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无人机生产厂家需要重视的事情-飞行安全

发布时间: 2016-01-13
  随着无人机热的到来,越来越多的行业开始或者准备开始运用无人机。各无人机生产厂家自然也顺应时势推出了各种各样的无人机运用方案,但厂家们却都在回避一个很重要的问题:风险。因为內界的缄默,外界对无人机的安全性只有猜测,一些人认为无人机是任劳任怨的飞行毛驴,另一些人则觉得无人机比大韩航空还危险。
 
  简单的回答无人机的飞行安全不安全是不负责任的,作为无人机生产厂家,就从厂家的角度讲讲可能威胁无人机飞行安全的因素。
 
  1、机械故障
 
  无人机首先是个飞行器,作为一个密度大于空气的飞行器而言无人机跟有人机一样,飞行的每一分钟都是在与重力做抗争,飞行的每一分钟都是在风中行走。机械故障非常致命,所以无人机对机体可靠性的要求非常高。
 
无人机机械故障
 
  国内有些无人机生产厂家为压低成本,使用山寨机型平台,这些机型的可靠性差到令人发指。山寨机,由于是逆向的成品机型,尺寸数据来自测量,而被测量的成品由于公差的原因必然与原图纸有差距。加工公差+测量误差+再加工公差所带来的尺寸误差必然大大偏离原设计;再加上尺寸链的原因每个部件的误差积累到一起,这样的一套无人机的粗糙程度也就可想而知。
 
  跟汽车一样,一方面,无人机生产厂家的机型需要选用经过时间检验的飞行,或者经过严格的测试;一方面,操作者需要认真保养与检查无人机,“不带问题上天”是飞手与无人机地勤人员的信条;另一方面,采购方和领导同志,也要尊重客观情况,给厂家与技术人员时间,飞行不能勉强。我们在调试系统或研制新机型时客户总在催促,我们比客户更着急,但也没有办法,测试严苛些是对自己负责也是对客户负责。
 
  2、飞控BUG
 
  对于无人机而言最核心的就是飞控,无人机的飞控就如有人机的飞行员,飞行员不靠谱,飞行自然也就不可能靠谱。
 
无人机飞控
无人机飞控
 
  一套好的飞控很昂贵,其并不贵在硬件上,而是贵在算法上。科卫泰飞控可靠性好并不是因为其采用的GPS板卡或是IMU多么好,而是因为一方面在优势产品之上的开发研究,飞控程序管理严格,程序的每一个语句都能追查到编写人;另一方面其飞控的主程序不可更改,实现其它定制功能都是通过API实现的,目前科卫泰飞控只做定制。
 
 
  为避免飞控出现问题,需要无人机厂商选用成熟可靠的飞控,也需要技术人员有实事求是的态度。在无人机系统的调试过程中不光需要针对无人机的重心进行仔细的配重,也需要对机上所有的电子设备进行电磁兼容测试。不能随便挂上东西就飞。
 
  3、链路干扰
 
  无人机在起飞降落段一般采用2.4G遥控器控制,而更远距离则使用频率几百兆的微波电台下达飞行指令。
 
  无人机所使用的电台安全性还是很有保障的,其使用的是跳频电台。机载的电台与地面电台同时不停的改变频道,一对一,不担心被破译,也不担心失锁。但是在远距离飞行的时候还是要防备通讯联络被干扰或者遮蔽。
 
  为了应对链路中断,一方面需要使用性能和可靠性好的电台,一方面需要规划勘察好航线,另一方面就是选择性能和可靠性好的飞控。如果飞控性能好,链路中断也不是太严重的事情,无人机本身可以自主飞行和自主返航。
 
  4、磁干扰
 
  飞控控制飞机要知道x、y、z、α、β、γ与t这七维的参数(x、y、z三轴确定位置;α、β、γ确定姿态;时间t描述动态)。对于飞行而言最重要的是姿态:α(俯仰)、β(横滚)、γ(航向)。其中俯仰与横滚参数由IMU(惯性测量单元)提供,IMU不受外界干扰,而航向信息则由磁罗盘(compass)提供。磁罗盘感受的是地磁,工作原理与我们祖先发明的指南针是一样的。如果受到磁干扰,无人机就会迷路。短时的干扰可以通过惯性导航维持,但惯导的误差随时间的累积非常严重,维持不了多久也就谬以千里了。
 
  为避免磁罗盘被干扰,除了选用性能比较好的硬件外,compass的模块一般也会被放置在远离发动机与电路的位置。另外无人机在出厂和用户使用中也要对磁航向进行校正。
 
  5、GNSS干扰
 
  GNSS是全球卫星导航系统的简称。在过去很长一段时间里大家印象里GNSS只有美国的GPS,但最近俄罗斯的”格洛纳斯”东山再起,中国的“北斗”开始逆袭,欧洲的“伽利略”如果运气好等那么一两天也能搜到一颗星了。但不管用什么系统,无人机需要GNSS系统来获取自己的位置信息是必须的。GNSS的定位精度高,无人机的航线精度也就高,没有GNSS的位置信息,无人机基本也就蒙圈了。
 
  虽然现在GNSS系统三足鼎立,但目前而言还是美国的GPS更成熟。所以无人机还是以用GPS为主,有些客户因为“北斗热”而考虑用“北斗”导航。从飞控技术来讲使用北斗导航并不困难,而且“北斗”卫星的性能也很不错,但现在“北斗”组网仍未全部完成,而且现有的在轨卫星都在南边一个方向,所以现在就用“北斗”精度与风险都仍有问题。
 
  好在GNSS被干扰并不会导致飞行姿态失控,有些航模爱好者为破解大疆飞控的禁飞圈甚至干脆用“锡纸大法”直接屏蔽掉GPS天线,用姿态模式手动强行起飞。而且在广阔的天空中卫星信号基本不会被遮挡。所以GPS风险主要出在起降阶段。
 
  韩国购买了大名鼎鼎的S100无人机侦查朝鲜,朝鲜干扰GPS信号,结果S100在自主降落时撞爆了指挥车。所以为了以防万一,即使装备了自动化程度很高的飞控系统,也最好还是有飞手保驾。尤其在楼宇密集的地方起降,为防止多路径效应带来的定位误差,还是建议手动降落。
 
  6、自然环境
 
  目前民用无人机的应用主要是在低空和超低空,不管是无人机与有人机,在低空飞行时都会受许多外部环境的影响。首先天有不测风云,突然出现的风雨雷电都威胁飞行安全;其次低空地形复杂,导致气流紊乱,产生风切变;再次低空环境复杂,可能出现难以察觉的障碍物或其它飞行物;另外在复杂地形低空飞行中,飞行器与地面距离大小不一,可能让“地效”时有时无,加大操控难度。
 
  低空飞行的不可预知因素太多,危险性很大。空军飞行事故大多出现在对地攻击训练;最近通航有人飞机接二连三的出事儿;支线客机事故率明显高于国际航线。都是血淋淋的例证。无人机为保证飞行安全,需要尽量认真的勘察好航线,确定合理的飞行高度,密切关注气象状况。
 
  无人机为保证安全应尽量避免在复杂地形飞行,可是另一方面,许多危险的飞行任务又是无人机当仁不让的任务,也是无人机存在的最大意义所在。这个时候就需要摆正心态了,毕竟飞行员的生命远比无人机要宝贵得多。
 
  7、操作失误
 
  无人机在天上飞行,需要靠地面人员来指挥与操控。有人驾驶的国航129航班也被韩国塔台人员的混乱指挥坑到了山上,何况无人机呢。无人机的自动驾驶仪没有思维,其航迹都完全遵循地面控制人员的指令。
 
  为避免错误操作而引起的事故,一方面需要飞控操作系统更加智能,有对误操作的报警功能。另一方面,提高操作人员的水平亦是必由之路。
 
  总结:无人机与汽车、飞机乃至火箭等各种载具一样。只有正视这样那样的风险,努力避免,才能提高飞行的安全性。只有正视风险的无人机生产厂家才能生产出安全的无人机,只有正视风险的用户才能创造漂亮的飞行安全记录。
 
 
 
  延伸阅读无人机生产厂家深圳市科卫泰实业发展有限公司成立于1997年,是国内应急指挥和无线移动视频传输领域的领导者, 致力于无线移动视频传输系统、无线网络传输产品、计算机系统集成及多旋翼无人机系统的研发、生产与应用。科卫泰以“让人类在面对突发事件和灾难时,因我们的产品而更加从容”为公司愿景,用先进可靠的产品占领全球无线移动视频及多旋翼无人机高端市场。
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