無人機(jī)熱不是因?yàn)轱w行安全，而是因?yàn)轱w行不安全——題記
【全球無人機(jī)網(wǎng)報(bào)道】隨著無人機(jī)熱的到來，越來越多的行業(yè)開始或者準(zhǔn)備開始運(yùn)用無人機(jī)。各無人機(jī)廠家自然也順應(yīng)時(shí)勢(shì)推出了各種各樣的無人機(jī)運(yùn)用方案，但廠家們卻都在回避一個(gè)很重要的問題：風(fēng)險(xiǎn)。因?yàn)閮?nèi)界的緘默，外界對(duì)無人機(jī)的安全性只有猜測(cè)，一些人認(rèn)為無人機(jī)是任勞任怨的飛行毛驢，另一些人則覺得無人機(jī)比大韓航空還危險(xiǎn)。
簡(jiǎn)單的回答無人機(jī)的飛行安全不安全是不負(fù)責(zé)任的，作為無人機(jī)生產(chǎn)企業(yè)，在下不妨從廠家的角度講講可能威脅無人機(jī)飛行安全的因素。
1、機(jī)械故障
無人機(jī)首先是個(gè)飛行器，作為一個(gè)密度大于空氣的飛行器而言無人機(jī)跟有人機(jī)一樣，飛行的每一分鐘都是在與重力做抗?fàn)帲w行的每一分鐘都是在風(fēng)中行走。機(jī)械故障非常致命，所以無人機(jī)對(duì)機(jī)體可靠性的要求非常高。
國內(nèi)有些廠家為壓低成本，使用山寨機(jī)型平臺(tái)，這些機(jī)型的可靠性差到令人發(fā)指。山寨機(jī)，由于是逆向的成品機(jī)型，尺寸數(shù)據(jù)來自測(cè)量，而被測(cè)量的成品由于公差的原因必然與原圖紙有差距。加工公差+測(cè)量誤差+再加工公差所帶來的尺寸誤差必然大大偏離原設(shè)計(jì)；再加上尺寸鏈的原因每個(gè)部件的誤差積累到一起，這樣的一套飛機(jī)的粗糙程度也就可想而知。
跟汽車一樣，一方面，廠家的機(jī)型需要選用經(jīng)過時(shí)間檢驗(yàn)的飛行，或者經(jīng)過嚴(yán)格的測(cè)試；一方面，操作者需要認(rèn)真保養(yǎng)與檢查無人機(jī)，“不帶問題上天”同時(shí)是有人機(jī)與無人機(jī)地勤人員的信條；另一方面，采購方和領(lǐng)導(dǎo)同志，也要尊重客觀情況，給廠家與技術(shù)人員時(shí)間，飛行不能勉強(qiáng)。我們?cè)谡{(diào)試系統(tǒng)或研制新機(jī)型時(shí)客戶總在催促，我們比客戶更著急，但也沒有辦法，測(cè)試嚴(yán)苛些是對(duì)自己負(fù)責(zé)也是對(duì)客戶負(fù)責(zé)。
2、飛控BUG
對(duì)于無人機(jī)而言最核心的就是飛控，無人機(jī)的飛控就如有人機(jī)的飛行員，飛行員不靠譜，飛行自然也就不可能靠譜。
一套好的飛控很昂貴，其并不貴在硬件上，而是貴在算法上。加拿大micropilot的飛控之所以可靠性那么好并不是因?yàn)槠洳捎玫腉PS板卡或是IMU多么好，而是因?yàn)橐环矫嫫涠嗄甑耐晟婆c每代產(chǎn)品對(duì)上一代的傳承；一方面micropilot的飛控程序管理嚴(yán)格，程序的每一個(gè)語句都能追查到編寫人；另一方面其飛控的主程序不可更改，實(shí)現(xiàn)其它定制功能都是通過API實(shí)現(xiàn)的。
國內(nèi)的無人直升機(jī)大多仍不得不使用進(jìn)口飛控，其實(shí)國內(nèi)做飛控完全可以買到飛控所需要的所有硬件，但做出來的飛控需要嚴(yán)苛的檢驗(yàn)與不斷的完善。當(dāng)然也更需要實(shí)事求是的態(tài)度，國內(nèi)有研究所踏踏試試自己做飛控，進(jìn)步也很明顯。而某些小廠的飛控抄代碼、為了快速實(shí)現(xiàn)客戶要求的功能而隨意更改代碼，其可靠性自然也就無法保證了。
為避免飛控出現(xiàn)問題，需要無人機(jī)廠商選用成熟可靠的飛控，也需要技術(shù)人員有實(shí)事求是的態(tài)度。在無人機(jī)系統(tǒng)的調(diào)試過程中不光需要針對(duì)無人機(jī)的重心進(jìn)行仔細(xì)的配重，也需要對(duì)機(jī)上所有的電子設(shè)備進(jìn)行電磁兼容測(cè)試。不能隨便掛上東西就飛。
3、鏈路干擾
無人機(jī)在起飛降落段一般采用2.4G遙控器控制，而更遠(yuǎn)距離則使用頻率幾百兆的微波電臺(tái)下達(dá)飛行指令。
無人機(jī)所使用的電臺(tái)安全性還是很有保障的，其使用的是跳頻電臺(tái)。機(jī)載的電臺(tái)與地面電臺(tái)同時(shí)不停的改變頻道，一對(duì)一，不擔(dān)心被破譯，也不擔(dān)心失鎖。但是在遠(yuǎn)距離飛行的時(shí)候還是要防備通訊聯(lián)絡(luò)被干擾或者遮蔽。
為了應(yīng)對(duì)鏈路中斷，一方面需要使用性能和可靠性好的電臺(tái)，一方面需要規(guī)劃勘察好航線，另一方面就是選擇性能和可靠性好的飛控。如果飛控性能好，鏈路中斷也不是太嚴(yán)重的事情，無人機(jī)本身可以自主飛行和自主返航。
4、磁干擾
飛控控制飛機(jī)要知道x、y、z、α、β、γ與t這七維的參數(shù)（x、y、z三軸確定位置；α、β、γ確定姿態(tài)；時(shí)間t描述動(dòng)態(tài)）。對(duì)于飛行而言最重要的是姿態(tài)：α（俯仰）、β（橫滾）、γ（航向）。其中俯仰與橫滾參數(shù)由IMU（慣性測(cè)量單元）提供，IMU不受外界干擾，而航向信息則由磁羅盤（compass）提供。磁羅盤感受的是地磁，工作原理與我們祖先發(fā)明的指南針是一樣的。如果受到磁干擾，無人機(jī)就會(huì)迷路。短時(shí)的干擾可以通過慣性導(dǎo)航維持，但慣導(dǎo)的誤差隨時(shí)間的累積非常嚴(yán)重，維持不了多久也就謬以千里了。
為避免磁羅盤被干擾，除了選用性能比較好的硬件外，compass的模塊一般也會(huì)被放置在遠(yuǎn)離發(fā)動(dòng)機(jī)與電路的位置。另外無人機(jī)在出廠和用戶使用中也要對(duì)磁航向進(jìn)行校正。
5、GNSS干擾
GNSS是全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱。在過去很長一段時(shí)間里大家印象里GNSS只有美國的GPS，但最近俄羅斯的”格洛納斯”東山再起，中國的“北斗”開始逆襲，歐洲的“伽利略”如果運(yùn)氣好等那么一兩天也能搜到一顆星了。但不管用什么系統(tǒng)，無人機(jī)需要GNSS系統(tǒng)來獲取自己的位置信息是必須的。GNSS的定位精度高，無人機(jī)的航線精度也就高，沒有GNSS的位置信息，無人機(jī)基本也就蒙圈了。
雖然現(xiàn)在GNSS系統(tǒng)三足鼎立，但目前而言還是美國的GPS更成熟。所以無人機(jī)還是以用GPS為主，有些客戶因?yàn)?ldquo;北斗熱”而考慮用“北斗”導(dǎo)航。從飛控技術(shù)來講使用北斗導(dǎo)航并不困難，而且“北斗”衛(wèi)星的性能也很不錯(cuò)，但現(xiàn)在“北斗”組網(wǎng)仍未全部完成，而且現(xiàn)有的在軌衛(wèi)星都在南邊一個(gè)方向，所以現(xiàn)在就用“北斗”精度與風(fēng)險(xiǎn)都仍有問題。
好在GNSS被干擾并不會(huì)導(dǎo)致飛行姿態(tài)失控，有些航模愛好者為破解大疆飛控的禁飛圈甚至干脆用“錫紙大法”直接屏蔽掉GPS天線，用姿態(tài)模式手動(dòng)強(qiáng)行起飛。而且在廣闊的天空中衛(wèi)星信號(hào)基本不會(huì)被遮擋。所以GPS風(fēng)險(xiǎn)主要出在起降階段。
韓國購買了大名鼎鼎的S100無人機(jī)偵查朝鮮，朝鮮干擾GPS信號(hào)，結(jié)果S100在自主降落時(shí)撞爆了指揮車。所以為了以防萬一，即使裝備了自動(dòng)化程度很高的飛控系統(tǒng)，也最好還是有飛手保駕。尤其在樓宇密集的地方起降，為防止多路徑效應(yīng)帶來的定位誤差，還是建議手動(dòng)降落。
6、自然環(huán)境
目前民用無人機(jī)的應(yīng)用主要是在低空和超低空，不管是無人機(jī)與有人機(jī)，在低空飛行時(shí)都會(huì)受許多外部環(huán)境的影響。首先天有不測(cè)風(fēng)云，突然出現(xiàn)的風(fēng)雨雷電都威脅飛行安全；其次低空地形復(fù)雜，導(dǎo)致氣流紊亂，產(chǎn)生風(fēng)切變；再次低空環(huán)境復(fù)雜，可能出現(xiàn)難以察覺的障礙物或其它飛行物；另外在復(fù)雜地形低空飛行中，飛行器與地面距離大小不一，可能讓“地效”時(shí)有時(shí)無，加大操控難度。
低空飛行的不可預(yù)知因素太多，危險(xiǎn)性很大。空軍飛行事故大多出現(xiàn)在對(duì)地攻擊訓(xùn)練；最近通航有人飛機(jī)接二連三的出事兒；支線客機(jī)事故率明顯高于國際航線。都是血淋淋的例證。無人機(jī)為保證飛行安全，需要盡量認(rèn)真的勘察好航線，確定合理的飛行高度，密切關(guān)注氣象狀況。
無人機(jī)為保證安全應(yīng)盡量避免在復(fù)雜地形飛行，可是另一方面，許多危險(xiǎn)的飛行任務(wù)又是無人機(jī)當(dāng)仁不讓的任務(wù)，也是無人機(jī)存在的最大意義所在。這個(gè)時(shí)候就需要擺正心態(tài)了，畢竟飛行員的生命遠(yuǎn)比無人機(jī)要寶貴得多。
7、操作失誤
無人機(jī)在天上飛行，需要靠地面人員來指揮與操控。有人駕駛的國航129航班也被的韓國塔臺(tái)人員的混亂指揮坑到了山上，何況無人機(jī)呢。無人機(jī)的自動(dòng)駕駛儀沒有思維，其航跡都完全遵循地面控制人員的指令。
為避免錯(cuò)誤操作而引起的事故，一方面需要飛控操作系統(tǒng)更加智能，有對(duì)誤操作的報(bào)警功能。另一方面，提高操作人員的水平亦是必由之路。
后記：
一大桶冷水潑下來，應(yīng)該又澆滅了一些對(duì)無人的幻想。滿懷期待的讀者的心也是哇涼哇涼的，威脅飛行安全的因素這么多，那無人機(jī)到底有多危險(xiǎn)？還要不要用無人機(jī)呢？還是那句話：尊重客觀規(guī)律與發(fā)揮主觀能動(dòng)性是辯證統(tǒng)一的。無人機(jī)與汽車、飛機(jī)乃至火箭等各種載具一樣。只有正視這樣那樣的風(fēng)險(xiǎn)，努力避免，才能提高飛行的安全性。只有正視風(fēng)險(xiǎn)的廠家才能生產(chǎn)出安全的無人機(jī)，只有正視風(fēng)險(xiǎn)的用戶才能創(chuàng)造漂亮的飛行安全記錄。
片面強(qiáng)調(diào)無人機(jī)可能的用途，而不考慮可能的安全風(fēng)險(xiǎn)，是不負(fù)責(zé)任的。就像開車要遵守交通規(guī)則；航班不會(huì)在惡劣天氣飛行；火箭發(fā)射前要做各種檢查一樣。無人機(jī)的使用也要小心謹(jǐn)慎，并盡量避開人口稠密區(qū)域，起降場(chǎng)地要開闊。不要為噱頭而盲目派出無人機(jī)。被大媽擊落是小，要是傷到人就不好了。高速旋轉(zhuǎn)的螺旋槳威力不亞于絞肉機(jī)。
另一方面，我們也要換一個(gè)角度想問題：無人機(jī)存在的意義是什么？最重要的一個(gè)原因恰恰正是低空飛行的危險(xiǎn)性：“2015年上半年國內(nèi)共發(fā)生各類通航事故/事件21起。其中事故7起，3起涉及線纜，共造成11人遇難，11人受傷。3月份以后進(jìn)入作業(yè)旺季，事故/事件發(fā)生率明顯增加。從發(fā)生率來看，飛行訓(xùn)練最高，農(nóng)林作業(yè)其次。”有人駕駛的飛機(jī)在復(fù)雜的低空環(huán)境中飛行面臨著與無人機(jī)同樣的若干風(fēng)險(xiǎn)，事故率居高不下，每次事故都伴隨著慘烈的傷亡。
我們無人機(jī)從業(yè)者現(xiàn)在所做的努力并不是杜絕事故的發(fā)生，而是盡量多的讓機(jī)器代替人去冒險(xiǎn)。我們讓自動(dòng)駕駛儀駕駛飛機(jī)貼地飛行噴灑農(nóng)藥、沿著高壓線檢查線路、貼著大橋監(jiān)察裂縫、掛著龍伯球標(biāo)校雷達(dá)或者沖進(jìn)危險(xiǎn)中獲取第一手信息。我們并不是能一味的逃避風(fēng)險(xiǎn)，而是在減少人的危險(xiǎn)。從這個(gè)角度來講，無人機(jī)生產(chǎn)和使用者也要對(duì)風(fēng)險(xiǎn)有個(gè)理性的認(rèn)識(shí)。（全球無人機(jī)網(wǎng) 趙汗青）
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