（原標題：如何減少無人機炸機的概率）

目前，有關(guān)“共享空域”的計劃正在成為很多人的夢想。“下一代空域?qū)⒅塾诶眯l(wèi)星使得航管員、飛行員、乘客、無人飛行器以及其他與此相關(guān)者能夠?qū)崟r地共享空域。”該計劃一旦完成，無人機就可以和有人駕駛飛機共享一片空域，一起自由翱翔了。但是，在想象這一美好時代來臨的時候，總有一些揮之不去的問題困擾著我們：無人機到底安不安全？從技術(shù)角度上來說，無人機到底要做到怎樣的程度才能得到更多人的認可，人們才能放心地將其釋放到藍天白云之間呢？

主動避障、電子圍欄、自動應(yīng)答、空中管制、自主起降、應(yīng)急備降，這些圍繞無人機飛行安全的技術(shù)和管理上的舉措層出不窮。當我們對其進行歸納總結(jié)之后便會發(fā)現(xiàn)，提高無人機的安全性和可靠性的技術(shù)手段主要包括兩個方面：

上篇文章提到了如何防止無人機與有人駕駛飛機或其他無人機在空中相撞；

本篇則重點分析如何減少無人機因故障墜落的概率。

怎樣降低墜落概率

目前，無人機的故障率和墜落概率仍遠高于有人駕駛飛機。提高無人機的可靠性已成為一個老生常談的問題。但是，設(shè)計標準的提高和加工工藝的進步等方面的話題仍未觸及無人機安全性的另一重要論題：當無人機在空中出現(xiàn)故障的時候，該怎樣防止它墜向地面。

與飛行員可以通過自身感官和對儀表的判讀來對飛行器的狀態(tài)進行實時和直觀的判斷不同，無人機操控員在地面上無法感知到飛行器的振動，難以聽到遠距離飛行的無人機發(fā)動機的聲音，而依賴數(shù)據(jù)鏈回傳的儀表數(shù)據(jù)則會有一定程度的延遲。因此，無人機需要較高的自主性來應(yīng)對突發(fā)的各種故障。重要的參數(shù)需要使用多種數(shù)據(jù)來源和多個傳感器進行冗余備份。比如，氣壓高度表、無線電高度表、GPS高度解算和慣性導(dǎo)航單元的組合便可形成一個對高度信號的冗余探測系統(tǒng)。結(jié)合久經(jīng)考驗的擴展卡爾曼濾波算法或者BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)便可使得在單個傳感器或者單種數(shù)據(jù)源在遇到故障的時候，無人機的重要飛行參數(shù)不會受到太大影響。

無人機的容錯設(shè)計和舵面代償機理的設(shè)計也是一項重要技術(shù)手段。當單個舵面的作動器因故障無法正常工作的時候，無人機的控制系統(tǒng)可以將制導(dǎo)控制指令重新分配給其他能夠正常工作的舵面。當無人機的氣動外形因意外碰撞發(fā)生突變或無人機因部分載荷脫落而使全機重心發(fā)生突變的時候，控制系統(tǒng)可以通過系統(tǒng)辨識的方法重新認識無人機本身，獲得新的控制模型，計算出新的優(yōu)化控制參數(shù)，重新獲得無人機的最優(yōu)控制律。無論是舵面指令重新分配技術(shù)還是控制算法重構(gòu)技術(shù)或者是動態(tài)調(diào)節(jié)補償器技術(shù)，都會使出現(xiàn)故障的無人機的剩余控制能力得到進一步的開發(fā)，激發(fā)無人機的潛能提高其抗損性和安全性。

當無人機的代償機制無法使出現(xiàn)故障的無人機繼續(xù)長時間飛行的時候，就應(yīng)當開始選擇迫降場地進行緊急降落了。這雖是無奈之舉，但也是防止無人機墜入人口稠密地區(qū)的一項重要舉措。美國聯(lián)邦航空委員會認為，今后的無人機不僅要能夠確保自身安全飛行，還應(yīng)該在突發(fā)事件發(fā)生的時候擁有與所在空域的多種飛行器進行安全互動的能力。這樣的規(guī)定還是默認了無人機在突發(fā)事件中仍保持了空地雙向鏈路通信的能力。實際上，在一些比較嚴重的故障發(fā)生的時候，無人機會徹底失去和地面之間的聯(lián)系，這時，無人機的自主規(guī)劃航路、自主搜尋著陸地點和自主著陸的能力就成了挽救自身的最后一種手段。

借助光學(xué)設(shè)備和圖像識別技術(shù)，無人機能夠做到對著陸區(qū)的自主識別。而自動返航和自主航路規(guī)劃甚至已經(jīng)成了很多無人機的標配。但是，固定翼無人機的自主著陸技術(shù)因為涉及到多種傳感器和算法的切換使用而有著較高的技術(shù)含量。目前，“全球鷹”無人機在經(jīng)過多年的探索之后，已經(jīng)擁有了在數(shù)據(jù)鏈完全斷開的情況下仍能自主著陸的能力。

在準備自主著陸之前，“全球鷹”無人機會掃描并分析適合降落的地點，并對初始著陸點進行自主標定。然后，它會針對該點進行自主航路規(guī)劃，當計算出合適的下滑路徑時，自動切換為縱向模態(tài)控制方式，開始以恰當?shù)慕嵌冗M入著陸場。當它認為著陸航線正確并已到達著陸場上空時，它會把高度傳感器的信號源由氣壓高度表切換為無線電高度表，以便提高無人機的測高精度。隨著無人機的繼續(xù)下降，控制系統(tǒng)會對高度變化率和無人機質(zhì)量等信息進行系統(tǒng)辨識，并隨時調(diào)整無人機的俯仰姿態(tài)。在快要接觸地面的時候，無人機對側(cè)滑角和滾轉(zhuǎn)角進行精確辨識，以此來感知當前的風(fēng)場，并隨時準備應(yīng)對突發(fā)的側(cè)風(fēng)干擾。當無人機成功觸地并開始滑跑的時候，它會切換到地面運行狀態(tài)，使其能夠沿著跑道的中心線向前滑行。如果剎車系統(tǒng)還能正常工作的話，“全球鷹”無人機會把自己停在跑道上，準備接受工作人員的迎接。

能夠以較好的策略選擇迫降機場并平安著陸，會在很大程度上減少發(fā)生故障的無人機對地面人員的傷害。而先進的代償機制和未雨綢繆的冗余設(shè)計則會盡量避免無人機獨自面對緊急迫降的險境。借助雷達、光學(xué)等探測設(shè)備，無人機的自主感知能力將會得到極大地提高，在地面操控人員發(fā)現(xiàn)危險之前就先行實施躲避的設(shè)想已經(jīng)在逐漸成為現(xiàn)實。綜合考慮安全性和經(jīng)濟性的防撞算法會在無人機實施防撞躲避機動之后，自動重新規(guī)劃航路，繼續(xù)完成作業(yè)任務(wù)（該技術(shù)在植保無人機的斷點續(xù)噴、巡線無人機的自主識別上已經(jīng)初見端倪）。

今后，無人機會更加安全，更加高效。但愿技術(shù)的突破能夠幫助無人機闖出一條路，讓政策和相關(guān)法規(guī)向著有助于無人機產(chǎn)業(yè)成長的方向發(fā)展。