全自动驾驶的客机要来了,你敢坐吗?

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08-21 14:00

这几年不少科技公司和汽车厂商都投入到自动驾驶中,在美国凤凰城已经能打到 Waymo 的无人出租车,但自动驾驶汽车距离大规模上路还有一段不小的距离。

虽然自动驾驶汽车还没普及,但全自动驾驶的客机已经上天了。空客公司近日宣布,已经在一架 A350-1000 商用客机上成功实现自主滑行、起飞和降落。

这意味着客机已经能实现无需人工干预的全自动驾驶,过去飞机上尽管配备了自动驾驶仪,但一般在空中巡航时才能够接管。

无人驾驶客机要来了,接下的问题是,你敢坐吗?

飞行员放手,客机靠自己起飞和降落

空客展示的一段视频中,一辆 A350-1000 客机在跑道开始滑行后,驾驶舱内的两位飞行员没有再进行任何操作,机长将双手放在大腿上,随后飞机顺利起飞。

这是去年 12 月空客在法国卢兹-布拉尼亚克机场进行的一次测试,也是航空史上首次实现客机基于图像识别的全自动起飞。

当时空客在四个半小时完成了 8 次起飞,试飞的机长 Yann Beaufils 表示,这次测试的表现超出预期。

我们将油门杆移至起飞位置,并监控飞机,它开始推出并自动加速,并保持跑道中心线为系统输入的精确转速。然后,飞机的机头开始自动抬起,以达到预期的起飞俯仰值,几秒钟后又开始降落。

而完成全自动起飞之后,空客又在过去半年内完成了基于图像识别的自主降落和滑行,成为全球第一家完成客机自主滑行、起飞和降落的航空公司。

这几次测试其实都是空客 ATTOL 项目的一部分,全称是「Autonomous Taxi, Take-Off and Landing」,也就是自主滑行及起降,目标是通过开发一套视觉学习算法,通过机载摄像头、激光雷达(LiDAR)等传感器实现自主完成起降。

简单来说,ATTOL 就是要给飞机装上一双眼睛,让它可以自己看懂跑道上各种标线,从而判断出跑道中心线的位置。

在过去 2 年中,空客已经进行了约 500 次测试飞行测试,其中有 450 次就是用来收集视频数据来完善算法,并在 6 组飞行中完成了 30 次自主起降和滑行。

除了民用客机,空客还将自动驾驶技术用到了军事领域。今年 4 月,空客的 A330 MRTT 成功为葡萄牙战斗机进行自动化的空中加油,同样是基于视觉识别技术

ATTOL 项目负责人 Sebastien Giuliano 强调,其实很多飞机都能实现自动降落,但需要依靠仪表着陆系统(ILS)和 GPS 等外部设施,而 ATTOL 的突破在于仅依靠机载的图像识别传感器就能实现,不仅能提高效率也能降低成本。

Sebastien Giuliano 提到的仪表着陆系统(ILS),又被称为「盲降系统」,通过无线电信号和高强度灯光阵列为飞机提供精密引导,确保飞机在能见度低的天气条件下也可以精确着陆,不过价格较为昂贵。

一直以来,空客都主张减少机上飞行员的数量,通过自动化水平更高的技术来降低人为因素造成的事故,空客首席技术官 Paul Eremenko 在接受彭博社采访时曾表示:

(降低航司成本)更具颠覆性的方式是减少机组人员,我们正在将只保留一名飞行员作为目标,如果未来技术成熟不排除完全无人驾驶。

民航历史上其实经历了从三人式驾驶舱到双人式驾驶舱的变迁,目前在一些高海拔航线采用的仍然是三人制机组,除了正副机长,还会有一名后备机长,而空客的 A300 正是首款只需两位飞行员驾驶的宽体飞机。

尽管空客一直在朝着更少的飞行员努力,也证明了全自动飞行的可行性,但这一技术还不能立刻商用。这种依赖于视觉识别的技术,还不能应对能见度低的环境下的意外情况,对于不同机场跑道的识别也需要更多数据来喂养。

空客也强调,对于加载这种自动驾驶技术的飞机,飞行员依然是核心,但这种技术能减少飞行员操作的工作量,把更多精力放在决策和任务管理,以提升飞机的安全性。

飞机自动驾驶仪在 100 多年前就已经出现,为何今天还不能无人驾驶

在很多影视作品的机舱中,你可能都看过这样的情景,机长开启自动驾驶模式,悠闲地喝起了咖啡。自动驾驶仪这种看起来高大上的技术,其实在 100 多年前就出现了。

1912 年 Lawrence Sperry 就发明了飞机自动驾驶仪,并亲自在巴黎用一架双翼飞机进行了展示,在不触控操作装置的情况下,让飞机自动保持三轴(俯仰、翻滚、偏航)稳定,正常飞行。

▲ 图片来自:historynet

现在广泛应用于飞机的自动驾驶仪,也是在此基础上改进而来,飞机可以按照设定的航线、速度和高度自动飞行,如果飞机偏离原有姿态,系统也能自动修正,甚至还能自主规划最佳飞行路线

那么问题来了,既然飞机自动驾驶技术以及发展了一百多年,那为什么别说飞机还不能无人驾驶,连汽车的无人驾驶技术还没普及呢?

因为飞机和汽车的自动驾驶并不完全是一回事,也不能直接相提并论。

先来看看目前飞机的自动驾驶仪能做到什么程度。主要就是在高空中的自动巡航,保持稳定飞行。但一些比较精确的操作,比如起飞降落、地面滑行、避免碰撞等都需要飞行员介入。

▲  图片来自:The Australian

而且由于不同航线上飞机之间的距离比较远,加上地面有空管监控,即便出现意外情况也能飞行员有足够时间接管,因此自动驾驶仪不需要完成太复杂的操作,其智能化程度其实也不高。

但如果在地面就不同了,汽车要面对的路况要复杂得多。要想让一辆无人驾驶汽车准确识别路况和避开障碍物,除了定位系统外,需要测距传感器、超声传感器和雷达传感器等多个传感器一起工作

▲图片来自:LiDAR-MoneyDJ

即便如此,现在的自动驾驶汽车还是不能完全像人一样应对各种突发情况,对于飞机也是一样。

要让飞机完全实现无人驾驶,需要保证飞机能自主在各种情况下起降,包括在没有跑道的环境迫降,同时还能应对发动机故障、躲避障碍物、不稳定气流等突发情况。

即便是空客已经实现客机的自动起降和滑行,但距离上述这个标准还有一段距离。

我们未来会坐上无人驾驶的飞机吗?

瑞银集团(UBS)前两年曾发布过一份报告,称无人驾驶客机最早可能于 2025 年出现在机场跑道上,一旦普及航空业每年可节省 350 亿美元。

如果未来飞机的自动驾驶技术足够成熟,我们就会坐上无人驾驶的飞机吗?

未必。

仅靠算法和软件的自动驾驶,飞机的风险便会增加。比如遭遇黑客入侵,去年就有人成功地利用无线电波远程入侵了一架波音 757

而且全球目前还没有经过认证的单一飞行员或无人驾驶运输类飞机,这会让飞机投保的难度大大增加,又有多少航空公司愿意承担这个风险呢?

▲ 图片来自:cntraveler

先不说无人驾驶,即便是已经使用了一百多年的飞机自动驾驶仪,也造成了不少事故。

去年埃塞俄比亚航空的 ET302 航班坠毁,问题就出在波音 737MAX 的自动驾驶系统。原本为了防止飞行员将机头抬得过高的自动失速防护系统,结果却在飞机正常飞行时强行将机头下压,最终造成空难。

▲  图片来自:TesfaNews

无独有偶,1994 年在名古屋机场坠毁的中华航空 140 号航班,也是因为副机长在降落时误操作自动驾驶仪,最终机上 271 人中有 264 人 不幸身亡,成为日本历史上伤亡人数第二多的严重空难。

这样的背景下,就算技术上能实现客机无人驾驶,有多少乘客愿意尝试乘坐?

在瑞银的那份报告里,曾抽取了全球 8000 名受访者,问他们愿不愿意乘坐无人驾驶飞机。只有 17% 的人愿意乘坐无人驾驶的飞机,超过一半受访者表示即使机票便宜一半也不会乘坐。

尽管这两年已经有一些机构测试过无人驾驶的两座小型飞机,但真要坐上这些飞机去旅行,恐怕也会让人心惊胆战吧。

不过随着自动驾驶技术的发展,在我们有生之年坐上无人驾驶客机并非不可期待的,希望届时的科技水平已经足以打消我们的种种疑虑。

题图及部分配图来自:空客

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