自主先进空中机动——面向无人机及更广领域的端到端自主框架

开发能够在不依赖任何人干预的情况下安全导航并执行指派任务的空中机器人——即乘客与货物的完全自主空中机动——是指导空中自主领域研究、设计与开发工作的宏大愿景。然而，要同时使各类完全自主运行并共享空域的飞行器投入实际使用极具挑战。空中运输领域的完全自主包含多个方面，例如为飞行器提供动力的技术研发、多智能体机队的运营，以及满足航空领域严格安全要求的认证流程。因此，自主先进空中机动仍是一个模糊的术语，其对研究人员与从业人员的影响亦不清晰。为弥补这一空白，我们提出关于新兴的自主先进空中机动领域的综合视角，其涉及使用无人机（UAVs）与电动垂直起降（eVTOL）飞行器于城市空中机动、包裹递送及监视等多种应用。本文提出一个可扩展、可延伸的自主框架，由感知、认知、规划与控制四大模块组成。此外，文章讨论了多智能体机队运营与管理中的挑战与机遇，以及自主空中系统的测试、验证与认证方面。最后，文章探讨了单体模型（monolithic models）在空中自主中的潜力，并分析其优势与局限。本视角旨在提供自主先进空中机动领域及其未来方向的整体图景。