城市空中交通的未来
城市空中交通（UAM）作为创新空中交通（IAM）的一部分，是一种新型的城市环境乘客和货物运输系统。它由航空技术、电动推进和空中交通管理领域的新技术实现，核心思想是将UAM集成到现有的多模式交通系统中。
整体系统分析
- 用例和市场情景：UAM包括乘客和货物运输的各种潜在用例，包括市内、超级城市、机场穿梭、郊区分通勤和城际用例。研究分析了这些用例的特征，包括用户需求、对UAM运输系统的影响以及到2050年的技术发展情景。
- 全球需求：初步估计了UAM的潜在全球需求、相关的飞机运动和所需的车辆。结果表明，到2040年，无论票价如何，都不会出现显著的UAM市场。最佳情况下，到2050年，UAM的市场潜力可达200多个城市每天1900万次行程。
- 运营成本和票价：票价是UAM成功的关键指标。研究团队创建了一个直接运营成本（DOC）模型，并确定了乐观和保守的票价预测。结果表明，任务设计和车辆配置对每架次的总运营成本有重大影响。
- 整体系统建模：由于UAM是一个复杂的系统组合（SoS），因此开发了一个协作的基于代理的模拟，以了解和评估UAM SoS及其相互依赖性。
车辆
- 概念配置：研究人员研究了各种旋翼和机翼方向配置，并提出了两种主要的车辆概念：推力集成多旋翼配置和倾斜旋翼配置。
- 机舱布局和整体参数：定义了满足不同乘客需求的机舱布局，并考虑了安全、隐私和人体工程学因素。
- 内饰设计概念：研究了现有的UAM车辆，并从汽车和航空业中汲取灵感，创建了内饰设计概念，包括座椅和行李存储解决方案。
Vertidrome
- Vertidrome的功能设计和技术设备：Vertidrome是UAM地面基础设施的关键，其设计和运营对UAM服务的运营部署至关重要。
- Vertidrome研究：研究包括单个Vertidrome的设计和操作、Vertidrome空域网络管理、网络优化、将空中出租车服务和Vertidrome运营集成到机场环境以及开发UAM模型城市。
- Vertidrome服务水平（VALoS）：开发了一个评估特定Vertidrome布局空气侧性能的评估框架，考虑了不同利益相关者的观点。
- Vertidrome网络容量：Vertidrome网络容量是UAM网络的关键资源，优化网络可以减少所需的Vertidrome基础设施和机队规模。
安全与安全
- 安全：安全是航空业的主要关注点，UAM需要适应现有的航空系统，该系统由大量法规和标准支持。
- 安全自主性：随着空中出租车数量的增加，对自动化和自主性的需求也将增加。研究团队开发了机器学习（ML）技术的一个用例，用于在飞行中检测Vertidrome上的人员。
- 安全运行监控：研究团队开发了安全运行监控（SOM），这是一个自动化版本的重要监督任务，以验证自主算法执行的结果是否在上下文中有意义。
- 飞行测试：在项目中进行了几次飞行测试，以生成在和 ngoài ODD（操作设计域）内的图像集，并研究ODD监督的影响。
- 通信：为了实现未来的UAM，可靠的信息交换基于所有空域参与者之间强大而高效的通信将是确保安全运行的一个关键因素。研究团队开发了无人机到无人机（D2D）通信和监视系统，称为DroneCAST。
- 多传感器导航：可靠的导航系统在UAM的安全运行中起着至关重要的作用。研究团队设计了用于可靠Vertidrome操作的多传感器导航架构。
- 网络安全：UAM车辆严重依赖互连系统，这增加了它们受到网络威胁的脆弱性。因此，车辆需要强大的网络安全来保护乘客、基础设施和数据完整性。
社会接受度
- 公众接受度：公众接受度被视为UAM成功实施的关键。研究团队进行了大规模的电话调查和沉浸式空中出租车模拟器实验，以评估当前的公众接受度水平。
- 可及性：这指的是从行程的起点快速到达出发Vertidrome，以及从到达Vertidrome快速到达行程的目的地。分析表明，到Vertidromes的接入和退出时间（以及改变交通方式的处理时间）强烈影响UAM的吸引力和，从而影响UAM的需求。
- 环境友好型交通：环境友好型交通的目标是在不影响人们和环境的情况下保持和确保人员和货物的交通，例如温室气体排放、空气污染物、噪音、土地使用、野生动物和资源消耗。
- 安全和安保：安全和安保方面的担忧可能是UAM采用的一个初始障碍。人们担心UAM用户、其他空域用户和地面人员可能会受到威胁。
- 可负担性：人们担心UAM可能对低收入和中收入家庭来说负担不起。作为提高社会接受度的推动力，UAM服务不应仅限于“少数富人”。
演示
- U-空间：U-空间是欧洲无人机和空中出租车空域集成的未来，提供安全、高效和安全的空域访问服务。
- Vertidrome管理：研究团队创建了一个原型Vertidrome管理工具，以演示空中出租车航班的调度和排序。
- 自动化力量：演示的Vertidrome管理工具依赖于人类控制器来管理传入的请求。未来的发展设想车辆侧和控制器侧的自动化程度更高。
- 缩小汉堡用例的规模：Vertidrome管理器及其集成到原型U-空间环境的测试在2023年5月至7月在德国科赫施泰特附近的无人机系统国家实验测试中心进行的实时演示中成功完成。
结论
UAM具有巨大的潜力，可以改变城市交通。然而，要实现UAM的成功，需要仔细考虑车辆和Vertidrome的设计、运输系统的配置以及将其集成到现有系统中。为了获得积极的接受，必须考虑新型交通系统对公民的深远影响。
