Prime Air MK30无人机运营与安全升级
去年11月，我们在Prime Air征程中迈出重要一步，正式在亚利桑那州凤凰城大都市区西谷及德克萨斯州大学城启动MK30无人机商业配送服务。
正如预期，不同环境下的交付任务为我们提供了宝贵的运营洞察。例如，我们发现凤凰城空气中的灰尘含量较高。尽管无人机设计时已考虑此类环境安全性，但实际飞行数据仍揭示了进一步优化的空间。以高度传感器为例，灰尘等环境因素偶尔会干扰其读数。
虽然在实际运营中从未发生与该设备相关的安全事件，且该情况发生概率极低，但我们认为不应冒任何风险。安全始终是我们的首要任务。
基于这些经验教训，我们决定主动升级机队。在实施改进期间，我们自愿暂停了全机队运营，这是遵循严格内部安全和工程流程的正常环节。目前，相关改进已完成并通过严格测试，已获得美国联邦航空管理局（FAA）批准，现已恢复运营并继续为客户提供配送服务。
这种严谨的思维方式和流程贯穿于MK30的开发全过程。
新创新需要新方法证明其安全性和有效性。因此，我们在开发无人机的同时建立了一套专属测试体系。这一过程结合了创造力与严谨性：尽管FAA针对无人机的具体规定较传统飞机有限，但仍要求提供令人信服且压倒性的证据，以证明新型飞行器的安全性。
“这是我们工作中最具挑战性但也最有回报的部分之一。”负责Prime Air系统安全的Phil Hornstein表示，“我们的目标是在Prime Air建立并达到高于监管机构要求的安全标准。”
这既需要识别弱点，也需要提供获得监管批准所需的充分证据。测试工具涵盖Cozy Coupe儿童车、建筑起重机、直升机等；此外还需进行大量飞行验证：迄今为止共完成5,166次飞行，累计空中飞行时长达908小时。
得益于上述测试及FAA认证——该认证确保MK30能安全融入空域并向客户执行配送任务——我们对无人机的底层安全性充满信心。
以下是我们的具体实现方法。
标准与挑战
为测试MK30并确保其安全性，我们会在安全环境中反复将其推至极限甚至超出极限。这使我们能够发现潜在问题并加以修复，同时明确技术边界，确保在实际场景中不会触及限制。
由于无人机行业缺乏数十年积累的成熟安全协议，团队借鉴了其他成熟领域并根据需求调整。例如，采用ARP4761标准作为评估飞机安全的框架，并充分考虑送货无人机与搭载数百名乘客的商用飞机之间的差异。
团队还从汽车行业的小型车辆测试、自动驾驶汽车的自主系统处理以及军事领域的系统安全标准中汲取灵感。遵循这些协议有助于识别并消除单点故障风险，例如避免使用同一电源为组件及其备份供电。
目标确立后，下一步是逐一梳理途中可能遇到的障碍，主要分为三类：
- 功能危害：指无人机软件或硬件可能出现的问题；
- 人为因素：涵盖操作员可能犯下的错误（在高度自动化系统中，此范围被有意限定）；
- 环境因素：囊括无人机可能遭遇的所有外部情况，从风雨冰雹到客户后院随意摆放的玩具。
注入式风险测试
模拟测试对于建立执行真实空中挑战所需的信心至关重要。针对每一项潜在危害，亚马逊团队都会设计相应测试，以重现问题并验证无人机的应对能力。
在“MEP失效测试”中，团队通过软件停止MK30的电机、电子调速器或螺旋桨，验证无人机能否保持飞行、安全返回发射场并在指定停机坪着陆。在切换测试中，团队会“注入”故障使主飞控计算机失效，验证备用系统能否接管控制并将无人机安全返航。这两类测试会在任务不同阶段（包括水平/垂直飞行、起飞及交付瞬间）反复密集执行。
将无人机与其他航空器在同一空域内安全整合是该计划最重要的安全要求之一，需由精通无人机原理的专业操作员执行。操作员会通过测试演练，确保各团队熟悉并严格遵守飞行前后的标准操作程序。
其次是避障功能。每次飞行前，Prime Air的空域与任务编排系统会生成运行区域的高保真模型，规划出避开建筑物、桥梁和电线等已知障碍物的路径。
然而，无法保证客户院内着陆点绝对无障碍。为此，团队制定了一套测试机制，确保无人机在距地面约3.66米悬停投递时能准确识别危险。例如，在着陆点放置儿童玩具并用绳索连接，由指定人员迅速拖开以模拟移动障碍物。
一般而言，运营团队会将无人机活动限制在特定且应无障碍的空域内（远离机场），并监测航空器广播的位置信号。无人机识别并规避其他航空器的能力是其最后一道防线，这也凸显了以逼真方式进行测试的重要性。
“当我们测试‘感知与规避’能力时，会让飞机或直升机朝无人机飞去。”负责Prime Air飞行测试与安全组织的Adam Martin表示。此类测试涵盖不同航线、角度、高度、速度和场景，且进行了大量重复验证。
持续演进的前飞阶段
尽管对获得FAA认证及前期测试充满信心，但我们并未在达成里程碑后停止测试。测试是一场不断超越的较量：产品设计或使用方式的每一次演进，都要求安全验证方法同步更新。我们始终自问：“还可能遇到哪些情况？如何提前应对？”
因此，我们不断学习、深入研究，并为通过下一项测试做好充分准备。
本文自2025年2月27日首次发布以来已更新。