美國民用無人機推廣依賴尖端雷達系統(tǒng)發(fā)展

Patria公司推出的微型無人機

　　在位于美國亞利桑那州的陸軍白沙導彈靶場，研究人員正在研發(fā)天氣預報軟件以幫助無人駕駛飛機能夠在多種氣象條件下進行飛行。他們的研究將會為美國政府和行業(yè)公司中從事民用無人機研發(fā)的人們提供重要的數(shù)據(jù)。

　　無人機作為一種監(jiān)視工具，在美國軍隊中得到了快速的發(fā)展，但是在美國國內(nèi)的民用市場上，無人機的發(fā)展卻并沒有什么可圈可點之處，原因主要是政府和市場出于安全的考慮，再加上技術上還存在著一些缺陷。研究人員說，其中的一個顧慮就是無人機能否勝任在各種復雜天候條件下的工作。

　　美國聯(lián)邦航空局（FAA）負責美國領空的管理工作，迄今為止，這一機構對在美國領空使用商用無人機一直采取嚴格限制的政策。但是，尋求無人機技術進一步的可能的利用，已經(jīng)被政府納入了計劃當中，并且分量正在不斷地增加。

　　美國海岸警衛(wèi)隊司令薩德•艾倫上將最近宣布，海岸警衛(wèi)隊將同美國海關與邊境保護局（CBP）共同使用一種在中等高度飛行的“捕食者”無人機，用于在加勒比海及太平洋地區(qū)的執(zhí)勤。另外，海關與邊境保護局已經(jīng)開始沿著美國北部邊境部署無人機。

　　美國國家海洋與大氣管理局也計劃在墨西哥灣和大西洋地區(qū)使用無人機來監(jiān)視颶風的形成，并為這一試點項目投資300萬美元。國家海洋與大氣管理局說，他們還準備在北極地區(qū)和太平洋地區(qū)部署無人機，并計劃于2009年春季開始實施。

　　美國國家航空航天局（NASA）也不甘落后，它定購了兩架高空軍事無人機的原型機，一架是“捕食者”無人機，一架是“全球鷹”無人機。它將用這兩架無人機來勘察森林火災情況。

　　“捕食者”無人機以及體形更小一些的無人機以前主要被用于沙漠地帶等比較干旱的氣候條件下，比如伊拉克和美國南部的邊境地區(qū)。白沙導彈靶場的研究人員稱，這些無人機將面臨新的考驗，它們將在更加變幻莫測的大氣條件下接受飛行能力測試。

　　這些研究人員主要從事無人機方面的研究工作。對于國內(nèi)的使用來說，“全球鷹”無人機并不是一很理想的候選對象。比它體形更加小巧、重量更輕的飛機，比如“航空星”（Aerostar）無人機和“捕食者”無人機，成為了人們的首選，它們可在15,000到30,000英尺的高度飛行，監(jiān)視在墨西哥灣和大西洋上空形成的颶風，或是進行邊境巡邏和漁業(yè)巡邏。

　　但是，白沙導彈靶場的大氣建模應用部門的負責人大衛(wèi)•奈普說，無人機的體形越小，越容易受到風以及其它的天氣相關因素的影響。

　　美國航空咨詢公司――水鴨集團的一名合作研究人員大衛(wèi)•洛克威爾說，導航系統(tǒng)同樣是一個應當受到關注的因素。無人機通常只有電光學傳感器，它通過照相機探測地面上的運動，比如非法的移民或者是走私毒品者入境美國。大衛(wèi)•洛克威爾說，高高在上的光電系統(tǒng)并不比人類的眼睛看得更清楚。

　　用于軍事目的無人機通常裝備有合成孔徑雷達(SAR)，即使天空中有云或是其它的天氣狀況都不會影響其工作效果。多普勒雷達就是一種合成孔徑雷達。洛克威爾說，民用的無人機上沒有裝備這樣的雷達。聯(lián)邦航空局（FAA）要求，所有的商業(yè)飛機都應具有可以防止碰撞的感知和規(guī)避技術。無人機要做到能夠同客機共享同一片天空，它們將需要避免碰撞的裝置，詹姆士說。“感知和規(guī)避技術是非常關鍵的技術，但是要找到這樣的一種技術卻是非常困難、極具挑戰(zhàn)性的一件事。”他還解釋說，感知規(guī)避軟件的檢測同樣也是非常困難的，因為研究人員需要模擬一種安全的碰撞。

　　任務持續(xù)時間的延長增加了人們的安全考慮。白沙導彈靶場的從事無人機與氣象研究的氣象學家羅伯特•布朗說，由于任務時間延長，當無人機處于自動駕駛狀態(tài)的時候，天氣情況發(fā)生劇烈變化的可能性也大大提高。以前，在伊拉克執(zhí)行任務的無人機在兩次飛行之間總要休整24小時，但是因為無人機的需求大大增加，許多無人機經(jīng)常要在空中飛行24小時，而僅有短短4個小時的休息時間。

　　民用無人機受到它們飛行空域條件的限制，詹姆士說，即使聯(lián)邦航空局放開了對國內(nèi)領空的限制，無人機也將不得不在事先確定的飛行路線上行動。即使是在緊急的情況下，一架海關和邊境保護局的無人機也不可能在任意的一條跑道上降落，或者飛離具有危險性的雷暴區(qū)域。而且，如果某一架無人機不得不偏離其飛行路線，它很可能耗盡它所攜帶的燃料。美國航空航天局研制的能夠做長時間飛行的太陽神（Helios）無人機的原型機2003年發(fā)生了墜毀事故，就是因為飛行途中燃料耗盡而失去了動力和控制。“它們正在一個相當窄的空中走廊中飛行，”詹姆士說。“它們沒有其它的選擇。它們必須返回當初它們起飛時的機場，即便出現(xiàn)天氣的變化它們也得這么做。”

　　白沙導彈靶場的研究團隊試驗的小型無人機上沒有裝載氣象傳感器。因此，這個團隊說，要拓展民用無人機的使用范圍，更加有效的飛行氣象預報測量技術是極其重要的。他們目前正在研究一種算法，這種算法能夠幫助他們通過順風與逆風的情況下燃料需求的評估來改變?nèi)加偷慕?jīng)濟性。

　　“一架在空中飛行的商用飛機能夠自由地改變其高度，規(guī)避氣流，避免顛簸，從而讓乘客們感到更加舒適，”奈普說，而小型飛機則沒有這樣的適應能力。

　　目前，世界上只有日本一個國家允許本國的領空中有民用無人機的飛行。日本的這些民用無人機主要是用來進行水稻播種和噴灑農(nóng)藥的。水鴨集團研究團隊的成員之一史蒂夫•扎羅格說，法律和金融方面的問題遲滯了美國民用無人機的試驗和采購。他援引聯(lián)邦航空局的話說，“在未來的五年內(nèi)將會有無人機投入使用。”但這話已經(jīng)說出來五年之久了。實際上，美國民用無人機的數(shù)量在目前是很少的。

　　美國通用原子航空系統(tǒng)公司飛行系統(tǒng)部門的負責人湯姆•卡斯迪說，無人機技術已經(jīng)十分成熟，完全可以應用于民用事業(yè)。通用原子航空系統(tǒng)公司曾成功地研制了“捕食者”無人機和“捕食者B”無人機。“我們認為我們已經(jīng)為無人機參加民用航空飛行做好了準備，但是聯(lián)邦航空局的動作相對落后了。” 湯姆•卡斯迪說。

　　像許多商用客機一樣，“捕食者”無人機飛行于20,000英尺到30,000英尺的高度，該機使用一種電磁電路和特殊的產(chǎn)品可以去除無人機機翼上結的冰，卡斯迪說。天氣不會對無人機的使用形成太大的威脅。扎羅格也認為，氣象條件并不是一個無人機工作的主要障礙。“而且，還有一個不可回避的問題，要實施任何一項無人機計劃，都必須處理好一個問題，那就是行政和財政的問題。”扎羅格說。

　　洛克威爾預測，因為更加精密和尖端的雷達系統(tǒng)正在安裝在小型的無人飛機上，民用無人機將來會大量地出現(xiàn)在美國的天空中。“技術創(chuàng)新會使無人機計劃得以通過法律程序進入實施階段，我對此持更加樂觀的態(tài)度，” 洛克威爾說。