无人机全空域飞行影响因素探讨

陈曦

摘要：在无人机全空域飞行成为必然的趋势下，针对无人机全空域飞行的影响因素进行探讨能够更加深入地把握无人机全空域飞行的特性，更有针对性地提高无人机全空域飞行的能力。本文从无人机使用分类管理、无人机感知能力和规避能力以及无人机的故障诊断、容错和修复能力这三个最重要的因素来探讨无人机全空域飞行的影响因素。

关键词：无人机；全空域飞行；分类管理；感知规避能力；故障诊断

一、无人机全空域飞行影响因素分析

（一）无人机使用分类管理

无人机分类管理是实现其全空域飞行最重要的一环。因为从减少成本的角度讲，不同种类和体积的无人机对应不同的目标，所以不同的无人机拥有不同的技术水平，在装载的能力上也存在差异。那么对无人机实行分类管理非常必要，这样针对不同安全要求和飞行要求的无人机，就有相对应的安全设计，适合其在相应空域飞行。

美国根据无人机的飞行空域将具有不同使用特点的无人机分为6个类型。第一类飞行空域在6000-20000m之间，这类无人机在飞行过程中需要按照空管要求，同时需要保持通信，提供间隔信息给所有的飞行器，对飞行员的要求是，他们必须要有仪表飞行的级别。第二类飞行空域在3000m内，一般是重点机场的周边，这类无人机在飞行过程中要有空管的许可，同时需要保持通信，提供间隔信息给所有的飞行器，对飞行员的要求是，他们必须要有学员的级别。第三类飞行空域在1200m内，是次要机场，这类无人机在飞行过程中需要保持通信，最好是双向通信，对飞行员的要求是，他们必须要有学员的级别。第四类飞行空域在800m内，这类无人机在飞行过程中需要保持通信，最好是双向通信，在跑道的区域要提供间隔信息，对飞行员的要求是，他们必须要有学员的级别。第五类飞行空域是从地面开始，除去前四类的空间，这类无人机在飞行过程中不需要对VFR保持通信，不需要申请准入，也不需要提供信息，对飞行员的要求是，他们必须要有学员的级别。第六类飞行空域是非管制的区域，这类无人机不需要保持通信，不需要申请准入，也不需要提供信息，对飞行员的要求是，他们必须要有学员的级别。

那么根据以上分析，基于我国的情况，我们应该对无人机的运行权和适航标准明确起来，比如，可以采用以下分类对无人机在实际空管中的飞行进行规范。一是三类无人机，该类无人机的感知能力和规避能力强，它的飞行区域是全空域，遵守的法规与有人机一致，适用的任务是超视距飞行。二是二类无人机，该类无人机适用的任务是执行特殊任务，在这种特殊任务所处的特殊环境里，它的飞行是不受干扰的，有操纵人员飞行取证的要求。三是一类无人机，该类无人机适用的任务是目视飞行，它是一种类似无线电控制模型的无人机，有操纵人员飞行取证的要求。

飞行员综合资质评价和无人机的适航认证，都是无人机全空域飞行的必要条件，这些分类的标准在根据空管以及现有飞行规则要求，不同的链路和机载设备对应着不同的要求，这些不同的要求构成了无人机的分类标准。同时，我们要求在地面上操控和指挥的人员的间隔能力要优于有人机。

（二）感知能力和规避能力

和有人机相比，有人机能够避免在空中碰撞，是因为有雷达技术、应答机以及飞机员的视觉感受，而无人机的防碰撞机制是通过技术来实现感知、规避航行过程中可能出现的障碍。但是就目前而言，无人机的模拟演练一般是通过在地面操作完成，又或者是完成预先就确定好的任务，这种方式对于无人机掌握良好的感知能力和规避能力效用不高。而要实现无人机的全空域飞行就必须要求它有良好的感知能力和规避能力。同时，应要求无人机在保持与其它飞机距离的能力上和有人机相差无几。最后，为了使无人机和其它飞机或者障碍物的距离保持在一定范围内，使其感知和规避能力提高到一定水平，需要按照要求完成正確机动，同时自动监视技术、冲突实时监测技术和语音转发技术是至关重要的技术。

（三）故障诊断、容错和自我修复能力

无人机全空域飞行时会因为各种原因发生问题，所以自身的故障诊断、容错和自我修复能力在这种情况下就显得尤其重要。那么这些能力具体体现在哪些方面呢？

一是能够把无人机飞行过程中的问题和故障监测出来，并隔离开来，这需要有效的故障管理能力；二是能够在无人机飞行系统不确定，并且具有非线性的情况下，具有有效的鲁棒自适应能力；三是能够利用无人机自身正常部件有效补偿发生故障的部件，控制重构能得以实现的能力；四是能够在发生故障时利用链路的支持，快速准确地向地面控制站发送无人机故障实际情况的能力；五是能够把故障的基本信息用主动告警的方式传达给操纵人员，为他们提供有效的指导的能力；六是能够利用无人机自主维护诊断使系统本身的高效维护得以保障。

二、结语

从当前无人机的发展趋势来看，它在社会多领域多行业里将发挥着越来越重要的作用，提供越来越广泛的应用。无人机的发展必须以它能够安全、可靠地完成任务，并且能够进行全空域飞行为条件。通过前文的分析，我们应当从影响无人机全空域飞行的影响因素入手，有效减少无人机和民用飞机之间的相互影响，使无人机的技术水平得以提升，离全空域飞行的目标更近一步。

参考文献：

[1]蔡志浩，杨丽曼，王英勋，etal.无人机全空域飞行影响因素分析[J].北京航空航天大学学报，2011，37（2）：175-179.

[2]刘慧颖，白存儒，杨广珺.无人机自主防撞关键技术与应用分析[J].航空工程进展，2014，5（2）：141-147.

[3]蒋丰亦，张锋烽.面向有人无人协同的无人机空管态势感知与规避技术研究[C].中国航空科学技术大会.2015.

[4]潘卫军，卓星宇.无人机响应延迟对共用管制空域的影响研究[J].飞航导弹，2017（2）.