无人机低空运行风险评估技术支撑

　　一、概述

　　本案例属于智慧交通建设领域，包括了无人机低空运行审定管理过程中的风险评估及安全运行能力保障方面的技术支撑。

　　二、背景

　　《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》(以下简称条例)以及《民用无人驾驶航空器运行安全管理规则》(CCAR-92部)要求，无人机企业在从事运行活动前必须申请运营合格证。运行风险评估作为申请运营合格证的必要前置条件，其评估的质量及效率不仅是无人机运行企业能否取证的重要依据，还是民航局对无人机安全监管的重要抓手。当前国家无人驾驶航空器一体化综合监管服务平台(UOM)中每周收到无人机运行企业的申请量大约在60家左右，民航监察员若以传统风险评估模式开展评估，平均每家企业需2周时间才能完成，将造成企业申请大量积压。因此，如何用新技术辅助提高评估效率，如何保证风险评估的安全可靠是目前急需解决的问题。

　　目前主流无人机厂家已经在无人机系统设计有电子围栏功能并在实际飞行中使用。牵头制定的民航标准MH/T 2008-2017《无人机围栏》中，要求使用高精度定位装置对无人机围栏进行测试，观察无人机系统有无触发提示、警示和警告功能，确定围栏所能达到的等级水平。依赖传统检验方法单一由现场的检验人员依靠人眼或感觉来判断无人机围栏范围的一致性和无人机在围栏边缘的处置行为不适用快速飞行的无人机系统，无法完成无人机航迹记录，不能提供事后飞行数据的查询和分析，不能对无人机系统进行定量评测，无法满足无人机围栏检验需求。因此，需要更为方便和精确的测定和检验方法改进以上的不足，使得无人机围栏检验更科学便利。

　　三、项目介绍

　　1、低空风险量化

　　为帮助无人机风险评估提质增效，研发了无人机运行风险评估电子化系统，该系统包含了运行航线自主规划、运行风险仿真、运行风险可视化输出以及风险评估自动化输出等功能，可保证评估质量的同时将评估耗时降低到1小时以内。该系统以交互式设计为基础，实现无人机航线自主规划，并直接生成可视化运行风险地图。系统自带的人群密度数据库可实现航线对地面人口密度的动态评估，满足无人机运行环境的全生命周期模拟。同时，系统搭载了航科院自主研发的无人机运行仿真模块，可实现坠地范围、碰撞风险、坠地致死率等从地面以及空中两个角度对无人机运行全流程的风险仿真，保证系统对运行风险的高保真还原。

　　无人机运行风险评估系统软件

　　2、围栏检验方法及工具

　　围栏检验方法和工具包括两个主要内容，一是无人机围栏检验系统，该系统是一套基于实时动态载波相位差分(RTK)技术的软硬件系统，主要原理是根据《无人机围栏》的测试和性能等级要求，研发了一套RTK地面基准站和机载天线端硬件产品，通过对无人机围栏的划设，针对无人机厂商进行无人机系统安全能力等级检验;二是通过制定满足CNAS的质量手册和程序文件体系,并在体系下运行无人机围栏检验活动，获得了CNAS颁发的民航首家民用无人机检验中心检验机构认可证书。

　　围栏检验系统工具包括了基于RTK技术的厘米级精度定位机载设备和配套的围栏检验软件，能够实现对无人机或飞控系统中电子围栏功能的设置实施检验工作。以高精度RTK测量技术和4G移动网络技术设计的无人机围栏检验系统，能够实现对轻小型民用无人机围栏系统的系统性测试检验和评估认证，实现无人机围栏检验过程的标准化、自动化、智能化和可视化，解决了传统检验方法精度低、效率低的问题，提高了检验数据可靠性和实时性，提高了无人机围栏系统测试检验和测评的自动化水平。无人机围栏检验是保证无人机安全飞行和保障我国低空空域安全的重要组成部分，建立高效精确的无人机围栏检验是保证空域安全、人员安全的必要前提。

　　三、行业应用

　　无人机风险评估系统已在行业内部进行应用，已完成美团无人机、加格达奇光明通航、天空汽车无人机以及卡沃科技无人机的运行风险评估。无人机围栏检验方法及配套工具已为多家无人机运营厂商实施过围栏检验活动，其应用均得到运营人认可。无人机运营人对于采用此方法和工具得到的检验结果均给予正面评价。检验系统可以面向全行业开展无人机系统中围栏功能的性能检验，能够帮助企业保证产品的性能指标，并为民航局提供管理无人机安全飞行的抓手，将无人机运行过程中可能出现的进入禁飞区、限制区的情况降低到最小，从而提高无人机运行的安全性，为局方的无人机运行政策制定和行业的健康发展提供保障。参与并完成以围栏检验为主体的无人机系统安全能力检验，是行业内无人机运营人的普遍需求。现已有多家无人机运营人完成了无人机系统安全能力检验，均为无人机行业细分领域的头部企业，主要包括：亿航无人机、美团无人机、丰翼无人机、拓攻无人机、极飞无人机等。这些运营人的无人机应用场景覆盖全面，包括了城市物流场景、海岛物流场景、载人eVTOL场景、农林植保场景等。

　　四、项目意义

　　本案例中的无人机风险评估系统实现了无人机运行风险评估自动化操作，同时内嵌的量化指标算法可以有效保证评估的科学性，降低人为评估造成的尺度把控不一的问题，有利于提高评估的准确性，大大降低了民航局的监察负担，提高监察的质量与效率。系统实现了航线规划与风险可视化的集成，在规划航线的过程中即可直观看到风险情况，有利于对运行人对风险的自我管理。同时，系统支持运行风险的全流程数字化记录展示以及风险评估报告的自动化输出，实现运行风险的可追溯性。本案例的围栏检验方法和工具提供了对无人机系统安全性能的全面评估。通过这套方法和工具，能够建立起监管方、制造方、运营方、社会大众对无人机领域的深刻了解。同时随着无人机技术的不断发展和应用领域的不断扩展，无人机围栏检验服务不仅仅是一项独立的业务，更是一个战略性的起点，为拓展无人机相关的其他检验项目奠定了基础，从而更深入对无人机系统安全能力提供有力支撑及保障。本案例中的两部分技术支撑内容，分别从无人机运行前和运行中两个不同角度，以技术手段明确无人机运行风险、把控无人机安全运行能力。填补了无人机相关规章制度与厂商运行实际之间的评价工具及检验工具空白。有效促进了无人机运行监管质量和效率，从而保障各类无人机安全高效的服务于社会经济发展及人民生活的方方面面。