty Images）

创新者们已在设计空中出租车和递送无人机。但若没有利益相关者们对空中交通基础设施的投资，这些设计便无法成为现实。本篇就是具体介绍的麦肯锡《空中交通：如何才能展翅高飞》报告（参考文献1，请后台留言联系我们索取）重点讨论了无人机货运规模化发展的基础设施需求，包括硬件设施、软件系统和政策基础。

一. 引言

在美国，驾车者每年因交通拥堵共有近70亿小时被堵在路上，由此多消耗汽油30亿加仑。在拥堵中，人们常常梦想能够不用再在高速公路上盯着前车的尾灯。

那么，为乘用而设计的无人机能否帮助我们减少长时间驾驶呢？

虽然空中交通方案也能改善货物运输，但我们能否在20分钟内将处方药送到交通不便的老人手中？

或是为偏远地区提供紧急救援服务？

或是把食物和生活用品送到商店稀缺的地区？

其实，初创公司、科技巨头等私人企业已开始对使此类递送和乘用无人机可成为现实的技术进行投资。

但空中交通若要得到更广泛的应用，还需要其他条件。

无人机运营商需要更有说服力的商业案例来吸引投资者。规管方也将扮演重要角色，从无人机标准到空中空间管理等方面制定全面性导则。业界则需就空中交通安全等公众关心或担忧的问题开展公众教育。

另一个常被忽视但很重要的条件是各种相关基础设施，包括供无人机起飞和降落的土地。

基础设施鲜受关注的原因显而易见。空中交通方案本身在技术上非常复杂，其潜在应用又如此令人着魔，自然能吸引到最多的关注。

不过，许多企业和私人投资者已经开始探索实现空中交通所需的基础设施。其中一些已开始同利益相关者展开对话，包括近期注册了一个飞行管理系统专利的亚马逊（Amazon），和已开始尝试对各种类型的基础设施——包括为电动垂直起降（eVTOL）飞机服务的直升机——进行技术和成本研究的优步科技（Uber）。

政府方对基础设施的兴趣似乎也在增加，例如对支持无人机使用的基础设施进行投资，并研究如何将这些系统与现有的空中交通管制系统进行整合。

这些企业和利益相关者在投资基础设施时常常面临一个问题：

鉴于空中交通方案的实现还有很多障碍，这些基础设施是否必要。毕竟快递无人机要实现广泛覆盖至少需要三到十年，乘用无人机的规划化则可能需要更长的时间。然而考虑到获取空间、设计、建造相关基础设施和服务机所需的时间也很漫长，现在是时候进行规划了。

如果这些企业等到空中交通技术已成熟、可应用再开始规划，那么他们的无人机将成为一座无处可去的桥梁：一项昂贵但无用的技术奇迹。

为帮助投资者、私营企业和公共部门避免这种结果，并在技术准备就绪后迅速获取潜在利益，我们对美国市场的基础设施要求进行了分析：

这包括交通管理基础设施、用于接收包裹或无人机降落的物理基础设施，以及例如允许无人机进入仓库的自动门等支持性技术基础设施。

二. 无人机交通管理系统（UTM)

最成熟的无人机系统（UAS）的应用是短程监控并收集照片或视频。这也是无人机在公司或消费领域唯一广泛应用的方式。

在这类飞行中，无人机始终处于操作员的视线范围内，使操作员可以识别障碍物并根据需要调整飞行路径。

无人机如要飞行更远距离，则需要无人交通管理（UTM），即一个由雷达，信标，飞行管理服务，通信系统和服务器构成的系统，用于协调、组织和管理空域内所有无人机的飞行。

已有超过3.5亿美元的投资投向私人部门，用于在2017年之前建立UTM和相关导航系统，但这些系统仍处于试验阶段。

对于飞行距离超过地面400英尺的无人机，无人交通管理的目的与传统航空的空中交通管理系统类似：

引导飞行路径，防止无人机与建筑物、其他无人机和（展览用）飞机等障碍物相撞，实时（或接近实时）提供信息以协助避开恶劣天气和拥堵、禁行的空域。

无人交通管理系统的标准因高度和位置而异。以飞行高度较低的空中交通方案为例：

农村地区因空中固定障碍物或飞机交通较少，无人交通管理可以相对简单，但在城市地区，必须对无人交通管理系统进行编程，以便更频繁地检查障碍物并处理更复杂的飞行路径。

三 . 挑战

无人机交通管理系统的开发与空域控制

1）首先是技术问题

在空中的无人机交通管理必须要配备精确的侦测避让系统，并且能做到在无卫星信号的地区持续导航，而这些都尚需大量的技术和资金投入。

2）政策层面

对安全的保障，整个产业的监管都尚未明了。这里不仅要考虑无人机乘客的安全，还有在无人机全程飞行空域下方的人。

3）解决方式

即使真的实现无人机空中运输，无人机的航线也不可能是独立的，会不可避免的和由人工控制的客运和货运航空线路有重叠。

所以必须设计一个集成的、兼容的、能够识别并避免任何空域的障碍物，并且能遵循各级飞行规则的空域管理系统。

开发这种系统的难度集中在如何将庞大复杂的人控航空交通楼体系和无人机的自动交通管理完美结合。

4）合力推进

如今，无人交通管理系统的开发由政府和私营部门合力推进。美国联邦航空管理局(FAA)携手无人机相关开发者组织了低空域权威测试项目，在接近实时授权监控的情况下，在机场附近的管制空域进行无人管理操作实验。

未来也许会有私有企业开发出各种区域性的无人机交通管理体系。届时，还有可能需要对跨区域、跨体系的各个系统进行标准化管理，以确保不同系统间的交互性。

一览小贴士：

无人机管理系统有序工作需要具备哪些条件？

图注：必须要符合各种条件下的空运法规，包括不同飞行高度，与地面人物和物体的距离等等。

图注：保持安全距离，防止各个方向的追尾。

图注：路线选择必须基于无人机及货物的大小，沿途的实时天气状况和其他会影响飞行的因素。

图注：智能调控无人机的起飞和降落，确保安全无错。

图注：设置动态虚拟地理围栏，以确保无人机不要误入政府及涉密机关、高危设施、甚至大型集会现场。

图注：必须精确地避开所有障碍物，无论是自然界的山石树木，还是高压电线或者房屋建筑。

图注：完善的紧急预案，以确保应对突发故障或紧急情况时能在安全区域紧急迫降。

图注：智能调控避开拥堵，选择最优路线。

图注：实时监测、预测沿途天气状况，并相应调整路线

四. 无人机空运会需要哪些基础配套设施？

除了无人机交通管理系统，要实现无人机空运还需要这三项基础的配套设施（也是无人机在公司或消费领域唯一广泛应用的方式）

a.无人机机场/站点，相当于智能停机坪，帮助无人机安全升降，确保货运的顺利装卸货，客运的方便上下客；

b. 货物的接受及储存装置；

c. 充电/补给站，可以设置在无人机场或一些低成本的独立站点。

不同于普通直升机机场，由于无人机体积小且可以直升直降，每个停机坪的容量预计可以达到三至六架无人机。

但集约归集约，有一些基本需求仍需具备，比如安全筛查区和充电站，也许还可能会需要储存一些备用电池。另外，开发者还要注意遵循当地的相关用地规划。

除了这些可以预见的共同点，无人机萌萌的小机场在不同的环境下也会有不同的形式。

在建筑和人口密度较低的城郊或农村地区，无人机也许可以直接将包裹投放在住户的家门口或者后院；

而在高楼林立人口稠密的城市中心区域，由于情况复杂且地价昂贵，也许就需要在楼顶设置接收包裹，或者为没有明确收存储的公寓楼另辟专门的接收点，再由机器人或人力进行短途运送。

企业在为无人机基础设施需求制定预算时应该注意：

需要投资的不仅是硬件配套设施和无人机交通管理系统开发这类大额项目，各类硬件的操作技术比如自动化的物流装载，自动化的电池更换都需要投资开发才能真正大幅提升效率。

四. 无人机空运会需要哪些基础配套设施？

五. 相关方在接下来无人机发展中所扮演的角色

由于无人机交通平台和无人机快递交付业务任然处于初期构想阶段，该领域的许多参与者和利益相关者尚未开始考虑此项业务未来的基础设施建设。

但是随着未来的发展需求，这些人也会很快将注意力放到空中交通领域并将着手开始建设无人机升降平台及其相关配套设施。

接下来，本文将从提供无人机服务的企业，投资方和政府三个角度来诠释未来无人机业务发展中不得不考虑的重要因素。

01 企业

对于该领域的企业来说，有一个至关重要的问题他们不得不优先考虑：

在未来利用无人机发展空中交通的过程中，企业是否应该修建新的基础设施还是改建现有的设施来配合无人机的使用？

不仅如此，作为企业的股东，这些人也必须考虑如何从无人机的基础设施投资建设中获利。

在可能的条件下，一些人可能会认为向任何使用无人机起降平台的企业收取租赁费的形式是一个不错的选择；

还有些人可能会认为通过限制平台的使用是一个比较有价值的方式，因为这样可以限制同行之间的恶性竞争。

由于此项业务是在空中进行的，该领域建设的参与者还必须考虑现有的空中管理条例与法规。

例如，在正常情况下，无人机将会在既定的路线中进行多次往返且重复的任务，

但是，一旦有特殊情况发生时，无人机监管系统是否能在第一时间自动设计出一条新的不受干扰的路线，还是继续让无人机在既定路线飞行？

不仅如此，由于城市内部有自己的航空监管系统，在未来发展中，无人机监管系统是否能与该系统完美融合也是一个必须要考虑的因素。

02 投资方

无人机基础设施平台建设对于那些愿意进入未知领域的投资者来说，将会是一个全新的投资平台。

虽然说现阶段该平台投资前景巨大，但是考虑到相关配套设施的缺失，想一次性投资建成一套完整体系的无人机平台也是十分高昂的。

例如，该领域的核心是无人机起降平台，但是该平台的造价少则百万美元，多则可能上亿美元。

这取决于平台的建设大小，配套停车位的数量，平台的选址和建筑结构（建筑设施即可利用现有建筑屋顶改造，也可重新建设来为无人机服务）。

不仅如此，大城市与小城市之间的投资比重也是不一样的。在大城市里，无人机的起降平台数量可能会和当地地铁站数量相当。

这就意味着或许有成百上千不同形状，不同大小的升降平台坐落于城市各个角落，这对投资方来说也是一个巨大的考验。

但是，随着越来越多的私募股权基金和投资银行开始关注这一领域，未来无人机的建设投资将会是一个有意思的领域。

03 政府

在未来空中交通无人机的发展过程中，政府将扮演着一个重要的角色。

他可以联合一些对该领域有兴趣的企业，相关科研开发人员和当地社区组织和机构共同开发无人机基础设施平台，无人监管系统和其他相关配套设施。

接下来，本文将讨论政府在该领域中可能扮演的两个角色和作用。

第一个是主导角色，政府投资并发展无人机交通基础设施。

一旦政府在该领域中起主导地位。他们是非常严格并极具针对性的。对于升降平台的建设选址和飞行路线的规划，政府也是有绝对话语权的。

例如，在一个人口稠密的大都会区，政府会优先投资建设无人机升降平台在能服务到更多居民的地区。

相反，他们绝对会限制并有可能拒绝专门为一些特定群体或者企业投资并建设无人机平台。

第二个就是辅助角色，他们不出资，而只是协助相关企业在该平台的规划与建设。

由于不同的地区有不同的人口密度、开放空间、交通模式等诸多因素，可影响空中交通起降平台、无人监管系统和其他配套设施的建设标准。

所以联邦，州或者地方政府可以与当地社区合作并启动当地的无人机基础设施规划与项目招投标。

不仅如此，政府还可以量化空中交通对当地未来发展的潜在影响，使其更好地融入当地的交通发展战略与规划中（减少上班通行时间和空气污染）。

这样他们就可以在投资前规划出基础设施的布点并模拟预期结果。

在无人机监管系统的安全可靠性上，美国联邦政府有可能与一些私营企业科技公司合作开发该系统。

因为现在很多企业都在科技发展上投入了大量的资金和人力，并取得了显著的成果，所以政府可以与他们合作并制定技术标准，从而保证未来系统投入使用时的安全可靠性。

六.结论

短短几年的发展，空中交通就展现出改变人们的通勤方式，包裹的配送方式，和一些其他日常生活方式的能力，其影响已经远远超出了传统交通对大众的影响，这在以前几乎是不可能的任务。

而且，垂直起降系统可以帮助减少污染，通过减少郊区到城市的通勤时间来缓解城市地区的住房紧张问题。

再者，由于无人机的使用可增加包裹配送的速度，电子商务也会呈现急剧上升的势头。随着社会的生产效率和生产力的提高，空中交通无人机的经济效益也是空前的。

为了确保发展环境的公平合理和社会稳定的收益性，企业、政府和投资方必须制定出严格的执行标准。

最后，无人机与任何新兴行业一样，虽然有着很多不确定的因素，但潜在的收效性以及社会影响性是巨大的。

【声明】内容源于网络

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德森创鑫(DS.Inno)是洪泰智造旗下的创新场景应用服务商，通过场景咨询、场景升级、场景落地、资本助力等赋能创新企业，挖掘和重塑人工智能、区块链、云计算等新兴技术的场景应用价值，推进企业和行业的数字化转型，共建中国数字商业新生态。

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