基于事故的无人机飞行安全性分析方法研究

发布时间：2020-07-08 19:57

【摘要】：本论文阐述了进行无人机事故安全性分析的目的与意义,研究了国内外有关无人机运行管理的现状。介绍并验证了马尔科夫分析方法以及等效安全性水平原则在无人机安全性分析中的适用性,针对基于事故的无人机安全性分析方法进行研究,建立了无人机安全性分析模型,并结合实例进行验证。本文主要研究内容有:1、介绍了无人机安全性分析的流程以及各个阶段的工作内容。在借鉴了ARP 4671的基础上提出针对无人机系统的FHA分析流程;介绍了自上而下PSSA分析以及自下而上的SSA分析的过程及输入输出。阐述了各个分析流程在无人机安全性评估中的应用阶段以及作用。2、对于马尔科夫以及等效安全性水平原则两种安全性分析方法进行研究。介绍了马尔科夫分析方法的原理和过程并结合“捕食者”无人机的故障事件,来介绍马尔科夫分析方法在实际案例中的运用,验证其正确性。介绍了什么是等效安全水平,分别从空中撞击和对地撞击两种事故情况来对无人机安全性提出标准。3、以无人机事故征候为基础,创建基于无人机事故的安全性分析模型“AcciTree”,该模型为图形化事故模型,可以直观的反应出无人机事故直接过程以及相对应的深层次组织管理的不安全因素,阐述了模型的结构和事故的流程化建模过程。在此基础上针对事故中未直接展现的不安全因素提出联想危险分析方法,作为“AcciTree”模型的补充,并介绍其分析流程。4、将“AcciTree”模型运用于实际无人机事故案例中,结合三起无人机事故,针对其事故过程进行分析和建立“AcciTree”模型,验证模型的正确性与实用性。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V328
【图文】：

模型图,伤亡率,动能,模型

xp口密度均匀分布，Nexp可用式（3.18）计算，Nexp为面积（Aexp）乘人 expexpN A击特征可以有几种方法确定 A。对于垂直坠落，这个面积可近似为航冲区以计入平均人体的宽度，而滑翔降落情况下可由式(3.19)近似，其了平均人体半径[36]： singlideangleHAWLpersonexp aircraftaircraft 代表无人机翼展，L 代表无人机长度，H 代表人体高度。如知道坠机涉及人数，其死亡率需计算得到。死亡率可估算为撞击动也会有影响，然而正如图 3.7 所示，还没有一个统一的意见该如何最根据“动能→死亡率”RCC323 模型的研究结果[37]，1 磅物体有 50J 动能大于 200J 时致死率升高到大约 90%。根据“动能→死亡率”RC1000 磅物体撞击人体相应的动能估计分别为 40KJ 和 115KJ，其三倍致。因此不同质量的物体尽管撞击时动能相同，其影响可能不同。尽计算曲线还是被认为是估计死亡率的好模型。

曲线,伤亡率,动能,不同参数

南京航空航天大学硕士学位论文人机的特征并考虑到遮蔽，但考察 Weibel 给出的四例穿透因子，可以说 Weibel 的估计舱体是过于保守的，因为质量低于 100g 的飞机被赋予死亡率 5%，而同时该模型低估飞机杀伤力。对于其他无人机的穿透因子，没有一致的估计方法。考虑所有上述理由和观察，基于 Range Safety Group[38,39]中导出的死亡曲线形式[39]，一种变通的计算增长模型，估计 P(atality，exposure)为撞击动能(Eimp)的函数，并考虑飞及遮蔽。式(3.21)给出了该模型，取决于三个参数(α、β 及 Ps)。 1/4PsimpE11Pfatalityexposure ，(遮蔽参数 Ps (0，1]取决于人群暴露撞击中的程度。其均值为 0.5，较高的值意味着遮蔽，因而在同样动能下有较低的死亡率。α 参数是 Ps=0.5 时死亡率高达 50%所需撞，β 参数当 Ps为 0 时导致死亡所需的撞击能量值。当 Ps值较小，适当选择 β，式(3.21)逼近 RCC323、RCC321 中的曲线。图 3.8 显示了本文提出的模型在不同 Ps参数值下生线。

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