非隔离空域无人机防撞需求初探

数量剧增的无人机迫切需要与普通航空器共享非隔离空域资源，给本已十分繁忙的空中交通带来了安全隐患。由于在法规、通信、监视、可靠性和感知防撞方面，无人机尚未达到与有人机同样的安全水平，使无人机系统被有效整合进非隔离空域，成为各国航管组织亟待解决的重要问题。基于无人机防撞原理及非隔离空域类型，充分考虑空域威胁目标属性，制定无人机防撞需求标准，为无人机防撞系统的研制及相关空管标准规范的制定提供依据。

随着无人机技术的快速发展，其使用范围已经从军事领域拓展到公安、交通、农业、地质等多个行业，其飞行高度能力覆盖了近地面的几十米到几万米高空[1]。

为了将无人机系统整合进现有的空管规则，无人机的防撞能力需要建立在与有人飞机对等和透明的基础上，并融入到现有的飞行防撞框架下[2]。目前针对非隔离空域下无人机防撞问题的研究主要集中在六个方面：无人机对入侵飞机的探测能力、无人机对有威胁的入侵机执行防撞机动的能力、装备机载防撞系统(ACAS)的有人飞机对入侵无人机的探测能力、无人机与装备ACAS 的有人机之间的互操作性、无人机感知防撞能力的评估标准、无人机自动驾驶模式与远程人在回路遥控驾驶模式中防撞性能的差异。

无人机防撞技术的研究是提高无人机自主性和安全性的关键技术之一。目前国内外对无人机防撞技术的研究比较广泛。对于实现无人机防撞决策，已实现了多种方法，比如基于马尔科夫决策过程的原理、基于最优控制理论、结合姿态角变化的优化多约束变性规划模型的方法以及基于概念圆的概念建立相关模型与算法框架等。

本文首先介绍了目前无人机防撞的研究背景以及目前国内外已有的研究成果，并结合现状引出本文主要研究的课题：针对非隔离空域下的无人机防撞需求的探究。

文章第二节阐述了无人机防撞的概念及原则，提出了无人机防撞的模型和防撞需要遵循的原则。

文章第三节主要针对非隔离空域的环境下对非隔离空域所遭遇的目标进行分类介绍，其中包括遭遇目标属性、空中目标分类、无人机空中防撞标准。

文章第四节结合本文前几节的介绍，将无人机防撞需求进行了分类，并将无人机进入非隔离空域对可能遭遇的不同种类威胁目标的防撞需求分为五类，本节对这五类的具体防撞需求、要求进行了详细的阐述。

最后对整篇文章的内容进行了总结与感悟。本文设计无人机防撞原则，并不设定某一单独的系统为所有的无人机提供防撞功能，针对非隔离空域下无人机的不同类型及空域需求，结合飞行准入标准和空管运行规范，提出无人机系统防撞功能性能需求。