無(wú)人機(jī)低空域安全飛行管理概述

解萌

（93420部隊(duì)飛行管制室，河北石家莊 050000）

0.引言

無(wú)人機(jī)整體的性能更適合我國(guó)當(dāng)前社會(huì)的發(fā)展前景，而且無(wú)人機(jī)對(duì)于空中區(qū)域的安全飛行性要求不是很高。雖然近年來(lái)隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，相應(yīng)的安全要求有一定的提升，但是根據(jù)無(wú)人機(jī)的任務(wù)量和可承受性來(lái)看，在空中領(lǐng)域無(wú)人機(jī)一直都有著較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。而且無(wú)人機(jī)可以搭載，如果想要確保無(wú)人機(jī)在低空領(lǐng)域內(nèi)安全飛行，不僅要提高無(wú)人機(jī)自身的安全，還要注意建立起合適的空中管理機(jī)制，才能夠確保無(wú)人機(jī)在相同的空間區(qū)域內(nèi)安全飛行。

1.無(wú)人機(jī)安全性

近年來(lái)隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，無(wú)人機(jī)在各個(gè)方面的應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛，尤其是在商業(yè)環(huán)境當(dāng)中，根據(jù)美國(guó)相關(guān)部門(mén)的預(yù)測(cè)，可以看出在2020年以前將會(huì)簽署15000架無(wú)人機(jī)，這就需要建立起相應(yīng)的無(wú)人機(jī)共享飛躍的需求。因?yàn)闊o(wú)人機(jī)在使用和訓(xùn)練的過(guò)程中都需要到低空域飛行，如果缺乏相應(yīng)的交通管理，無(wú)人機(jī)整體的作用會(huì)受到很大的限制，而且也會(huì)影響無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的健康發(fā)展。所以說(shuō)相關(guān)負(fù)責(zé)人員對(duì)于無(wú)人機(jī)自身的安全性能一定要重視起來(lái)，就我國(guó)目前無(wú)人機(jī)的實(shí)際發(fā)展情況來(lái)看，無(wú)人機(jī)還不能夠和人機(jī)共同享有同一片天空，但是在一定的條件下，無(wú)人機(jī)卻可以進(jìn)入到非隔離空域中進(jìn)行飛行，該如何做好無(wú)人機(jī)自身的安全管理工作，就需要相關(guān)部門(mén)人員提高重視程度。

1.1 自身安全性

如果想要確保無(wú)人機(jī)在第一空域的飛行安全，首先要保障無(wú)人機(jī)自身的安全性，所以說(shuō)相關(guān)負(fù)責(zé)人員對(duì)于無(wú)人機(jī)自身的安全性能一定要提高重視程度。無(wú)人機(jī)自身的安全性由它的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)以及設(shè)備性能來(lái)決定，除此以外還受到周?chē)h(huán)境的影響，和成本之間也有非常重要的聯(lián)系。如果無(wú)人機(jī)周?chē)娘w行環(huán)境過(guò)于惡劣，就會(huì)影響到無(wú)人機(jī)自身的安全性，從成本角度來(lái)看，如果在制造原料上使用較低成本制造材料，質(zhì)量也就會(huì)大打折扣，所制造出來(lái)的無(wú)人機(jī)安全性也就會(huì)比較低。根據(jù)市場(chǎng)的相關(guān)研究可以得出很多無(wú)人機(jī)之所以會(huì)出現(xiàn)安全事故，30%以上的原因都是發(fā)動(dòng)機(jī)和控制模板出現(xiàn)故障，而無(wú)人機(jī)的導(dǎo)航系統(tǒng)和飛行系統(tǒng)，也可以影響到無(wú)人機(jī)自身的安全[1]。就我國(guó)目前無(wú)人機(jī)行業(yè)整體的發(fā)展情況來(lái)看，導(dǎo)航系統(tǒng)和飛行系統(tǒng)是影響無(wú)人機(jī)自身安全性的第二大因素。由于很多無(wú)人機(jī)在空中滯留的時(shí)間比較長(zhǎng)，而且還會(huì)被放到一些比較危險(xiǎn)的環(huán)境當(dāng)中執(zhí)行任務(wù)，這也是導(dǎo)致無(wú)人機(jī)出現(xiàn)故障的主要原因之一。無(wú)人機(jī)按照預(yù)定的航線飛行，取決于無(wú)人機(jī)自身的精確程度，操作人員對(duì)于飛行的控制程度，還有周?chē)艌?chǎng)環(huán)境的影響。如果想要防止無(wú)人機(jī)在低空域發(fā)生事故，就要從自身安全性入手，盡量規(guī)避這些能夠?qū)o(wú)人機(jī)安全性產(chǎn)生影響的因素，尤其是在軟件控制和傳感器系統(tǒng)方面，要注意提高安全性，才能夠確保無(wú)人機(jī)的有效飛行。

1.2 全空域飛行

如果無(wú)人機(jī)進(jìn)入到非隔離空域中進(jìn)行飛行，就會(huì)和其他的無(wú)人機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)的交通管理問(wèn)題，就我國(guó)目前市場(chǎng)的實(shí)際發(fā)展情況來(lái)看，針對(duì)無(wú)人機(jī)的交通管理一直都沒(méi)有明確的規(guī)定。在美國(guó)雖然已經(jīng)建立起了無(wú)人機(jī)與有人飛機(jī)碰撞的機(jī)制，但是并沒(méi)有達(dá)到無(wú)人機(jī)飛行空域的安全需求，而且根據(jù)歐洲市場(chǎng)的實(shí)際調(diào)研情況來(lái)看，大多數(shù)國(guó)家都正在向無(wú)人機(jī)低空域飛行管理中投入大量的精力。全空域飛行是無(wú)人機(jī)與有人機(jī)產(chǎn)生交通事故的主要原因之一，但是在一些特定的場(chǎng)景下，無(wú)人機(jī)需要到全空域中執(zhí)行任務(wù)，不能只局限于低空域飛行，這就會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)相撞的事故發(fā)生。而且就我國(guó)當(dāng)前市場(chǎng)的實(shí)際發(fā)展情況來(lái)看，全空域的無(wú)人機(jī)飛行似乎更受到部門(mén)的重視，在未來(lái)的發(fā)展中全空域飛行也會(huì)影響到無(wú)人機(jī)整體的發(fā)展，所以說(shuō)如果想要確保無(wú)人機(jī)的安全性，首先要確保全空域飛行的安全性。在地空域飛行的過(guò)程中，也有可能會(huì)遇到一些其他的安全事故，相關(guān)負(fù)責(zé)人員對(duì)這一情況一定要提高重視程度。軍用無(wú)人機(jī)運(yùn)行模式主要集中在數(shù)據(jù)鏈，缺失和發(fā)生相撞事故導(dǎo)致的外部損傷的情況下，來(lái)探究無(wú)人機(jī)的飛行情況，國(guó)內(nèi)的無(wú)人機(jī)在開(kāi)展全空域飛行時(shí)都會(huì)獲得臨時(shí)批準(zhǔn)，并且對(duì)于飛行的空域也有一定程度上的限制。這就會(huì)導(dǎo)致無(wú)人機(jī)缺乏相應(yīng)的研究和使用，在未來(lái)的發(fā)展中，無(wú)人機(jī)的應(yīng)用范圍會(huì)越來(lái)越廣泛，如果想要進(jìn)一步推動(dòng)無(wú)人機(jī)的發(fā)展，就要明確無(wú)人機(jī)自身的安全性能問(wèn)題。

2.無(wú)人機(jī)低空域安全飛行安全管理措施

2.1 分類(lèi)管理

由于無(wú)人機(jī)成本的影響和無(wú)人機(jī)用途的不同需要不同類(lèi)型的無(wú)人機(jī)，對(duì)于大小和重量的需求不同，而且對(duì)于無(wú)人機(jī)自身設(shè)備的承載能力以及技術(shù)水平的要求，也存在一定的差異，所以說(shuō)在探究影響無(wú)人機(jī)飛行因素的過(guò)程中，要從安全分類(lèi)角度出發(fā)，對(duì)于大小不同功能不同的無(wú)人機(jī)進(jìn)行分類(lèi)管理，也就是說(shuō)不同等級(jí)的無(wú)人機(jī)具有不同的安全性能設(shè)計(jì)，并且確保該無(wú)人機(jī)能夠在特定的空域飛行。無(wú)人機(jī)的大小以及用途確實(shí)是影響無(wú)人機(jī)飛行區(qū)域的一個(gè)主要因素，如果能夠根據(jù)無(wú)人機(jī)類(lèi)型的不同來(lái)制定出相應(yīng)的飛行區(qū)域，那么不同類(lèi)型的無(wú)人機(jī)在空中就會(huì)盡量減少接觸的機(jī)會(huì)，也就能夠進(jìn)一步避免無(wú)人機(jī)低空域飛行交通事故的發(fā)生，相關(guān)負(fù)責(zé)人員對(duì)于這一問(wèn)題一定要提高重視程度，對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行分類(lèi)管理是提高無(wú)人機(jī)安全性的一個(gè)重要因素[2]。在未來(lái)的發(fā)展中，我國(guó)對(duì)于無(wú)人機(jī)的使用會(huì)越來(lái)越重視，無(wú)人機(jī)也會(huì)有更加廣泛的發(fā)展空間，通過(guò)對(duì)不同種類(lèi)的無(wú)人機(jī)進(jìn)行分類(lèi)管理來(lái)確定合適的飛行空域，也就能夠進(jìn)一步減少無(wú)人機(jī)之間交通事故的發(fā)生，也就才能夠推動(dòng)我國(guó)無(wú)人機(jī)行業(yè)整體的發(fā)展。美國(guó)對(duì)于無(wú)人機(jī)不同類(lèi)型和使用特點(diǎn)的差異制定了6種空域，在這6種空域當(dāng)中，不同類(lèi)型的無(wú)人機(jī)有著不同的飛行范圍，這也就在很大程度上減少了無(wú)人機(jī)的流通量，進(jìn)一步避免了無(wú)人機(jī)安全事故的發(fā)生。

2.2 自主飛行

自主飛行作為無(wú)人機(jī)進(jìn)入低空飛行的基礎(chǔ)，影響自主飛行的主要因素可以分為以下幾個(gè)類(lèi)型，相關(guān)負(fù)責(zé)人員根據(jù)對(duì)于這些因素的分析和整理就可以進(jìn)一步提出確保無(wú)人機(jī)低空域飛行安全的有效策略，也就能夠進(jìn)一步推動(dòng)無(wú)人機(jī)低空飛行領(lǐng)域的發(fā)展建設(shè)。

2.2.1 自主導(dǎo)航與控制

在無(wú)人機(jī)進(jìn)入全空域飛行的過(guò)程中，自主導(dǎo)航與控制是無(wú)人機(jī)安全飛行的必要條件，如果想要進(jìn)一步加強(qiáng)無(wú)人機(jī)低空領(lǐng)域交通安全，就要注意對(duì)自主導(dǎo)航與控制的重視程度，所謂的自主導(dǎo)航與控制類(lèi)似于智能車(chē)輛的駕駛系統(tǒng)。如果想要確保無(wú)人機(jī)的安全飛行，無(wú)人機(jī)的導(dǎo)航系統(tǒng)和飛行控制系統(tǒng)要具有相應(yīng)的自主能力，包括在遇到緊急情況時(shí)重新自主規(guī)劃路線，并且對(duì)多個(gè)任務(wù)進(jìn)行協(xié)調(diào)工作等。通過(guò)自主導(dǎo)航功能的設(shè)置可以降低無(wú)人機(jī)對(duì)于通信連接的依賴(lài)，從根本上提高無(wú)人機(jī)的生存能力，如果周?chē)沫h(huán)境中出現(xiàn)了任何突發(fā)情況，無(wú)人機(jī)也可以第一時(shí)間根據(jù)突發(fā)情況來(lái)調(diào)整[3]自身的航線以及飛行模式。這不僅可以在一定程度上提高無(wú)人機(jī)任務(wù)的執(zhí)行效率，而且也可以進(jìn)一步提高無(wú)人機(jī)的生存能力，推動(dòng)無(wú)人機(jī)行業(yè)的整體發(fā)展。近年來(lái)我國(guó)的科學(xué)技術(shù)水平有了很大的提高，將其應(yīng)用到無(wú)人機(jī)自主導(dǎo)航與控制的研發(fā)當(dāng)中，可以進(jìn)一步提高無(wú)人機(jī)整體的性能，通過(guò)有效的自主導(dǎo)航與控制，也可以進(jìn)一步避免空中交通事故的發(fā)生。一旦無(wú)人機(jī)出現(xiàn)了相撞事故，通過(guò)自主導(dǎo)航與控制功能也可以重新規(guī)劃路線在事故發(fā)生之前，無(wú)人機(jī)也可以通過(guò)自主導(dǎo)航功能對(duì)航線上的情況進(jìn)行基本的判斷，盡量避免無(wú)人機(jī)相撞事故的出現(xiàn)。

2.2.2 故障診斷與修復(fù)

無(wú)人機(jī)在飛行的過(guò)程中，也有可能由于自身出現(xiàn)故障而導(dǎo)致空中交通事故的發(fā)生，所以說(shuō)在整個(gè)無(wú)人機(jī)飛行的過(guò)程中，相關(guān)負(fù)責(zé)人員不僅要注意周?chē)h(huán)境的變化，還要確保無(wú)人機(jī)自身出現(xiàn)故障能夠及時(shí)進(jìn)行自我修復(fù)，只有這樣才能夠進(jìn)一步確保無(wú)人機(jī)的空中飛行安全性。如果想要進(jìn)一步減少無(wú)人機(jī)空中安全交通事故的發(fā)生，首先要提高無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的容錯(cuò)性，也就是說(shuō)一旦無(wú)人機(jī)的系統(tǒng)出現(xiàn)了問(wèn)題，無(wú)人機(jī)要根據(jù)自身系統(tǒng)采取自我修復(fù)措施或者是向操作人員提出警告，在發(fā)生故障之前給予相應(yīng)的警示，這樣一來(lái)就可以盡量避免交通事故的發(fā)生。除此之外相關(guān)負(fù)責(zé)人員也要注意加強(qiáng)對(duì)于無(wú)人機(jī)系統(tǒng)以及各個(gè)部件的維護(hù)，只有系統(tǒng)處于可維護(hù)可持續(xù)使用的狀態(tài)才能夠讓無(wú)人機(jī)進(jìn)入飛行領(lǐng)域，可以在很大程度上降低空中交通事故的發(fā)生[4]。除此以外，在無(wú)人機(jī)的安全系統(tǒng)中應(yīng)當(dāng)設(shè)置相應(yīng)的自動(dòng)修復(fù)系統(tǒng)，對(duì)于無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中可能出現(xiàn)的一系列問(wèn)題，相關(guān)負(fù)責(zé)人員要有一定的了解，并且通過(guò)有效的自我修復(fù)系統(tǒng)，能夠暫時(shí)性地避免這些問(wèn)題。并和地面的操作人員取得聯(lián)系以后再提出相應(yīng)的解決策略，只有這樣才能夠進(jìn)一步推動(dòng)無(wú)人機(jī)的發(fā)展，確保無(wú)人機(jī)飛行時(shí)能夠有效完成自身的任務(wù)。

2.2.3 空管設(shè)備

無(wú)人機(jī)在飛行的過(guò)程中，不僅要確保和當(dāng)?shù)氐拿窈斤w機(jī)不產(chǎn)生直接接觸，還有當(dāng)?shù)氐能娪蔑w機(jī)以及管制中心的協(xié)調(diào)飛機(jī)等都要避免發(fā)生交通事故。所以說(shuō)相關(guān)負(fù)責(zé)人員一定要提高對(duì)空管設(shè)備的重視程度，適當(dāng)?shù)丶訌?qiáng)空中管理設(shè)備，才能夠進(jìn)一步避免事故的發(fā)生，可以在無(wú)人機(jī)上加裝應(yīng)答機(jī)以及自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)GPS就可以實(shí)時(shí)定位到無(wú)人機(jī)的位置。并且無(wú)人機(jī)也能夠隨時(shí)發(fā)布自身的動(dòng)態(tài)，為操作人員提供相應(yīng)的緊急求助警告，一旦無(wú)人機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題或者是處于出現(xiàn)問(wèn)題的邊緣，盡量讓其他飛機(jī)采取避讓的方式減少事故的發(fā)生[5]。相關(guān)負(fù)責(zé)人員對(duì)于這一問(wèn)題要提高重視程度，通過(guò)有效的空中管理就可以進(jìn)一步避免交通事故的發(fā)生。在空中設(shè)備方面，也要注意加強(qiáng)資金投入，通過(guò)設(shè)置精確監(jiān)控以及加裝設(shè)備等方式來(lái)確保無(wú)人機(jī)在飛行的過(guò)程中能夠盡量避免低空交通安全事故。在未來(lái)的發(fā)展中，我國(guó)對(duì)于無(wú)人機(jī)的發(fā)展只會(huì)越來(lái)越重視，無(wú)人機(jī)也會(huì)更加大批量投入使用當(dāng)中，要完善空中交通管理工作，通過(guò)進(jìn)一步加強(qiáng)空管設(shè)備來(lái)減少空中安全事故的發(fā)生，在針對(duì)無(wú)人機(jī)方面可以通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)以及警告系統(tǒng)等一系列小型設(shè)備來(lái)保證無(wú)人機(jī)的安全性[6]。

2.3 動(dòng)態(tài)任務(wù)規(guī)劃

在無(wú)人機(jī)進(jìn)入低空域飛行的過(guò)程中，要注意做好動(dòng)態(tài)任務(wù)規(guī)劃工作，才能夠盡量避免空中交通安全事故的發(fā)生，相關(guān)的無(wú)人機(jī)負(fù)責(zé)人要注意采取任務(wù)模式作為無(wú)人機(jī)初始的飛行模式，再參考制定出詳細(xì)的規(guī)劃路線，并且在規(guī)劃路線中添加好合適的約束條件以及任務(wù)指標(biāo)，再根據(jù)無(wú)人機(jī)實(shí)際的任務(wù)情況來(lái)修正計(jì)劃，只有這樣才能夠確保無(wú)人機(jī)在飛行的過(guò)程中減少事故發(fā)生的概率。而且通過(guò)動(dòng)態(tài)任務(wù)規(guī)劃也可以盡量平衡無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中所產(chǎn)生的一系列不確定因素，降低事故發(fā)生的概率。有效的動(dòng)態(tài)任務(wù)規(guī)劃也可以更好地迎合實(shí)際的無(wú)人機(jī)飛行情況，在低空飛行的過(guò)程中，無(wú)人機(jī)會(huì)遇到一些突發(fā)情況，以至于出現(xiàn)安全事故的情況，而通過(guò)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)任務(wù)規(guī)劃，可以降低這些突發(fā)事件對(duì)于無(wú)人機(jī)自身的影響，確保無(wú)人機(jī)在低空域飛行的過(guò)程中可以按照既定的路線飛行，從根本上減少事故發(fā)生的概率相關(guān)[7]。相關(guān)負(fù)責(zé)人員對(duì)于這一措施要提高重視程度，因?yàn)閯?dòng)態(tài)任務(wù)規(guī)劃不僅可以做好相應(yīng)的交通管理工作，而且也可以進(jìn)一步提高無(wú)人機(jī)任務(wù)完成的概率，推動(dòng)整個(gè)無(wú)人機(jī)行業(yè)的發(fā)展，幫助無(wú)人機(jī)在未來(lái)的行業(yè)發(fā)展中打下基礎(chǔ)。

3.結(jié)語(yǔ)

無(wú)人機(jī)低空安全飛行管理可以分為2大部分，第一部分首先要明確無(wú)人機(jī)的安全性，第二部分要注意明確無(wú)人機(jī)在低空安全飛行管理中的影響因素，相關(guān)負(fù)責(zé)人員要從分類(lèi)管理和自主飛行以及動(dòng)態(tài)任務(wù)規(guī)劃幾個(gè)方面入手，明確影響無(wú)人機(jī)低空安全飛行的因素，根據(jù)相應(yīng)的因素制定出有效的飛行管理政策。在未來(lái)的發(fā)展中，無(wú)人機(jī)的應(yīng)用范圍會(huì)越來(lái)越廣泛，如果想要進(jìn)一步發(fā)揮出無(wú)人機(jī)的作用，就要注意在低空域建立安全的飛行管理制度，并且明確影響無(wú)人機(jī)安全飛行的因素，推動(dòng)無(wú)人機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展。