【導讀】地理圍欄系統(tǒng)可以預先劃定一些多邊形的區(qū)域，并通過藍牙、WiFi、GPS等定位技術(shù)完成對定位源的跟蹤和報警，由此防止無人機進入危險的限制空域。
Parker Gyokeres，一個退役的美國空軍隨軍攝影記者，如今借助無人機經(jīng)營著自己的航空攝影業(yè)務，客戶包括美國國防部和耐克。
不過，有段時間Gyokeres的無人機并不能正常起飛，這不是硬件設備本身的錯，也不是Gyokeres的問題——實際上，是無人機內(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 軍航空兵機場的周圍。”Gyokeres表示，這個機場此前曾在二戰(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，他的無人機的地理圍欄系統(tǒng)至今都沒有更新這些信息，仍然對其標記著“禁飛區(qū)”。
不是什么新玩意兒
事實上，在無人機熱潮開啟的早期，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)可以預先劃定一些多邊形的區(qū)域，并通過藍牙、WiFi、GPS等定位技術(shù)完成對定位源的跟蹤和報警，由此防止無人機進入危險的限制空域。
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記多邊形的圍欄區(qū)域，APP在進入該區(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需要建立藍牙基站，并借此實現(xiàn)對周圍設備的廣播。
英特爾：其方案將地理信息整合進了移動平臺，從而可以更好的在系統(tǒng)待機時間與響應時間之中取得平衡，即實現(xiàn)低功耗、快速響應和高精度識別。
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。其可在用戶離關鍵位置點較遠的時候待機，在到達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無人機的“飛行員”并不可靠。最近，無人機干擾森林滅火行動、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，此舉也導致了無人機在華盛頓特區(qū)的全面禁飛。
但毫無疑問的是，無人機會迅速占領我們的天空。美國聯(lián)邦航空局曾預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，而民用無人機市場將在不到十年的時間內(nèi)擴展成為40億美元的大市場。找到一種方法以確保無人機擁有者對自己的行為負責，是很重要的。
然而其并不是標配
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)”標記系統(tǒng)，盡管對于以其為代表的這些無人機公司來說在技術(shù)上并不復雜，但是要對禁飛區(qū)進行統(tǒng)一編碼則要有所受限。美國聯(lián)邦航空局正在不斷設立臨時禁止通行區(qū)域：體育賽事的領空，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上。這些無人機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商用的許可證，可進行空中攝影和錄像。這些人往往對空域限制最為清楚，在飛行中也很負責任。并且，地理圍欄系統(tǒng)并不便宜，而玩具式的無人機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)分哪些飛行員更應該對飛行負責。
不過，這些系統(tǒng)并不能確保無人機的安全。地理圍欄系統(tǒng)能夠起到一定的防護作用，但并不能被完全指望。“這是最后的防護手段，”Gyokeres說。“但如果無人機自行關閉的話，更大的問題就出現(xiàn)了。這意味著我需要更加關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，它承認建立關于無人機的飛行限制軟件是有用的，但仍希望無人機的飛行員能對自己的行為負責。雖然禁飛區(qū)的數(shù)據(jù)是基于聯(lián)邦航空局的信息，但其并不認可那些特定的地理圍欄系統(tǒng)（其建議使用官方的應用程序和資源來確保得到的信息是最準確的）。
“一架飛行中的飛機，無論上面有沒有人，都需要對規(guī)則進行了解，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測繪的想法，其將在下一代的地理圍欄系統(tǒng)和三維機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，不少機器人也內(nèi)置了AirMap的應用程序。
AirMap的推出不足1年，但它想要做的不僅僅是提供無人機地圖，它的最終目標是要實現(xiàn)對無人機的自動化控制。
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)。所以當無人機遇到禁飛區(qū)時，是要自動登陸還是對駕駛員進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)的標準。 “這就是所謂的DO-200A標準認證，”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，我們要避免無人機產(chǎn)生干擾，但是我們也希望，能夠讓消防隊員使用無人機來更安全更有效地進行滅火工作。”布倫丹·舒爾曼，大疆政策和法律事務的負責人這樣表示。 “而且，通過驗證的的用戶提供了對有害事件問責的可能性。”
地理圍欄系統(tǒng)真正的未來
在無人駕駛飛機的安全性和導頻意識方面，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、飛行員和無人機制造商都同意，如果天上有越來越多的無人機，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、飛行員、地方和聯(lián)邦機構(gòu)之間的數(shù)據(jù)設想在不久的將來，準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，并且無人機會與空域系統(tǒng)進行溝通。系統(tǒng)會將無人機的高度，距離與位置都告訴我。”最終，這將是關于溝通的問題。 “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。麥克尼爾說增加導頻意識僅僅是實現(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周圍的領空狀況，所以為什么不讓無人機通過技術(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，其與斯坦福大學的科學家和一些私營公司建立了無人機的無人交通管理系統(tǒng)，致力于解決無人機之間的溝通問題，避免碰撞，并對空中交通進行輔助管理。無人機交通系統(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，所以需要強大的計算機來創(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設施。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制造商進行商討。這些便宜的無人機沒有配置GPS，但可以使用智能手機來獲取關于空域的信息——玩具無人機、專業(yè)消費級無人機和商業(yè)無人機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。
