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随着城市交通拥堵日益严重，UAM凭借电动垂直起降飞行器（eVTOL）提供了一种全新的出行模式，旨在通过高效的空中路线缓解地面交通压力。本文详细介绍了智能技术如人工智能、机器学习以及云计算等在UAM系统中的应用，包括飞行控制、安全管理和交通调度等方面。通过这些技术，UAM能够实现更安全、高效的运行，同时也面临着技术成熟度、系统整合及噪音污染等挑战。同时总结了当前的技术进展，展望了智能技术如何塑造未来城市空中交通的可能性，为相关领域的研究和实践提供了宝贵的参考。
中文题目：从地面到天空：智能技术驱动的城市空中交通革命
英文原题：The role of intelligent technology in the development of urban air mobility systems: A technical perspective
通讯作者：李 颖，长安大学
第一作者：刘 洋，查尔莫斯理工大学
关键词：城市空中交通；智能技术；人工智能；交通管理；自动化飞行控制
背景介绍：城市空中交通，未来交通的新选择
在城市交通日益拥堵的今天，我们急需一种全新的解决方案来缓解地面交通压力，提高城市交通效率。城市空中交通（Urban Air Mobility, UAM）应运而生，它指的是在城市中使用电动垂直起降（eVTOL）飞行器进行的空中运输。
具体来说，UAM系统是一个设计精良的复合生态系统，主要由几个关键组件组成，以实现安全高效的城市空中出行，如图1所示。首先，eVTOL是UAM的核心，它们能在城市中的小型起降场（Vertiports）进行垂直起降，有效节省空间。这些eVTOL飞行器通常配备电动驱动系统，因此比传统飞行器更环保、更安静。其次，Vertiports作为起降点，设计在城市的屋顶或其他空间中，包括起降区、乘客候机区及必要的维护和充电设施，是UAM网络中的重要节点。此外，为了应对增加的eVTOL数量，高效的空中交通管理系统（ATM）不可或缺，它利用先进的通信、导航和监视技术，确保飞行器的安全有序操作。同时，UAM系统还包括用户接口和服务平台，使乘客能通过智能手机应用方便地预订飞行、支付费用并获得飞行信息，从而提供顺畅的用户体验。最后，安全和维护系统通过多重安全检查和先进的自动故障检测技术，保障飞行器的运行安全。这些系统的协同工作，使UAM有望成为未来城市交通的重要部分，为城市带来更高效、可持续的出行方式。
图1 UAM系统组成及组件之间的交互
研究成果：智能技术在UAM中的应用
智能技术，如人工智能、机器学习和云计算等，已成为UAM系统的核心驱动力。这些技术不仅能够实现飞行器的自动驾驶和路径规划，还能在确保安全的同时，优化空中交通管理，提高系统的整体效率（如图2所示）。例如，通过人工智能算法，可以实时处理大量飞行数据，预测和规避潜在的飞行风险，确保UAM的安全高效运行。
图2 UAM发展中的关键智能技术
智能技术还可以帮助UAM系统在复杂的城市环境中精准导航，通过高级的传感器和导航系统，实现精确的起飞、飞行和降落操作。此外，云计算平台可以实时收集和处理来自各个飞行器的数据，优化飞行路线和调度，减少等待时间，提高用户体验。
未来方向：UAM的挑战与展望
虽然UAM提供了一种前所未有的解决城市交通问题的新方法，但在全面实施之前，我们还需要克服一些技术和管理上的挑战。例如，如何确保eVTOL飞行器的安全性和可靠性，如何有效管理越来越复杂的城市空中交通，以及如何减少噪音污染等环境问题。
未来，随着技术的进一步发展和相关法规的完善，UAM有望在全球范围内得到广泛应用。学术界和工业界需要共同努力，推动智能技术的创新应用，探索更多的合作模式和商业模式，使UAM成为城市交通系统的重要组成部分。
城市空中交通的发展不仅是技术创新的成果，也是对未来城市生活方式的一种全新想象。在不远的将来，我们或许能够乘坐eVTOL，俯瞰车水马龙，享受快速、安静且环保的空中之旅。
主要作者简介
李颖 长安大学信息工程学院副教授。主持国家自然科学基金青年科学基金等多个项目。Journal of Intelligent and Connected Vehicles副主编。主要研究领域包括交通控制与管理、宏观交通仿真、大数据驱动下的新型智能交通系统等。
刘洋 瑞典查尔莫斯理工大学研究助理教授、欧盟玛丽居里学者。主持了欧盟委员会（European Commission）、瑞典国家创新局（VINNOVA）资助的多个项目。担任Transportation Research Part E编委、IEEE Transactions on Intelligent Vehicles副主编、Communications in Transportation Research
编辑部主任。
引用本文
Yang Liu, Cheng Lyu, Fan Bai et al., The role of intelligent technology in the development of urban air mobility systems: A technical perspective. Fundamental Research, doi.org/10.1016/j.fmre.2023.08.006.
原文链接（复制到浏览器中查看）：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667325823002418
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