NASA 下一代无人机昼夜参与扑灭野火

煤油灯科技2025-03-04 22:48

美国国家航空航天局(NASA)正在利用尖端无人机和空域管理技术彻底改变对野火的响应方式,即使能见度低,也能实现 24 小时不间断的空中灭火。

通过开发和测试便携式空域管理系统 (PAMS),美国国家航空航天局 (NASA) 确保了在野火期间无人机操作的安全性和效率。这些行李箱大小的装置可帮助飞行员避免发生碰撞、共享飞行计划,并在不依赖互联网的情况下保持通信。

美国国家航空航天局提高空中野火响应能力的任务

美国国家航空航天局 (NASA) 正在与野火应急小组合作,针对一些最艰难的灭火挑战(尤其是夜间空中作业)开发先进工具。

未来,无论是远程操控还是全自动操控的无人机都将在扑灭野火方面发挥更大的作用。为了让这一目标成为可能,美国国家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration)最近与全国各地的团队一起测试了新技术。这些创新将使飞机(包括配备自动驾驶系统的小型无人机和直升机)能够24小时不间断地监控和扑灭野火,即使能见度低也不例外。

克服空中灭火的局限性

目前,空中消防作业仅限于日间或能见度良好的情况下,因为能见度低会增加飞机与地面或其他消防飞机相撞的风险。美国国家航空航天局的空域管理技术旨在通过让无人机和遥控飞机能够在夜间安全作业来改变这一现状,从而使应急人员有更多时间从空中控制火情。

“我们的目标是提供新的工具——包括空域管理技术——以实现无人机24小时野火应急响应作业,”美国国家航空航天局航空研究任务局应急响应行动先进能力(ACERO)项目项目经理Min Xue说道。“此次测试将提供宝贵的数据,以帮助我们完善这项技术,从而最终将其应用于实战中。”

便携式空域管理系统(PAMS):游戏规则的改变者

在过去的一年里,ACERO 的研究人员开发了一种便携式空域管理系统(PAMS),无人机飞行员在使用遥控系统或地面控制站操作无人机时,可利用该系统将飞机安全送入野火救援现场。

每个PAMS的大小大约与一个手提行李箱相当,均配备有一台用于空域管理的计算机、一个用于PAMS单元之间共享信息的无线电,以及一个用于接收附近空中交通的自动相关监视广播接收器——所有这些设备都被安装在一个耐用且便携的容器内。

NASA 为 PAMS 开发的软件可以让无人机飞行员在远程操控飞机时,通过监测和共享飞行计划与网络中的其他飞机共享信息,从而避免空中相撞。该系统还提供基本的火灾位置和天气信息。配备通信设备的无人机可作为地面 PAMS 单位的空中通信中继,使它们能够在不依赖互联网的情况下相互通信。

在现实场景中测试PAMS

为了测试PAMS装置共享和显示重要信息的能力,美国国家航空航天局(NASA)的研究人员在位于加利福尼亚州硅谷的NASA艾姆斯研究中心机库的不同位置(彼此不在视线范围内)放置了三个装置。驻守在每个装置处的研究人员将飞行计划输入其系统中,并观察到每个装置都成功通过网状无线电网络与其他装置共享了飞行计划。

接下来,研究人员与弗吉尼亚州的团队成员合作,测试了空中通信无线电中继能力。

使用多架无人机模拟真实野火条件

研究人员为一架远程垂直起降飞机配备了摄像机、计算机、网状无线电和用于接收空中交通信息的自动相关监视广播式应答器接收机。研究团队在弗吉尼亚州汉普顿的美国国家航空航天局兰利研究中心试飞了该飞机和两架小型无人机,并故意使它们彼此处于视线之外进行操作。

大型无人机上的网状无线电网络与小型无人机以及地面上的多个无线电单元成功连接。

然后,NASA 的研究人员测试了 PAMS 单元通过空中通信中继进行协调的能力,以模拟其在实际应用中的表现。

在加利福尼亚州沃森维尔的蒙特利湾学院机场,工程师们试飞了Overwatch Aero公司研发的一款具备垂直起降能力的翼式无人机,成功建立了三个不同PAMS单位之间的通信中继。随后,该团队又在附近放飞了两架小型无人机。

最终测试:冲突解决与天气更新

研究人员测试了PAMS装置接收“守望者”飞机通讯以及与其它PAMS装置共享信息的能力。飞行员故意提交了会发生冲突的飞行计划,并有意在预先批准的飞行计划之外操控无人机飞行。

精密进场雷达系统成功向飞行员发出预警,提示存在飞行计划与预先批准区域外的飞行操作相冲突的情况。它们还相互共享了飞机位置,并显示了最新的天气情况和模拟火灾位置数据。

测试表明,脉冲幅度调制 (PAM) 装置具有在野火作业中使用的潜力。

薛(Xue)说:“此次测试是改善野火救援期间空中协调性的重要一步”。“这些技术将改善野火救援行动,减少大型野火的影响,挽救更多生命,”薛说。

NASA 野火技术的未来

今年,该团队将进行飞行评估,以使这些野火扑救技术更加成熟。该项目的最终目标是向消防部门推广该技术。

这项工作由美国国家航空航天局(NASA)航空研究任务局(Aeronautics Research Mission Directorate)旗下的ACERO项目牵头,并支持该局的先进航空机动性(Advanced Air Mobility)任务。

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