这些无人机可以通过监听其他飞机的声音来避免空中相撞

当 Zipline 公司生产的无人机以每小时 70 英里的速度在空中飞行时，理想的情况是没有其他低空飞行但速度更快的飞机撞上它。Zipline 无人机在卢旺达和加纳等国家通过降落伞运送以健康为重点的物资（如血液）。他们还从阿肯色州的沃尔玛进行商业送货。在卢旺达，他们甚至运送公牛（和猪）的精液，用于授精，重点是公牛精液的遗传多样性和牛奶产量。

和其他飞机运营商一样，Zipline 不希望发生空中相撞事件。该公司首席技术官 Keenan Wyrobek 表示，尤其是在美国，在空域飞行可能非常棘手。普通人驾驶塞斯纳飞机巡航时低空飞行的飞机，或者操作农作物喷洒机或直升机的人，可能没有应答器来宣布他们的位置。“很多这样的飞机，它们不需要携带应答器，”Wyrobek 说。“这个国家的航空业有一种狂野的西部精神。”

虽然驾驶小型飞机的人有责任向前看，避免撞上悬停的直升机等其他飞机，但对于无人机来说，无人机需要采取行动避免自己被撞。“无人机的工作实际上是看到塞斯纳飞机向它们靠近，然后让开，”维罗贝克说。在这种情况下，身材矮小的牛仔必须为速度更快的牛仔让路。

这引发了一些问题，而这些问题不仅仅适用于这家公司：无人机上没有人用眼睛观察可能撞到它的交通，它如何避开快速飞行的飞机？它如何能在第一时间识别出有威胁的交通？

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至少在 Zipline 的案例中，解决这一大问题的方法并不涉及雷达、摄像头、激光雷达或其他传感器，而这些往往是自动驾驶汽车领域常用的方法。相反，这家无人机公司决定使用可以监听其他飞机的麦克风，然后让无人机让开。

其设置如下：总共八个麦克风，每个麦克风都放置在从 11 英尺机翼前缘伸出的探针上，组成传感器阵列，负责探测其他飞机。该系统需要能够忽略无人机本身的环境噪音（无人机周围的空气和其自身的螺旋桨声音），只听其他飞行器的声音。“阵列很重要，不仅有助于获得足够的信噪比来听到远处的飞机，还能确定飞机的位置，”Wyrobek 说。这样它就可以“三角测量出这些飞机的实际来源。”

为了实现这一技巧，无人机依靠少量机载计算能力。“它结合了信号处理技术（如波束形成）以及机器学习、基于人工智能的技术，以便真正确定飞机的位置，”他说。一个小型机载 GPU 有助于完成这项工作，因为这些类型的芯片擅长处理与人工智能相关的任务。Wyrobek 说，幸运的是，麦克风不会产生那么多数据。“实际的信息管道非常小，[所以]计算负荷不大，”他补充道。

为了建立该系统，他们收集了包括无人机和载人飞行器（如飞机或直升机）之间约 15,000 次计划交互的训练数据。当然，对于热气球或滑翔机来说，麦克风不会有太大帮助，但 Wyrobek 表示，这种方法的一个意外好处是，快速飞行的飞机往往声音更大，这意味着来自快速飞行威胁的信号更强。

目前，该公司正在等待监管部门的批准，让无人机上的软件做出决定，采取规避行动，避开可能撞到它的飞机，这将涉及主动转向和进入等待航线等机动，直到一切顺利。目前，一些无人机上安装了麦克风，即使整个系统尚未开启。“麦克风认为它们在控制，但事实并非如此，”他说；团队在飞行后检查来自麦克风的数据，以“确保它想做的事情就是它应该做的事情。”

Wyrobek 预计将在其运营的许多地区使用基于声音的检测和规避软件。“我认为我们会在大多数地方使用它，”他说。“随着规模的扩大，我们希望继续提高安全性，这是一种实现这一目标的方法。”从空域管理的角度来看，这听起来不错。