低空经济的下一个爆点，破解无人机城市闯关
采用无人机技术的最大企业之一是亚马逊，而最新加入这一行列的则是Chipotle(用于食品配送)。随着无人机配送(可避开交通拥堵)的便利性和优势被更多企业所认可，低空领域很可能被越来越多的无人机占据。
图1：亚马逊包裹配送 图片来源：亚马逊
随着城市向智慧城市转型，各类流程实现自动化，技术系统间实时通信效率提升，无人机配送或将日益普及。
它们将能够动态感知环境并与周围环境实时交互，从而更迅速地响应变化。然而，随着低空域无人机数量增加，此类航空流量需像传统航空交通一样实现高效管理——以避免空中碰撞及交通拥堵。
虽然现有技术已能实现智能城市对诸多静态要素的管控，但无人机的快速移动特性(理论上可在空中选择多种路径，而车辆仅能沿既定道路行驶)带来了更大挑战——其动态路径规划复杂度远超地面交通管理。
在实现跨机构无人机编队能够在智慧城市环境中的自由通行之前，仍需攻克多项关键技术瓶颈。
安全防护与通信传输的双重挑战
由于大量无人机可能携带收件人的个人信息，安全与数据隐私问题已成为最严峻的挑战之一。
无人机系统始终面临被入侵的风险，敏感数据可能落入黑客手中用于恶意活动。所以，必须建立强健的安全协议与监管体系以防范此类风险，尤其在智慧城市环境中接入更广泛的数字网络时。
无人机搭载的各类摄像头及传感器可采集高价值影像与传感数据，这些信息同样可能被潜在黑客获取。
然而，在智慧城市中为无人机部署自主网络安全系统面临显著挑战，因其通信频段与既有无线技术存在重叠。
此类干扰可能导致数据传输错误与丢包，进而影响无人机的导航定位精度。因此，无人机在作业过程中存在显著的信号干扰与系统中断风险。
若要使无人机在智慧城市中的普及达到科幻电影般的规模，就必须部署能够承载无人机高带宽需求、并协调管理多机编队形成高效空中交通模式的通信系统。
唯有通过全球化的安全通信通道，方能规避可能危及公共安全的事故与事件。
无人机与各类飞行器/地面载具、地面控制站及空中交通管制系统之间的安全实时通信链路，可确保其在智慧城市高密度交通环境中始终处于安全可控状态。
此类通信链路可提供关键实时数据，包括气象态势、空域动态及应急告警等信息，助力无人机实现精准导航、智能航迹规划及基于环境感知的自主决策。
智慧城市中无人机面临的另一通信挑战是标准化缺失，这导致不同无人机之间及无人机与智慧城市基础设施间的互操作性不足。
每架无人机都会收集大量数据。然而，如果各技术系统缺乏统一操作流程，或缺失能将各类数据融合处理成通用格式的数据融合机制，那么不同技术之间极易产生信息混淆。
最终，智慧城市环境中密集的高层建筑及其他物理基础设施，可能遮蔽无人机与地面站(以及期待接收货物的消费者)之间的通信链路。
即使是短暂的通信中断，也可能影响实时数据传输，进而影响无人机在配送过程中的飞行时间和轨迹。因此，通信网络需要覆盖广阔区域，并警惕任何视线障碍和通信盲区，以防止无人机出现延迟。
小型化导致功能空间受限
尽管通信网络对智慧城市整体架构构成重大挑战，但多数无人机的小型化特性亦带来其特有的直接性技术瓶颈。
小型化虽带来体积优势，但受限于紧凑空间，部分无人机在特定配送场景及应用中可能面临功能制约，其影响程度与机体尺寸呈正相关。
对于面向企业或消费者的商用配送无人机而言，其有限的货舱容量将导致多数机型难以运输大尺寸或笨重物品。
不同规格无人机需适配多样化任务场景，在规划空中交通路线时须统筹考虑各尺寸机型的运行特性。而增大货舱容量可能挤压其他关键组件(如电池)的布局空间。
就电池配置而言，载货量及其他组件的空间需求将决定适配的电池规格。如同货舱容量差异，未来可能出现配备小容量电池、仅适用于短途配送的机型，以及搭载高性能电池、支持长距离运输的机型，这两类电池系统均需纳入统一管理。
然而，电池技术的持续创新或可破解此困局。续航能力有限的无人机在繁忙城市环境中往往面临严峻挑战，其能源消耗不仅需支撑通信链路、环境监测与目标识别，还需满足实时决策需求，同时可能因局部交通状况频繁启停或变速。
续航能力不足将显著制约无人机的实时数据处理效能，该瓶颈直接关联通信与安全挑战。在繁忙环境中，其响应敏捷性将因算力受限而大幅降低。
低空交通管理的必要性
尽管无人机融入智慧城市环境面临诸多挑战，比如需依赖可靠的无人机技术，但构建低空交通一体化管控系统对协调无人机流量、实现空域资源动态平衡至关重要。
这个系统需集成多套核心算法，实现冲突管理、容量-流量平衡及数字化空域管理功能，从而构建具备全域态势感知、智能航迹规划与任务调度能力的管控体系，以应对未来智慧城市中大规模无人机的协同运行需求。
区块链技术能否提供助力？
尽管需重点解决无人机本体能力与智慧城市基础设施等核心挑战，但这并不意味着其他技术无法为关键系统增强可靠性。
已有提案建议采用区块链技术——这是一种基于密码学的分布式数字账本，可实现计算机间的安全通信与交易。
在网络安全、通信及个人数据保护面临多重挑战的背景下，区块链技术有望解决智慧城市环境中无人机所面临的多项技术难题。
区块链技术可能解决这些挑战的主要潜在途径包括：
- 构建无人机分布式交通管理系统，实现实时运营与协同作业，降低碰撞风险；
- 促进无人机与应急响应者间的高速安全通信，在事故发生时缩短响应时间；
- 创建不可篡改的传感器数据记录，确保数据仅能在授权方之间安全存储与共享；
- 开发智能合约，使配送任务无需人工干预即可自主完成，同时提供无人机位置及包裹配送状态的全程透明化追踪。
区块链或其他先进技术，抑或是多种技术的融合，能否解决这些技术难题仍有待验证。但可以确定的是，若要在智慧城市中实现无人机机群的规模化应用，仍有大量问题亟待解决。
无人机在物流应用领域具有多重优势，其使用需求与市场关注度持续攀升。随着社会向智慧城市环境演进，无人机在空域中的无缝穿梭或将成为日常可见的常态景象。
