（原標題：如何減少無人機炸機的概率）

目前，有關“共享空域”的計劃正在成為很多人的夢想。“下一代空域將著眼于利用衛星使得航管員、飛行員、乘客、無人飛行器以及其他與此相關者能夠實時地共享空域。”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、自動應答、空中管制、自主起降、應急備降，這些圍繞無人機飛行安全的技術和管理上的舉措層出不窮。當我們對其進行歸納總結之后便會發現，提高無人機的安全性和可靠性的技術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動機的聲音，而依賴數據鏈回傳的儀表數據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對突發的各種故障。重要的參數需要使用多種數據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高度解算和慣性導航單元的組合便可形成一個對高度信號的冗余探測系統。結合久經考驗的擴展卡爾曼濾波算法或者BP神經網絡系統便可使得在單個傳感器或者單種數據源在遇到故障的時候，無人機的重要飛行參數不會受到太大影響。

無人機的容錯設計和舵面代償機理的設計也是一項重要技術手段。當單個舵面的作動器因故障無法正常工作的時候，無人機的控制系統可以將制導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生突變或無人機因部分載荷脫落而使全機重心發生突變的時候，控制系統可以通過系統辨識的方法重新認識無人機本身，獲得新的控制模型，計算出新的優化控制參數，重新獲得無人機的最優控制律。無論是舵面指令重新分配技術還是控制算法重構技術或者是動態調節補償器技術，都會使出現故障的無人機的剩余控制能力得到進一步的開發，激發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故障的無人機繼續長時間飛行的時候，就應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的一項重要舉措。美國聯邦航空委員會認為，今后的無人機不僅要能夠確保自身安全飛行，還應該在突發事件發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。這樣的規定還是默認了無人機在突發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生的時候，無人機會徹底失去和地面之間的聯系，這時，無人機的自主規劃航路、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。

借助光學設備和圖像識別技術，無人機能夠做到對著陸區的自主識別。而自動返航和自主航路規劃甚至已經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含量。目前，“全球鷹”無人機在經過多年的探索之后，已經擁有了在數據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劃，當計算出合適的下滑路徑時，自動切換為縱向模態控制方式，開始以恰當的角度進入著陸場。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。隨著無人機的繼續下降，控制系統會對高度變化率和無人機質量等信息進行系統辨識，并隨時調整無人機的俯仰姿態。在快要接觸地面的時候，無人機對側滑角和滾轉角進行精確辨識，以此來感知當前的風場，并隨時準備應對突發的側風干擾。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，使其能夠沿著跑道的中心線向前滑行。如果剎車系統還能正常工作的話，“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、光學等探測設備，無人機的自主感知能力將會得到極大地提高，在地面操控人員發現危險之前就先行實施躲避的設想已經在逐漸成為現實。綜合考慮安全性和經濟性的防撞算法會在無人機實施防撞躲避機動之后，自動重新規劃航路，繼續完成作業任務（該技術在植保無人機的斷點續噴、巡線無人機的自主識別上已經初見端倪）。

今后，無人機會更加安全，更加高效。但愿技術的突破能夠幫助無人機闖出一條路，讓政策和相關法規向著有助于無人機產業成長的方向發展。