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题目:STA34无人机系统试飞安全性控制方法研究

关键词:系统理论,安全性控制结构,安全性约束,人因与组织

  摘要



近年来,无人机用途越来越广泛,然而在其运行过程中却事故频发,安全性问题十分突出。本论文认为无人机系统研制—运行过程中所存在的系统安全性问题已经不能仅仅依靠传统的基于事件链的事故模型来解释或仅关注物理组件失效问题来解决,只有有效控制无人机系统研制—运行全过程相关的组织因素、人为因素和物理系统行为,才可能更大程度的提高无人机的安全性水平。

首先,基于面向复杂系统安全性分析及设计的系统理论事故模型(STAMP)及系统理论过程分析(STPA)系统危害分析方法,建立了适用于无人机安全性控制的系统性方法,该方法以安全性约束和安全性控制结构为核心,基于工程经验及相关技术原理辨识飞机级危害及安全性约束,进一步分析出无人机系统研制—运行全过程中可能的不安全控制行为及导致这些行为的控制缺陷,进而提出具体的系统级安全性约束,设计具体的措施充分执行相应的安全性约束,确保最终无人机运行的安全性。

其次,将该无人机安全性控制方法应用于一多功能无人机系统STA34-UAS上,建立了该系统研制—运行相关的安全性控制结构,辨识出了其“巡航段自主试验”的60项共7类安全性约束,设计了约束执行措施并在该无人机的研制—运行实践中加以贯彻。

最后,使用无人机系统STA34-UAS共进行了19架次飞行试验,仅出现1次事故,成功率为94.7%,超过了预期的90%成功率的安全性目标。比较未进行系统安全性控制的同等级别无人机66.7%的试验成功率,可以看出本论文提出的安全性控制方法在一定程度上提高了无人机的试飞试验安全性。