輕小型無人機的碰撞安全挑戰(zhàn)及對策

劉小川，郭亞周，張永杰

1.中國飛機強度研究所結(jié)構(gòu)沖擊動力學(xué)航空科技重點實驗室，陜西省 西安市 710065

2.無人機公共安全聯(lián)合實驗室,陜西省 西安市 710065

3.西北工業(yè)大學(xué)，陜西省 西安市 710065

我國民用無人機技術(shù)和無人機產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，在個人娛樂、農(nóng)林植保、物流、巡檢、安防、測繪等領(lǐng)域獲得深度應(yīng)用，涌現(xiàn)了一批優(yōu)勢企業(yè)，已是中國制造一張亮麗的名片。在無人機深度應(yīng)用，豐富人們生活改變行業(yè)模式的同時，其安全性問題特別是碰撞安全問題日益凸顯，碰撞傷人、損物的事件頻發(fā)，在引爆媒體的同時也成為公眾的關(guān)注焦點，國外已經(jīng)全面開展相關(guān)研究和標(biāo)準(zhǔn)制定工作，意欲搶占先機，我國的管理部門、從業(yè)者和科研機構(gòu)應(yīng)有何種作為，是本文關(guān)注的重點。本文從無人機安全體系的構(gòu)建，碰撞安全或被動安全的定義出發(fā)，探討了輕小型無人機輕小型無人機的碰撞安全挑戰(zhàn)，并提出了相關(guān)的對策建議。

近年以來，我國民用無人機技術(shù)和無人機產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，而輕小型無人機與消費者需求和工業(yè)需求緊密連接，在個人娛樂、農(nóng)林植保、物流、巡檢、安防、測繪等領(lǐng)域獲得深度應(yīng)用，涌現(xiàn)出一批明星企業(yè)和明星產(chǎn)品，成為中國制造一道亮麗的名片。

我國在《無人機駕駛航空器飛行管理暫行條例》中以重量標(biāo)準(zhǔn)為指標(biāo)，綜合無人機的其他性能指標(biāo)，將無人機規(guī)劃為微型、輕型、小型、和大型無人機，其中輕小型無人機主要指的是空機重量不大于15kg，最大起飛總量不大于25kg的無人機。

雖然輕小型無人機的技術(shù)復(fù)雜度和系統(tǒng)復(fù)雜度難以比擬有人飛機，但其作為飛行器的基本屬性決定了其也必須遵循適航性(即適于安全飛行)的要求，以保證公眾的安全需求獲得滿足。引申開來，民用航空器的適航性是指航空器能在預(yù)期環(huán)境中安全飛行(包括起飛和著陸)的固有特性，這種固有特性需要在設(shè)計和制造階段來實現(xiàn)，并在后續(xù)使用中通過合適的維護和維修而持續(xù)保持。

圖1 歐洲“U-Space”空域藍圖對無人機特別是市區(qū)內(nèi)的無人機安全完全融入歐洲空域內(nèi)

由于行業(yè)的發(fā)展速度大大超出了預(yù)期，適航性標(biāo)準(zhǔn)制定滯后，隨著無人機的深度應(yīng)用，特別是在城市公共空間的深度應(yīng)用，各類負面案例的發(fā)生也不斷引發(fā)輿論的關(guān)注，主要聚焦在兩大方面：

國家安全方面：近年來頻繁發(fā)生無人機侵入敏感空域事件，如飛近黨政軍重要目標(biāo)，應(yīng)用無人機開展非法測繪等，特別是國外已發(fā)生了利用小型多旋翼無人機進行恐怖襲擊的案例，由于輕小型無人機的低速和低敏感性，難以有效探測，現(xiàn)有攻擊模式下的連帶損傷也是需要考慮的重點問題，對低空安防提出了巨大的挑戰(zhàn)；

公共安全方面：媒體上報道的無人機墜落、飛行傷人損物事件不枚勝舉，各地已出臺各種無人機管控政策，特別是要求在人員密集場所如集會現(xiàn)場、交通樞紐等嚴禁無人機的使用，由于無人機保有量大，且大量無人機并沒有在管控平臺上注冊，還存在大量的航模特征入門級無人機，要求重大活動、重大集會時必須采取有效的低空管控措施，以避免公對地面人員傷害和財產(chǎn)損失。

圖 “黑飛”無人機威脅民航客機安全，機場周圍開始相繼布置電子圍欄來圍阻機場周圍的無人機

無人機作為現(xiàn)代立體交通運輸領(lǐng)域的新來者，如何有效融入已有體系并向公眾表達其安全性，是這個行業(yè)參與者都應(yīng)思考的問題。與每個成熟的行業(yè)發(fā)展路徑一樣，適度的監(jiān)管、行業(yè)的自治、技術(shù)的推動都是關(guān)鍵因素，但無論從哪個角度，都不應(yīng)把無人機視作毒蛇猛獸和冒險家的樂園。

無人機安體系建設(shè)思路：其他行業(yè)的一些做法

雖然預(yù)測模型各異，但行業(yè)的共識是無人機極有可能成為下一個對國民經(jīng)濟帶動能力與汽車產(chǎn)業(yè)相當(dāng)?shù)男屡d產(chǎn)業(yè)，但在加強積極監(jiān)管的大背景下，改如何統(tǒng)一各方力量共同推進有序發(fā)展呢？回顧汽車發(fā)展史，可能對無人機行業(yè)的發(fā)展也有一定的啟示。

1769年，法國人居紐制造了世界上第一輛蒸汽驅(qū)動三輪汽車。1831年，美國人哥德史沃奇將一臺蒸汽汽車投入運輸，提供有規(guī)律的運輸服務(wù)(15km路程，耗時45min)。此后倫敦街頭也出現(xiàn)了蒸汽驅(qū)動公共汽車，這種車比現(xiàn)在的筑路用的壓道機還重，速度又低，常常撞壞未經(jīng)鋪修的路面，引起各種事故。市民們當(dāng)時曾呼吁取締這種汽車。為此英國制訂了所謂的“紅旗法規(guī)”，具有諷剌意味的是，由于這條法規(guī)的實施，使得英國后來在制造汽車的起步上大大落后于其它工業(yè)國家。

1885年德國工程師卡爾.苯茨制成了第一輛苯茨專利機動車，該車為三輪汽車，采用一臺兩沖程單缸0.9hp的汽油機，此車具備了現(xiàn)代汽車的一些基本特點，例如火花點火、水冷循環(huán)、鋼管車架、鋼板彈簧懸架、后輪驅(qū)動前輪轉(zhuǎn)向和制動手把等，由此人類社會開始進入汽車時代。

但是汽車大規(guī)模應(yīng)用后，也誘發(fā)了很多新問題(與當(dāng)前無人機大規(guī)模應(yīng)用遭遇的問題相類似)，例如隨著城市運轉(zhuǎn)的提速，較慢的行人、稍快的馬車與快速的汽車之間如何分配路權(quán)，汽車如何向公眾闡述其安全性、以及如何通過技術(shù)措施保證新體系的有效運行成了擺在汽車行業(yè)發(fā)展前的大問題。

最早的交通燈原型誕生于英國，是有人值守的煤氣燈，目的是為了防止馬車扎人，這盞燈的歷史只有23天，中斷的原因是煤氣燈突然爆炸使一位警察殉職，直到1914年，克里夫蘭市才率先在街道中恢復(fù)交通信號燈，當(dāng)然這回是電燈了。

因此我們知道現(xiàn)代的以汽車為核心的地面交通體系是通過4大系統(tǒng)保證安全的：

一是被動安全系統(tǒng)：如我們熟知的新車安全評定如CNCAP等，目的就是為了評價汽車在典型場景下保護車內(nèi)乘客和避免車外行人不受致命傷害的能力，這已經(jīng)是新車推向市場前必須完成的測試項目，而諸如安全帶、安全氣囊、保險杠等也是現(xiàn)代汽車的標(biāo)配。

二是主動安全系統(tǒng)：汽車通過主動控制措施，通過各類傳感器，在超車、倒車、換道、大霧、雨天等易發(fā)生危險的情況下，向駕駛員提供汽車周圍必要的信息，并可自動采取措施，有效防止事故發(fā)生，還可以對駕駛員和車輛進行監(jiān)測控制。例如ABS，EBD，TCS，LDWS、高位剎車燈，前后霧燈，后窗除霧等都是主動安全設(shè)計。

三是法律法規(guī)系統(tǒng)：我們都知道汽車要在交管所取得號牌并登記，行駛要遵守各種交通信號標(biāo)識的指引，汽車駕駛員也要經(jīng)過培訓(xùn)取得駕駛資格，違反交通法規(guī)后也會面臨各類處罰。

四是運行支持系統(tǒng)：汽車使用說明書都會向使用者說明所購買產(chǎn)品的特性，可以行駛的道路、需要加什么樣的燃料、行駛多場時間要保養(yǎng)、各類配件的使用壽命等，并往往建議前往授權(quán)的4S店接受正規(guī)服務(wù)，以確保車輛處在最佳使用狀態(tài)。

無人機安全體系建設(shè)與研究的重點

回到輕小型無人機的話題，也可以從四大安全系統(tǒng)的角度對其安全性是否得到滿足給出一定的判斷，不應(yīng)否認在確保其安全運行的四大領(lǐng)域，各方已開展了大量工作，并取得了一定的成效。

主動安全：隨著飛行控制技術(shù)的不斷完善，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

電子圍欄

由于主動避障具有一定的場景適用性，因此對于有些特殊場景來說，在現(xiàn)有的主動避障體系下就不再適用了，于是在某些重要的區(qū)域電子圍欄便應(yīng)運而生。

電子圍欄，通俗意義上來說就是在機場等場景下安裝一臺干擾無人機信號的機器，開啟在其有效半徑范圍內(nèi)的無人機會無法接受指令，并且失去圖像傳送和鏈接功能，只能按照自帶的GPS系統(tǒng)自動原路返回地面。這也是機場等其他重要場景下為了防止無人機“黑飛”而引發(fā)重大的飛行安全事故而采取的安保措施。為此，杭州蕭山國際機場還專門編制了《杭州蕭山國際機場凈空保護區(qū)內(nèi)無人機等升空物體防控工作方案》。

主動避障

主動避障，即通過智能技術(shù)來使得無人機自主躲避障礙物，從而達到避免發(fā)生碰撞安全事故的目的。在輕小型無人機的諸多技術(shù)中，避障能力是其中的關(guān)鍵技術(shù)之一，現(xiàn)在避障技術(shù)幾乎是輕小型無人機的必備系統(tǒng)技術(shù)。主動避障集感知、自主決策與合理回歸路線為一體，在一定程度上避免了對周圍人員財產(chǎn)的損害。

航路規(guī)劃

無人機航路規(guī)劃技術(shù)是在已有的特定約束條件下，尋找從起始點到目標(biāo)點并滿足無人機性能指標(biāo)的最優(yōu)或可行的航路，具有較高的自主性，其中包括環(huán)境信息、飛行約束、航路目標(biāo)以及航路規(guī)劃器四個部分。在地面控制站的指揮下實現(xiàn)自主飛行，無人機甚至能夠?qū)崟r計算和優(yōu)化航路規(guī)劃，從而保障了無人機的安全飛行。

云端注冊

云端注冊主要是通過國家管理機構(gòu)對無人機駕駛員進行集中管理，頒發(fā)有效的駕駛證書，從而通過管理層面來從終端對無人機飛手進行限制，同時能夠在云端對無人機的飛行狀態(tài)和數(shù)據(jù)進行實時統(tǒng)計。保障了大部分無人機的正常狀態(tài)下的飛行安全。

法律法規(guī)：輕小型無人機的安全問題不僅引起了公眾的關(guān)注，同時也引起了國家相關(guān)部門的高度重視，目前國務(wù)院及各部委圍繞無人機產(chǎn)業(yè)發(fā)展和安全監(jiān)管，出臺了一系列的規(guī)章和政策，其中2018年5月，民航局發(fā)布了《民用無人駕駛航空器經(jīng)營性飛行活動管理辦法(暫行)》，其中規(guī)定了最大空機重量為250g以上的無人機的經(jīng)營活動需要取得經(jīng)營許可，2019年1月4日，我國民航司發(fā)布了《輕小型無人機運行規(guī)定》修訂稿的征求意見通知，以大數(shù)據(jù)和“互聯(lián)網(wǎng)+”為依托，對低、慢、小無人機運行實施放管結(jié)合的細化分類管理，進一步維護輕小型無人機的飛行秩序，確保其運行安全；適航司在1月23日印發(fā)了《基于運行風(fēng)險的無人機適航審定指導(dǎo)意見》(民航適發(fā)[2019]3號)；2月1日飛標(biāo)司、適航司、空管辦又聯(lián)合下發(fā)了咨詢通告《特定類無人機試運行管理規(guī)程(暫行)》(編號：AC-92-2019-01)。從無人機法規(guī)政策的發(fā)布數(shù)量和頻率來看，我國對于輕小型無人機的安全管理和飛行秩序極為重視，對于更多適用性和符合性的管理規(guī)章的建立具有較大需求。

運營支持：目前各大無人機廠商公司在消費者購買無人機之后會提供較為完備的用戶指導(dǎo)手冊，讓消費者對于無人機的性能、無人機的使用環(huán)境和使用要求有較為全面的認知，同時也會提供相應(yīng)的技術(shù)支持。除此之外廠家還給出了針對不同機型無人機的維修服務(wù)項目，對不同次數(shù)的無人機維修費用進行分級，使得用戶的每一份錢都能夠花在刀刃上，也能夠一定程度上排查無人機的飛行安全隱患，保障無人機的安全飛行。

容易被忽視的關(guān)鍵環(huán)節(jié)：無人機被動安全

作為平臺結(jié)構(gòu)和運行基礎(chǔ)的被動安全，相較于其他方面卻有所忽視。但是沒有人能夠保證無人機永遠可靠，永遠不出問題，也無法保證不會出現(xiàn)不符合無人機飛行規(guī)定的無意或者惡意“黑飛”現(xiàn)象，而被動安全則是在無人機主動安全性設(shè)計措施失效和其他碰撞難以避免的場景下，盡可能能的減少無人機的公共安全威脅，是無人機安全設(shè)計的底線，同時也是無人機公共安全管理制度制定的出發(fā)點，因此對于無人機的被動安全的研究是無人機安全評估、設(shè)計和管控的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。

無人機平臺被動安全的實質(zhì)是通過材料的選用、工藝的選擇、強度剛度的匹配、系統(tǒng)重量的布置，在平臺各類主動安全措施失效的情況下，最大限度的減少被碰撞對象的損傷。

無人機被動安全主要從無人機的結(jié)構(gòu)出發(fā)，關(guān)注的是在無人機在碰撞不可避免的發(fā)生之后，應(yīng)該如何最大程度的減少無人機碰撞傷害，即不傷害被撞擊對象，又能夠在一定程度上保證無人機下一步的正常使用和可維修性。

對于輕小型無人機結(jié)構(gòu)被動安全，從其用途(個人用途、城市環(huán)境下的物流等)和使用特點出發(fā)(低空、慢速)，以下三類場景需要我們重點關(guān)注。

無人機跌落撞擊地面人員/財產(chǎn)

當(dāng)無人機因自身系統(tǒng)不可靠“炸機”或遭遇惡劣天氣、復(fù)雜使用環(huán)境等因素，從其正常飛行高度跌落(一般在200m以下)，僅考慮其跌落勢能(以2kg無人機從20m高跌落，其勢能為392J)，如果跌落撞擊行人頭部(跌落主要考慮頭部和肩部傷害)，在無人機結(jié)構(gòu)平臺沒有考慮撞擊過程的能量耗散問題的前提下，撞擊動能的較大部分將被人體吸收，將有極大可能導(dǎo)致嚴重傷害。

圖3 無人機在飛行狀態(tài)失控狀態(tài)下砸向地面的汽車，風(fēng)擋在撞擊后碎裂

圖 日前已有相關(guān)載人客機險些撞上失控?zé)o人機案例

無人機飛行狀態(tài)撞擊地面人員/財產(chǎn)

圖4 國外研究機構(gòu)進行的無人機碰撞安全性評估實驗

當(dāng)無人機穿越飛行，特別是在城市人員密集環(huán)境穿越飛行時，有可能直接撞擊人員和地面物體，輕小型無人機的飛行速度一般在20m/s左右，以2kg無人機為例，撞擊動能為400J，如果撞擊人體，主要影響區(qū)為頭部、面部和上軀干，也將有極大概率導(dǎo)致嚴重傷害(歐盟規(guī)定動能超過80J的無人機禁止穿越人體飛行)。

無人機飛行撞擊其他飛行器

尤其嚴重的是與有人航空器的撞擊問題，日前大疆公司就美國相關(guān)研究提出了嚴正抗議，出發(fā)點就是認為研究者夸大了威脅程度，對其商譽造成了不利影響。國內(nèi)相關(guān)研究者力圖通過與鳥撞的相關(guān)性對比建立某種安全聯(lián)系，但不因忽視的是，相對與飛鳥，無人機具有3種典型特征：(1)飛行路徑的可控性(飛鳥的飛行具有一定的隨機性，無法主動避讓飛機)；(2)態(tài)勢感知能力(來源于系統(tǒng)分發(fā)的航路信息，飛鳥可不具備)；(3)結(jié)構(gòu)特征的可設(shè)計性(飛鳥的構(gòu)成是天生的，羽毛、骨骼、血肉的組合不可能輕易改變)。這是研究無人機與航空器碰撞風(fēng)險必須要考慮的因素。

無人機被動安全評估方法研究的進展

目前被動安全領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)研究在一定程度上滯后于輕小型無人機行業(yè)的發(fā)展步伐，也正是由于缺少相關(guān)的數(shù)據(jù)支撐，使得無人機標(biāo)準(zhǔn)、管理法規(guī)等的制定工作遇到不少困難，具體表現(xiàn)為輕小型無人機碰撞風(fēng)險因素尚未充分識別、碰撞損傷判據(jù)和損傷等級的劃分有待明確、碰撞安全驗證與評估的能力不夠完善等。

國外方面，由于無人機被動安全評估是一項集成性的系統(tǒng)工程，因此2016年美國FAA、弗吉尼亞大學(xué)、新加坡南洋理工大學(xué)相繼開展了無人機碰撞安全性研究項目，進行了關(guān)于無人機應(yīng)用場景分析和風(fēng)險評估準(zhǔn)則的研究，得出了不同應(yīng)用場合下無人機最有可能造成的傷害類型，并且基于技術(shù)層面的研究數(shù)據(jù)有根據(jù)性的對每種傷害給出了相應(yīng)無人機的類別、速度和高度。日前，歐盟EASA同樣啟動了無人機被動碰撞安全性研究，并提交發(fā)布了項目可行性報告。

國內(nèi)方面，目前無人機相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)章大部分都是以國外相關(guān)的研究工作為部分指標(biāo)來制定，而中國作為無人機制造和消費大國，根據(jù)自身的研究成果，進而制定更加符合中國無人機市場國情的規(guī)章顯得尤為迫切和重要。

圖5 強度所開展無人機與人員碰撞安全測試

圖 無人機通過裝降落傘裝置來防止“炸機”跌落

基于這種研究現(xiàn)狀和需求，國內(nèi)有研究機構(gòu)開始逐步開展輕小型無人機被動碰撞安全的研究工作，其中以中國飛機強度研究所牽頭的團隊走在了國內(nèi)研究前列，強度所于2017年末聯(lián)合深圳市大疆創(chuàng)新科技有限公司、西安京東無人機研發(fā)部、西北工業(yè)大學(xué)等在無人機研發(fā)、產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品以及學(xué)術(shù)研究具有較大話語權(quán)的單位組建了一支研究團隊。該團隊通過聚焦地面人員、高價值目標(biāo)物等碰撞對象，通過專業(yè)的航空強度驗證、評估技術(shù)，采用大量的實驗做先行驗證，結(jié)合數(shù)值仿真分析方法來揭示碰撞條件對碰撞對象損傷的影響關(guān)系，從而建立碰撞對象的損傷等級劃分準(zhǔn)則，理清輕小型無人機安全使用的邊界，給出安全性評價的方法、平臺和判據(jù)，為輕小型無人機的安全使用和監(jiān)管提供數(shù)據(jù)支撐。強度所已經(jīng)進行了兩期實驗測試與驗證工作，目前正在穩(wěn)步開展第三期研究工作，最終將基于研究工作形成輕小型無人機碰撞安全性設(shè)計、分析、驗證和評估相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，為無人機安全性相關(guān)的法律法規(guī)制定提供可靠數(shù)據(jù)。

除了輕小型無人機地面碰撞研究，民航上海航空器適航審定中心聚焦空中運輸機、客機等飛行器牽頭開展了民用輕小型無人機與空中飛行器的碰撞試驗研究。該團隊于2017年底在航空工業(yè)航宇襄北試驗基地進行了輕小型無人機與典型民機結(jié)構(gòu)的碰撞實驗，比對了無人機碰撞和鳥撞的差異性。

考慮被動安全要求的創(chuàng)新設(shè)計方法

無人機的被動安全設(shè)計指的是通過無人機結(jié)構(gòu)平臺的吸能設(shè)計(在直接碰撞中減少傳遞到被碰撞對象的能量)和減傷設(shè)計(在接觸性碰撞中減少對人員的劃傷和擦傷)。

就無人機自身的特性來講，無人機碰撞時可能發(fā)生的傷害主要分為兩種：無人機機體撞擊后發(fā)生的鈍性傷害和無人機葉片在撞擊人體時旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的銳性傷害。就銳性傷害而言，目前相關(guān)無人機廠商在考慮到葉片割傷的情況下會配備有槳葉罩來一定程度的預(yù)防無人機在特殊狀況下可能發(fā)生的割傷事故，但是這種槳葉罩目前只針對重量較小的無人機，而對稍大點的無人機葉片目前仍未有有效的防護措施。

就無人機的鈍性傷害而言，無人機被動安全性設(shè)計防鈍性創(chuàng)傷目前主流上主要有以下三種方法：

降落傘防護裝置

降落傘的優(yōu)點在于其廣泛的適用性，其即可用于多旋翼無人機，同時又可適用于固定翼無人機。降落傘主要由控制系統(tǒng)控制，當(dāng)無人機出現(xiàn)故障后會觸發(fā)降落打開裝置，從而減少無人機不受控制而下落時的總動能，從而減少無人機受故障跌落后的撞擊嚴重程度。但是該方法也有缺點，即若是控制系統(tǒng)損壞則會導(dǎo)致整個裝置失效，同時降落傘打開時可能會出現(xiàn)機構(gòu)故障。

無人機整機防護罩

無人機整機防護罩顧名思義，就是在無人機周圍采用網(wǎng)狀防護結(jié)構(gòu)，這樣基本杜絕了撞擊意外發(fā)生的可能性，這種方法能夠?qū)o人機連同槳葉一起防護在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)，這樣螺旋槳能夠有運行空間，同時也不會外露，達到安全防護的作用。但是這種方法的會使得機身更重，一定程度降低了無人機的整體機動性和性能。

柔性防撞結(jié)構(gòu)

自然界中飛鳥直接摔殘的情況并不多見，舉例來說，鳥類和昆蟲都會偶爾在空中沖撞某些物體，這是因為他們自身具有足夠的柔韌度，從而能夠起到緩沖保護作用。

圖6 瑞士洛桑高等工業(yè)大學(xué)設(shè)計的“不怕摔”的柔性無人機

因此日前瑞士相關(guān)學(xué)者通過改善無人機四軸的彈性，使得整個無人機具有較高的柔性特性，在無人機發(fā)生碰撞時整個機翼都可以被逆壓縮，能夠在軟硬兩種狀態(tài)下切換，在不影響飛行的情況下同時具備機械彈性。這種無人機飛行巧妙，在飛行時具有足夠的剛度，穩(wěn)定性和操作性能夠得到保障，而碰撞時又具有足夠的安全性。但是這種無人機由于考慮到安全性因素而在很大程度上放棄了無人機的承載特性和續(xù)航特性。

無人機被動安全設(shè)計就目前看來，雖然已經(jīng)有幾種可以提高其安全性的方法，但是這些方法大多都是在犧牲無人機部分重要性能的基礎(chǔ)上換來的，應(yīng)用具有較大的局限性，同時合理性也需要進一步評估，因此關(guān)于無人機被動安全設(shè)計仍然具有較大的挑戰(zhàn)。

結(jié)論和展望

行業(yè)發(fā)展迅速但安全短板突出

輕小型無人機作為一種在全球范圍內(nèi)發(fā)展突飛猛進的行業(yè)，據(jù)美國聯(lián)邦航空局預(yù)測2020年美國的民用無人機銷量將高達300萬臺。而我國國內(nèi)不僅擁有以大疆為代表的輕小型無人機世界級龍頭研發(fā)制造單位，同時也有一批無人機系統(tǒng)服務(wù)單位，更有京東、順豐等行業(yè)單位不僅從事無人機物流應(yīng)用，也從事無人機整機開發(fā)工作，2014-2017年我國無人機產(chǎn)值復(fù)合增長率高達80%以上，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國民用輕小型無人機保有量超過100萬臺，行業(yè)發(fā)展和行業(yè)優(yōu)勢在國際上處于領(lǐng)先地位。

但我國在民用輕小型無人機行業(yè)仍然存在值得引起重視的短板，目前我國國內(nèi)共出臺了50余部無人駕駛航空器相關(guān)的法律法規(guī)，從中可以看出，每新出臺一部法律法規(guī)，政府機關(guān)都會對無人機安全性提出新的更高的要求。特別是工信部頒布的《無人機駕駛航空器系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南(2017-2018年版)》[13]中有提出，無人機應(yīng)用廣泛，但是標(biāo)準(zhǔn)體系卻并不完善，導(dǎo)致了產(chǎn)品質(zhì)量缺乏保證，技術(shù)要求難以統(tǒng)一，行業(yè)發(fā)展受限，影響了國家安全和公共安全。指南中隨附的標(biāo)準(zhǔn)表中共列舉了267項，其中關(guān)于無人機強度，無人機碰撞的相關(guān)指南共24項，都處于急需制定或者待制定的狀態(tài)，例如《無人駕駛航空器系統(tǒng)地面試驗要求》、《民用無人駕駛航空器用鋰電池及電池組危險特性檢驗要求》、《無人機駕駛航空器系統(tǒng)強度和剛度規(guī)范》。而目前的基礎(chǔ)技術(shù)研究對于無人機的驗證、評估、設(shè)計以及標(biāo)準(zhǔn)的制定是遠遠不夠的。

國外已有進展，國內(nèi)初步開展

就目前的國內(nèi)外針對輕小型無人機碰撞安全研究的現(xiàn)狀而言，國內(nèi)針對該方面的研究與國外之間仍然具有一定差距，國外對于無人機碰撞安全性、重要性和復(fù)雜性有較早的認識，其管理當(dāng)局和和工業(yè)部門能夠更好的理解無人機在不同應(yīng)用場景下的應(yīng)用風(fēng)險、無人機對不同碰撞對象的損傷情況。從2015年以來以FAA為代表的一批研究機構(gòu)逐步開展了一系列無人機碰撞安全性研究。結(jié)合無人機事故調(diào)查和實驗室獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)，建立了較為完善的無人機碰撞安全性分析與驗證技術(shù)體系。

而我國雖然在民用輕小型無人機產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面具有較大的優(yōu)勢，但是在無人機碰撞安全研究方面卻起步相對較晚，雖然近年來隨著無人機產(chǎn)業(yè)規(guī)模的拓展，國內(nèi)的無人機市場越來越大，國內(nèi)政府主管部門、民航管理部門、主機單位、科研院所和高效逐漸認識了無人機安全性的重要性，開始進行相關(guān)研究，但研究進度仍然相對于滯后于國外研究機構(gòu)，尚處于初步研究階段。

匯聚共識，搭建平臺，推進標(biāo)準(zhǔn)完善，建立測試評估平臺

雖然國外研究在一定程度上領(lǐng)先于國內(nèi)，但從其發(fā)布的研究報告結(jié)果上來看，作為近幾年剛興起的研究項目，國外對于輕小型無人機碰撞安全研究并不是特別充分，各個研究機構(gòu)之間的成果并未較好的融合，國際上無人機碰撞安全相關(guān)的實驗、分析驗證的國際標(biāo)準(zhǔn)也處于待定狀態(tài)，因此我國仍然有追趕的潛力和空間，我國目前在該技術(shù)領(lǐng)域有一定的技術(shù)突破，通過進一步挖掘研究深度，加強研究基礎(chǔ)，繼續(xù)加大力度開展一系列體系化研究項目，我國有望在未來3～4年內(nèi)在無人機碰撞安全領(lǐng)域達到國際領(lǐng)先水平，通過搶占國際標(biāo)準(zhǔn)的制高點，突破國外可能對我國民用輕小型無人機的市場封鎖。

因此在這種行業(yè)發(fā)展背景之下，我國相關(guān)部門、相關(guān)產(chǎn)業(yè)方、相關(guān)研究機構(gòu)應(yīng)當(dāng)匯聚共識，聚焦民用輕小型無人機公共安全領(lǐng)域內(nèi)的碰撞安全問題，充分考慮企業(yè)發(fā)展和行業(yè)監(jiān)管需求，開展相關(guān)研究工作，通過搭建實驗平臺，構(gòu)建輕小型無人機碰撞安全驗證與評估體系。從而以相關(guān)機構(gòu)的研究工作數(shù)據(jù)結(jié)果作為輸入，大力完善和補充我國現(xiàn)有的輕小型無人機標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)體系，全面強化我國無人機在國際上的領(lǐng)軍地位，維護空域、地面交通運行秩序，提升社會公眾的認可度和接受能力，帶動我國無人機產(chǎn)業(yè)進一步發(fā)展。 ■