無人機(jī)全空域飛行影響因素探討

陳曦

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

關(guān)鍵詞：無人機(jī)；全空域飛行；分類管理；感知規(guī)避能力；故障診斷

一、無人機(jī)全空域飛行影響因素分析

（一）無人機(jī)使用分類管理

無人機(jī)分類管理是實現(xiàn)其全空域飛行最重要的一環(huán)。因為從減少成本的角度講，不同種類和體積的無人機(jī)對應(yīng)不同的目標(biāo)，所以不同的無人機(jī)擁有不同的技術(shù)水平，在裝載的能力上也存在差異。那么對無人機(jī)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(jī)，就有相對應(yīng)的安全設(shè)計，適合其在相應(yīng)空域飛行。

美國根據(jù)無人機(jī)的飛行空域?qū)⒕哂胁煌褂锰攸c的無人機(jī)分為6個類型。第一類飛行空域在6000-20000m之間，這類無人機(jī)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(nèi)，一般是重點機(jī)場的周邊，這類無人機(jī)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(xué)員的級別。第三類飛行空域在1200m內(nèi)，是次要機(jī)場，這類無人機(jī)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(xué)員的級別。第四類飛行空域在800m內(nèi)，這類無人機(jī)在飛行過程中需要保持通信，最好是雙向通信，在跑道的區(qū)域要提供間隔信息，對飛行員的要求是，他們必須要有學(xué)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(jī)在飛行過程中不需要對VFR保持通信，不需要申請準(zhǔn)入，也不需要提供信息，對飛行員的要求是，他們必須要有學(xué)員的級別。第六類飛行空域是非管制的區(qū)域，這類無人機(jī)不需要保持通信，不需要申請準(zhǔn)入，也不需要提供信息，對飛行員的要求是，他們必須要有學(xué)員的級別。

那么根據(jù)以上分析，基于我國的情況，我們應(yīng)該對無人機(jī)的運行權(quán)和適航標(biāo)準(zhǔn)明確起來，比如，可以采用以下分類對無人機(jī)在實際空管中的飛行進(jìn)行規(guī)范。一是三類無人機(jī)，該類無人機(jī)的感知能力和規(guī)避能力強(qiáng)，它的飛行區(qū)域是全空域，遵守的法規(guī)與有人機(jī)一致，適用的任務(wù)是超視距飛行。二是二類無人機(jī)，該類無人機(jī)適用的任務(wù)是執(zhí)行特殊任務(wù)，在這種特殊任務(wù)所處的特殊環(huán)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(jī)，該類無人機(jī)適用的任務(wù)是目視飛行，它是一種類似無線電控制模型的無人機(jī)，有操縱人員飛行取證的要求。

飛行員綜合資質(zhì)評價和無人機(jī)的適航認(rèn)證，都是無人機(jī)全空域飛行的必要條件，這些分類的標(biāo)準(zhǔn)在根據(jù)空管以及現(xiàn)有飛行規(guī)則要求，不同的鏈路和機(jī)載設(shè)備對應(yīng)著不同的要求，這些不同的要求構(gòu)成了無人機(jī)的分類標(biāo)準(zhǔn)。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(yōu)于有人機(jī)。

（二）感知能力和規(guī)避能力

和有人機(jī)相比，有人機(jī)能夠避免在空中碰撞，是因為有雷達(dá)技術(shù)、應(yīng)答機(jī)以及飛機(jī)員的視覺感受，而無人機(jī)的防碰撞機(jī)制是通過技術(shù)來實現(xiàn)感知、規(guī)避航行過程中可能出現(xiàn)的障礙。但是就目前而言，無人機(jī)的模擬演練一般是通過在地面操作完成，又或者是完成預(yù)先就確定好的任務(wù)，這種方式對于無人機(jī)掌握良好的感知能力和規(guī)避能力效用不高。而要實現(xiàn)無人機(jī)的全空域飛行就必須要求它有良好的感知能力和規(guī)避能力。同時，應(yīng)要求無人機(jī)在保持與其它飛機(jī)距離的能力上和有人機(jī)相差無幾。最后，為了使無人機(jī)和其它飛機(jī)或者障礙物的距離保持在一定范圍內(nèi)，使其感知和規(guī)避能力提高到一定水平，需要按照要求完成正確機(jī)動，同時自動監(jiān)視技術(shù)、沖突實時監(jiān)測技術(shù)和語音轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)是至關(guān)重要的技術(shù)。

（三）故障診斷、容錯和自我修復(fù)能力

無人機(jī)全空域飛行時會因為各種原因發(fā)生問題，所以自身的故障診斷、容錯和自我修復(fù)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(xiàn)在哪些方面呢？

一是能夠把無人機(jī)飛行過程中的問題和故障監(jiān)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(jī)飛行系統(tǒng)不確定，并且具有非線性的情況下，具有有效的魯棒自適應(yīng)能力；三是能夠利用無人機(jī)自身正常部件有效補償發(fā)生故障的部件，控制重構(gòu)能得以實現(xiàn)的能力；四是能夠在發(fā)生故障時利用鏈路的支持，快速準(zhǔn)確地向地面控制站發(fā)送無人機(jī)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(dá)給操縱人員，為他們提供有效的指導(dǎo)的能力；六是能夠利用無人機(jī)自主維護(hù)診斷使系統(tǒng)本身的高效維護(hù)得以保障。

二、結(jié)語

從當(dāng)前無人機(jī)的發(fā)展趨勢來看，它在社會多領(lǐng)域多行業(yè)里將發(fā)揮著越來越重要的作用，提供越來越廣泛的應(yīng)用。無人機(jī)的發(fā)展必須以它能夠安全、可靠地完成任務(wù)，并且能夠進(jìn)行全空域飛行為條件。通過前文的分析，我們應(yīng)當(dāng)從影響無人機(jī)全空域飛行的影響因素入手，有效減少無人機(jī)和民用飛機(jī)之間的相互影響，使無人機(jī)的技術(shù)水平得以提升，離全空域飛行的目標(biāo)更近一步。

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