無人機運行安全

◎ 姚義東

一、引言

無人機（UAV：Unmanned Aerial Vehicle），是由控制站管理（包括遠程操縱或自主飛行）的航空器，廣義上不需要駕駛員登機駕駛的飛機，采用遙控、人工智能等科技手段完成相應目的、任務的飛行器。無人機系統（UAS：Unmanned Aircraft System），也稱遠程駕駛航空器系統（RPAS：Remotely Piloted Aircraft Systems），是指由無人機、相關控制站、所需指令與控制數據鏈路以及批準的型號設計規定的任何其他部件組成的系統。

無人機運用在我國及其廣泛，據統計，電力、大壩、橋梁的監控巡查，廣告、通訊的商業活動占比最高達42%；高空拍照、攝像等活動占比達22%；田間施肥、播撒農藥等農業活動占19%；保險現場勘查等活動占據15%。政府的邊境巡查、緝毒等僅占2%。

同時，無人機運行安全問題不容樂觀。僅2017年4月，成都、杭州、大連、南京及上海全國5個機場就累計發生13起無人機違規導致不安全事件的發生。嚴重影響民航飛機的運行，造成34個航班取消、112個航班備降、142個航班空中或地面等待。形勢十分嚴峻。據不完全統計，我國目前有2萬架無人機處于“黑飛”狀態，整個行業的安全情況不容樂觀。

二、無人機的分類

從目前的的研究情況看，各國尚沒有對無人機的分類形成一個統一的標準，每個國家根據自己國家的規定有不同的分類方法，下面是幾個典型國家以及我國無人機的分類方法。

英國CAP722部的Unmanned Aircraft System Operations in UK Airspace-Guidance中規定的無人機分類如下表2.1所示：

表2.1 英國無人機分類表

美國FAA對于無人機的分類如下表2.2所示：

表2.2 美國無人機分類表

歐洲EASA提出建立三種運行策略及其相關的監管度制度：開放類、特許運行類和審定類。無人機系統的開放種類運行策略，對于飛行應無需民航當局的授權，但需留在界定的運行邊界內。特許運行策略需要風險評估，審定類運行需要一個更高的相關風險的運行。其中開放類又建立了三個子集：CAT A0（＜1kg）、CAT A1（＜4kg）、CAT A2（＜25kg）如表2.3所示：

表2.3 歐洲EASA無人機分類表

澳大利亞航空安全局對無人機的分類、飛行活動分類、安全守則等具有明確規定。其根據無人機的重量對無人機分為四類，如下表2.4所示：

表2.4 澳大利亞無人機分類表

英國劍橋的Roland E.Weibel等對無人機分類進行了研究，認為給無人機加一個標簽會使無人機的研究更容易。因此對無人機有以下表2.5五種分類：

表2.5 英國Weibel無人機分類表

根據上述的各國對于無人機的分類情況來看，大多數是依照無人機的重量進行分類研究。如：英國、澳大利亞、Roland E。Weibel等研究。還有按無人機用途分類的如：美國。按照放行分類的如：歐洲EASA。由此可以得出無人機的分類標準一般都是依照一種單一指標進行分類的。

根據《民用無人機駕駛員管理暫行規定》中，可以得到我國無人機的分類如下表2.6所示：

表2.6 《民用無人機駕駛員管理暫行規定》中無人機的分類表

由此可見我國對無人機的分類既根據重量分類又根據其用途進行分類。我國在《輕小無人機運行規定（試行）》中簡單地對起飛全重不超過150kg的無人機歸類為“輕小型無人機”。沒有對于其更細化的分類，目前我國無人機的法規仍處于試行階段，還沒有特別完善。

三、無人機安全研究

1.無人機運行安全指標。

Lin X等提出了無人機的安全評價應當以其對地面人員和財產造成的損失進行分類，分為一下三項：無人機發生墜落對地面人員的死亡率、無人機發生墜落對地面人員的受傷率以及無人機發生墜落造成的財產的損失率。

飛行安全指標是衡量系統所達到的安全狀況的方法和標準。目前，世界上比較通用的飛行的飛行安全狀況的評定標準有兩項：

1.萬時率（10萬時率）。即每1萬飛行小時（10萬飛行小時）航空器事故數。一般軍用航空系統，都采用此標準；

2.2.萬次率（10萬次率）。即每1萬次起降航空器事故數（10萬次起降航空器事故數）

無人機與載人機最大的區別就是無人機的不載人性，無人機的不安全事故主要因素是無人機在飛行過程中發生墜機，對地面人員造成危險以及對地面造成的財產損失。

2.影響無人機運行安全的因素。

影響無人機安全的因素較復雜，人為因素、環境因素、設備因素以及管理因素。具體表現為人的操縱、管制員指揮；空域條件、氣象條件；GPS定位、無人機的運行；無人機管理的規章政策。

（1）人因可靠性。

飛行器的運行離不開人的操縱，人工智能也需要人的監督。對于人的操縱、管制員指揮方面的分析屬于人因可靠性分析（HRA：Human Reliability Analysis）。

其目的是對系統運作中，由人為差錯所導致的風險概率進行評估以及選擇降低對人為差錯對系統的影響。HRA目前分為第一代HRA和第二代HRA，第二代HRA在人因分析中起到了較為重要的作用，代表方法有：CREAM法、HEART法以及HFACS法等等。

（2）空域類型以及氣象條件。

無人機空域中無人機系統由實施飛行的單位及個人負責其安全問題。在批準的空域中，可以自由的執行飛行任務完成飛行目的。無人機同民航飛機一樣需要配備飛行間隔從而保障飛行安全，尤其是與民航班期的飛機嚴格保證飛行間隔。

氣象方面由于雷雨、大霧等惡劣天氣應按照無人機的飛行能力綜合考慮無人機能否勝任復雜氣象條件下的運行。

（3）GPS與無人機運行。

無人機的運行主要由GPS來提供位置定位服務。GPS系統主要有三部分的誤差：GPS衛星本身的材料以及設計、衛星受大氣等復雜氣象因素的影響和GPS接收設備之間的誤差。

無人機本身無人的特點提升了無人機對于操縱人員的安全的可靠性，但是在無人機運行的過程中，仍有對其他航空器產生影響的情況。

（4）管理因素。

提高無人機飛行的規范標準，提高操作人員的飛行技術以及守法意識。嚴格管理無人機方面的申請申報，并且積極對無人機運行進行監督從而保證在無人機安全運行的情況下，有效利用空域資源創造效益。

四、總結與展望

目前國內外無人機的發展尚處于起步階段，我國無人機相關法規政策沒有十分健全，導致的“黑飛”現象較為普遍。無人機的發展大大促進了我國經濟社會的發展，隨之而來的安全問題需要引起重視。在未來的實踐研究中，我希望能夠通過不同的方法對無人機不安全事件進行量化的分析，從而得出相關無人機系統的漏洞，追源找到無人機發生事故的根原因并且對無人機進行改進。另一方面，希望從事無人機法規制度研究的航管前輩能夠依靠以上的各國對無人機的分類規劃，得出適應我國國情的無人機分類標準以及相關法規制度，同時也是我下一步準備研究的內容。