浅析无人机飞行安全风险与对策

赵长城　高翔　樊琼剑

摘 要：本文深入分析影响无人机安全问题突出的因素及其特点，探讨并提出相应的安全对策，为制定科学、可行、可靠的无人机飞行安全措施提供参考依据。

关键词：无人机;飞行安全;安全对策

随着无人机平台技术的发展和智能控制技术的成熟，无人机正逐步成为空战中的主流武器装备。然而，各类无人机飞行事故也在频密增加，造成军事任务中断、飞行活动受干扰、飞行器损坏，甚至人员伤亡或环境破害等事件。为此，必须探索可行安全对策，有效确保无人机作战应用的军事效益。

一、国外无人机飞行事故统计分析

2001年至2012年，美军无人机飞行事故多达109起，随着无人机设计和训练技术的改进，2007年后無人机事故万时率不断下降。

上述飞行事故中，80%以上是飞行器自身原因和飞行操纵原因，其余为机务、意外危害和不明原因。

二、无人机飞行安全影响因素及其特点

（一）飞行器设备故障为飞行安全的主要影响因素

2009年，美国空军有18架MQ-1“捕食者”和MQ-9“死神”无人机坠毁，其中有14起是由于机械和电气故障造成的，占78%。美军在阿富汗展开的“持久自由”和“伊拉克自由”行动中共发生199起不同等级的事故，65%是由无人机系统的部件故障造成。2000年至2012年，美空军无人机A级事故中无人机发动机、电源和飞控系统故障分别为20起、11起和10起，飞行器原因事故中分别占43.5%、23.9%和21.7%，共计89.1%。该类型事故发生主要原因是系统缺乏余度，容易造成单点故障，无法补救。目前，多数无人机在设计中更强调对成本、重量、功能和性能等因素的重视，致使元器件、原材料的选用以及冗余技术的应用等可靠性要素受到了限制，造成无人机可靠性较低的现状。

（二）软件故障和软件攻击严重影响飞行安全

2007年12月，美国一架“A160T蜂鸟”无人直升机在加利福尼亚州试飞时坠毁。事故原因是机载传感器对飞控系统的反馈失效。2010年8月，美海军一架MQ-8B“火力侦察兵”无人直升机由于软件故障，失控闯入华盛顿禁飞空域，幸亏借助地面遥控站进行软件修正才得以安全返回。据美媒披露，内华达州克里奇空军基地的无人机电脑控制系统曾遭受“键盘记录木马”的病毒攻击。为此，美国禁止所有无人机部队使用移动硬盘。除了病毒攻击，无人机的系统漏洞也会导致严重后果。

（三）通信链路是无人机飞行的薄弱环节

无人机系统是“机-站-链”闭环控制系统，通信链路则是该系统的生命线。为了确保不间断的指挥与控制，各型无人机系统都会设置预编程序和自主返回地面的预案。2009年5月，克里奇空军基地一架MQ-1“捕食者”无人机在执行飞行任务中，因数据链中断导致坠毁。2011年12月，伊朗称其成功截获美军“RQ-170”无人机的数据链而将其捕获，该事件引发全世界的震惊。

（四）航空管制欠缺问题导致飞行器空中相撞风险增加

目前，美国无人机空域需求已超过可用的军事行动空域范围，无人机经常与有人驾驶飞机“抢航线”。2004年11月，美国陆军一架“大鸦”无人机撞上空军的OH-58侦察直升机，造成两名飞行员丧生。2011年8月，美军一架RQ-7“影子”无人机与一架MC-130运输机在阿富汗上空相撞。当前，一些国家已着手开发无人机侦测、遥感以及碰撞回避技术、空中交通预警和碰撞回避系统，以促进无人机系统与国家空域系统集成。

（五）人为差错导致的飞行安全事故比例加大

美国空军研究报告指出，“捕食者”无人机的坠毁事故主要原因已从原先的硬件失效方面转移到人员操作失误方面。报告称，从2004年到2006年，共有15架“捕食者”无人机坠毁，其中12架无人机事故是由于人为过失造成的。甚至，有无人机学员错把发动机启动开关当做起落架开关造成的坠毁。操纵员技能不足、机组缺乏团队协作、态势感知判断能力低下，是造成事故的主要人为因素。

三、飞行安全相关措施实现的技术途径

通过上述分析，针对性加强无人机飞行安全控制系统、抗干扰系统、空中防撞系统和操控人员培训系统建设，可以有效改善飞行安全。

一是完善飞行控制系统。首先，提高飞行器各设施设备的可靠性。其次，应用多余度控制技术，增加飞控系统的故障容错能力。再次，增设无人机飞行安全边界控制功能，确保无人机在非安全飞行区域能够自动判断自主返航或安全坠毁。[1]

二是加强数据链路抗干扰能力。现代战场电磁环境恶劣复杂，对信号传输信道、战术计算机系统对数据链终端设备的干扰加大。[2]加强数据链路的抗干扰能力，可以采用高速和变速跳频技术、自适应跳频技术、软/硬限幅处理技术、在战术计算机系统中设置诱敌深入的“蜜罐”系统、自适应天线系统，以及数据加密技术等，确保通信链路迅速、准确、保密、畅通。

三是增强主动防撞系统。无人机视场角度小，操纵员难以准确判断周边态势。应当加载自动防撞系统，通过传感器自动计算安全飞行轨迹和逃逸路线，主动判断决策规避操纵。

四是提高机组协同能力。飞行操控技能、指挥员管理才能、机组人员的参与意识和协调配合能力，是决定无人机任务飞行军事效益的重要人为因素。机组成员之间的有效信息交流与正确决策制定是保证飞行安全的基础。应当借鉴运输机和民航机组人员的机组资源管理（Crew Resource Management）训练经验、内容和组训模式等，建立无人机飞行机组成员的CRM训练体系，以实现安全有效的无人机飞行。

参考文献：

[1]薛艳峰，肖前贵，丛书全.无人机飞行安全控制与安控器设计[J].宇航计测技术，2012，32（6）：30-34.

[2]张春晓，孟晓锋.数据链抗干扰策略探讨[J].信息通信，2011，（6）：41-42.