無人機全空域飛行影響因素探討

陳曦

摘要：在無人機全空域飛行成為必然的趨勢下，針對無人機全空域飛行的影響因素進行探討能夠更加深入地把握無人機全空域飛行的特性，更有針對性地提高無人機全空域飛行的能力。本文從無人機使用分類管理、無人機感知能力和規避能力以及無人機的故障診斷、容錯和修復能力這三個最重要的因素來探討無人機全空域飛行的影響因素。

關鍵詞：無人機；全空域飛行；分類管理；感知規避能力；故障診斷

一、無人機全空域飛行影響因素分析

（一）無人機使用分類管理

無人機分類管理是實現其全空域飛行最重要的一環。因為從減少成本的角度講，不同種類和體積的無人機對應不同的目標，所以不同的無人機擁有不同的技術水平，在裝載的能力上也存在差異。那么對無人機實行分類管理非常必要，這樣針對不同安全要求和飛行要求的無人機，就有相對應的安全設計，適合其在相應空域飛行。

美國根據無人機的飛行空域將具有不同使用特點的無人機分為6個類型。第一類飛行空域在6000-20000m之間，這類無人機在飛行過程中需要按照空管要求，同時需要保持通信，提供間隔信息給所有的飛行器，對飛行員的要求是，他們必須要有儀表飛行的級別。第二類飛行空域在3000m內，一般是重點機場的周邊，這類無人機在飛行過程中要有空管的許可，同時需要保持通信，提供間隔信息給所有的飛行器，對飛行員的要求是，他們必須要有學員的級別。第三類飛行空域在1200m內，是次要機場，這類無人機在飛行過程中需要保持通信，最好是雙向通信，對飛行員的要求是，他們必須要有學員的級別。第四類飛行空域在800m內，這類無人機在飛行過程中需要保持通信，最好是雙向通信，在跑道的區域要提供間隔信息，對飛行員的要求是，他們必須要有學員的級別。第五類飛行空域是從地面開始，除去前四類的空間，這類無人機在飛行過程中不需要對VFR保持通信，不需要申請準入，也不需要提供信息，對飛行員的要求是，他們必須要有學員的級別。第六類飛行空域是非管制的區域，這類無人機不需要保持通信，不需要申請準入，也不需要提供信息，對飛行員的要求是，他們必須要有學員的級別。

那么根據以上分析，基于我國的情況，我們應該對無人機的運行權和適航標準明確起來，比如，可以采用以下分類對無人機在實際空管中的飛行進行規范。一是三類無人機，該類無人機的感知能力和規避能力強，它的飛行區域是全空域，遵守的法規與有人機一致，適用的任務是超視距飛行。二是二類無人機，該類無人機適用的任務是執行特殊任務，在這種特殊任務所處的特殊環境里，它的飛行是不受干擾的，有操縱人員飛行取證的要求。三是一類無人機，該類無人機適用的任務是目視飛行，它是一種類似無線電控制模型的無人機，有操縱人員飛行取證的要求。

飛行員綜合資質評價和無人機的適航認證，都是無人機全空域飛行的必要條件，這些分類的標準在根據空管以及現有飛行規則要求，不同的鏈路和機載設備對應著不同的要求，這些不同的要求構成了無人機的分類標準。同時，我們要求在地面上操控和指揮的人員的間隔能力要優于有人機。

（二）感知能力和規避能力

和有人機相比，有人機能夠避免在空中碰撞，是因為有雷達技術、應答機以及飛機員的視覺感受，而無人機的防碰撞機制是通過技術來實現感知、規避航行過程中可能出現的障礙。但是就目前而言，無人機的模擬演練一般是通過在地面操作完成，又或者是完成預先就確定好的任務，這種方式對于無人機掌握良好的感知能力和規避能力效用不高。而要實現無人機的全空域飛行就必須要求它有良好的感知能力和規避能力。同時，應要求無人機在保持與其它飛機距離的能力上和有人機相差無幾。最后，為了使無人機和其它飛機或者障礙物的距離保持在一定范圍內，使其感知和規避能力提高到一定水平，需要按照要求完成正確機動，同時自動監視技術、沖突實時監測技術和語音轉發技術是至關重要的技術。

（三）故障診斷、容錯和自我修復能力

無人機全空域飛行時會因為各種原因發生問題，所以自身的故障診斷、容錯和自我修復能力在這種情況下就顯得尤其重要。那么這些能力具體體現在哪些方面呢？

一是能夠把無人機飛行過程中的問題和故障監測出來，并隔離開來，這需要有效的故障管理能力；二是能夠在無人機飛行系統不確定，并且具有非線性的情況下，具有有效的魯棒自適應能力；三是能夠利用無人機自身正常部件有效補償發生故障的部件，控制重構能得以實現的能力；四是能夠在發生故障時利用鏈路的支持，快速準確地向地面控制站發送無人機故障實際情況的能力；五是能夠把故障的基本信息用主動告警的方式傳達給操縱人員，為他們提供有效的指導的能力；六是能夠利用無人機自主維護診斷使系統本身的高效維護得以保障。

二、結語

從當前無人機的發展趨勢來看，它在社會多領域多行業里將發揮著越來越重要的作用，提供越來越廣泛的應用。無人機的發展必須以它能夠安全、可靠地完成任務，并且能夠進行全空域飛行為條件。通過前文的分析，我們應當從影響無人機全空域飛行的影響因素入手，有效減少無人機和民用飛機之間的相互影響，使無人機的技術水平得以提升，離全空域飛行的目標更近一步。

參考文獻：

[1]蔡志浩，楊麗曼，王英勛，etal.無人機全空域飛行影響因素分析[J].北京航空航天大學學報，2011，37（2）：175-179.

[2]劉慧穎，白存儒，楊廣珺.無人機自主防撞關鍵技術與應用分析[J].航空工程進展，2014，5（2）：141-147.

[3]蔣豐亦，張鋒烽.面向有人無人協同的無人機空管態勢感知與規避技術研究[C].中國航空科學技術大會.2015.

[4]潘衛軍，卓星宇.無人機響應延遲對共用管制空域的影響研究[J].飛航導彈，2017（2）.