无人机运行安全

◎ 姚义东

一、引言

无人机（UAV：Unmanned Aerial Vehicle），是由控制站管理（包括远程操纵或自主飞行）的航空器，广义上不需要驾驶员登机驾驶的飞机，采用遥控、人工智能等科技手段完成相应目的、任务的飞行器。无人机系统（UAS：Unmanned Aircraft System），也称远程驾驶航空器系统（RPAS：Remotely Piloted Aircraft Systems），是指由无人机、相关控制站、所需指令与控制数据链路以及批准的型号设计规定的任何其他部件组成的系统。

无人机运用在我国及其广泛，据统计，电力、大坝、桥梁的监控巡查，广告、通讯的商业活动占比最高达42%；高空拍照、摄像等活动占比达22%；田间施肥、播撒农药等农业活动占19%；保险现场勘查等活动占据15%。政府的边境巡查、缉毒等仅占2%。

同时，无人机运行安全问题不容乐观。仅2017年4月，成都、杭州、大连、南京及上海全国5个机场就累计发生13起无人机违规导致不安全事件的发生。严重影响民航飞机的运行，造成34个航班取消、112个航班备降、142个航班空中或地面等待。形势十分严峻。据不完全统计，我国目前有2万架无人机处于“黑飞”状态，整个行业的安全情况不容乐观。

二、无人机的分类

从目前的的研究情况看，各国尚没有对无人机的分类形成一个统一的标准，每个国家根据自己国家的规定有不同的分类方法，下面是几个典型国家以及我国无人机的分类方法。

英国CAP722部的Unmanned Aircraft System Operations in UK Airspace-Guidance中规定的无人机分类如下表2.1所示：

表2.1 英国无人机分类表

美国FAA对于无人机的分类如下表2.2所示：

表2.2 美国无人机分类表

欧洲EASA提出建立三种运行策略及其相关的监管度制度：开放类、特许运行类和审定类。无人机系统的开放种类运行策略，对于飞行应无需民航当局的授权，但需留在界定的运行边界内。特许运行策略需要风险评估，审定类运行需要一个更高的相关风险的运行。其中开放类又建立了三个子集：CAT A0（＜1kg）、CAT A1（＜4kg）、CAT A2（＜25kg）如表2.3所示：

表2.3 欧洲EASA无人机分类表

澳大利亚航空安全局对无人机的分类、飞行活动分类、安全守则等具有明确规定。其根据无人机的重量对无人机分为四类，如下表2.4所示：

表2.4 澳大利亚无人机分类表

英国剑桥的Roland E.Weibel等对无人机分类进行了研究，认为给无人机加一个标签会使无人机的研究更容易。因此对无人机有以下表2.5五种分类：

表2.5 英国Weibel无人机分类表

根据上述的各国对于无人机的分类情况来看，大多数是依照无人机的重量进行分类研究。如：英国、澳大利亚、Roland E。Weibel等研究。还有按无人机用途分类的如：美国。按照放行分类的如：欧洲EASA。由此可以得出无人机的分类标准一般都是依照一种单一指标进行分类的。

根据《民用无人机驾驶员管理暂行规定》中，可以得到我国无人机的分类如下表2.6所示：

表2.6 《民用无人机驾驶员管理暂行规定》中无人机的分类表

由此可见我国对无人机的分类既根据重量分类又根据其用途进行分类。我国在《轻小无人机运行规定（试行）》中简单地对起飞全重不超过150kg的无人机归类为“轻小型无人机”。没有对于其更细化的分类，目前我国无人机的法规仍处于试行阶段，还没有特别完善。

三、无人机安全研究

1.无人机运行安全指标。

Lin X等提出了无人机的安全评价应当以其对地面人员和财产造成的损失进行分类，分为一下三项：无人机发生坠落对地面人员的死亡率、无人机发生坠落对地面人员的受伤率以及无人机发生坠落造成的财产的损失率。

飞行安全指标是衡量系统所达到的安全状况的方法和标准。目前，世界上比较通用的飞行的飞行安全状况的评定标准有两项：

1.万时率（10万时率）。即每1万飞行小时（10万飞行小时）航空器事故数。一般军用航空系统，都采用此标准；

2.2.万次率（10万次率）。即每1万次起降航空器事故数（10万次起降航空器事故数）

无人机与载人机最大的区别就是无人机的不载人性，无人机的不安全事故主要因素是无人机在飞行过程中发生坠机，对地面人员造成危险以及对地面造成的财产损失。

2.影响无人机运行安全的因素。

影响无人机安全的因素较复杂，人为因素、环境因素、设备因素以及管理因素。具体表现为人的操纵、管制员指挥；空域条件、气象条件；GPS定位、无人机的运行；无人机管理的规章政策。

（1）人因可靠性。

飞行器的运行离不开人的操纵，人工智能也需要人的监督。对于人的操纵、管制员指挥方面的分析属于人因可靠性分析（HRA：Human Reliability Analysis）。

其目的是对系统运作中，由人为差错所导致的风险概率进行评估以及选择降低对人为差错对系统的影响。HRA目前分为第一代HRA和第二代HRA，第二代HRA在人因分析中起到了较为重要的作用，代表方法有：CREAM法、HEART法以及HFACS法等等。

（2）空域类型以及气象条件。

无人机空域中无人机系统由实施飞行的单位及个人负责其安全问题。在批准的空域中，可以自由的执行飞行任务完成飞行目的。无人机同民航飞机一样需要配备飞行间隔从而保障飞行安全，尤其是与民航班期的飞机严格保证飞行间隔。

气象方面由于雷雨、大雾等恶劣天气应按照无人机的飞行能力综合考虑无人机能否胜任复杂气象条件下的运行。

（3）GPS与无人机运行。

无人机的运行主要由GPS来提供位置定位服务。GPS系统主要有三部分的误差：GPS卫星本身的材料以及设计、卫星受大气等复杂气象因素的影响和GPS接收设备之间的误差。

无人机本身无人的特点提升了无人机对于操纵人员的安全的可靠性，但是在无人机运行的过程中，仍有对其他航空器产生影响的情况。

（4）管理因素。

提高无人机飞行的规范标准，提高操作人员的飞行技术以及守法意识。严格管理无人机方面的申请申报，并且积极对无人机运行进行监督从而保证在无人机安全运行的情况下，有效利用空域资源创造效益。

四、总结与展望

目前国内外无人机的发展尚处于起步阶段，我国无人机相关法规政策没有十分健全，导致的“黑飞”现象较为普遍。无人机的发展大大促进了我国经济社会的发展，随之而来的安全问题需要引起重视。在未来的实践研究中，我希望能够通过不同的方法对无人机不安全事件进行量化的分析，从而得出相关无人机系统的漏洞，追源找到无人机发生事故的根原因并且对无人机进行改进。另一方面，希望从事无人机法规制度研究的航管前辈能够依靠以上的各国对无人机的分类规划，得出适应我国国情的无人机分类标准以及相关法规制度，同时也是我下一步准备研究的内容。