隨著國家空域（NAS）變得更加擁擠，軍事和商業(yè)航空界正在推動對無人機系統(tǒng)（UAS）進行更嚴格的認證，俗稱無人機。擁擠的NAS意味著不發(fā)達，未經(jīng)認證的無人系統(tǒng)與有人駕駛飛機一起飛行的危險增加。與此同時，多核處理器在有人駕駛和無人駕駛飛機認證中的使用量有所增加，但安全問題繼續(xù)困擾著航空界。

當涉及到在國家領(lǐng)空飛行的無人駕駛飛機時，精靈已經(jīng)從瓶子里出來了。政府監(jiān)管將永遠追趕，但監(jiān)管機構(gòu)和航空電子設(shè)備設(shè)計師在認證無人駕駛飛機上的軟件和硬件方面保持領(lǐng)先地位至關(guān)重要，就像他們對有人駕駛平臺所做的那樣，特別是在認證多核技術(shù)領(lǐng)域。

行業(yè)官員正在看到確保有人駕駛和無人駕駛飛機遵循相似（如果不是相同）安全程序的推動力。不幸的是，即使越來越多的UAS飛上天空，無人系統(tǒng)認證仍然滯后。為了解決這種情況，航空界越來越多地考慮使用 DO-178/DO-254 認證。

“我已經(jīng)足夠大了，可以記住第一臺個人電腦和人們的反應：‘它很酷，但沒有軟件，它不會用于實際目的，’”AFuzion Inc.（加利福尼亞州洛杉磯）首席技術(shù)官Vance Hilderman說。這種觀點持續(xù)了幾年，直到達到臨界點，計算機使用量爆炸式增長。我們現(xiàn)在正處于無人系統(tǒng)的同樣轉(zhuǎn)折點。FAA（聯(lián)邦航空管理局）和EASA（歐盟航空安全局）最近在可行的標準上取得了長足的進步。顯然，新的ADS-B任務(wù)以及將ADS-B Out應用于更多無人機也有幫助。較大的無人駕駛生產(chǎn)商現(xiàn)在終于應用了與小型有人駕駛飛機類似的安全/可靠性標準（例如，第23部分，其中涵蓋了基于性能的安全標準），因此大大提高了飛機和操作的可靠性。

DO-254認證已成為一項要求。Holt Integrated Circuits（加利福尼亞州Mission Viejo）總裁兼首席執(zhí)行官David Mead表示：“在過去三到五年中，軍方對DO-254認證越來越感興趣，主要是由于需要共享商業(yè)空域并提供類似于商用飛機行業(yè)的設(shè)計保證水平（DAL）。所有安全或關(guān)鍵任務(wù)系統(tǒng)通常都通過了DAL A認證，這是最高的保證級別，其中故障條件將是災難性的，從而阻止繼續(xù)安全飛行和著陸。

坦率地說，挑戰(zhàn)是巨大的：“DO-178和DO-254是在安全系統(tǒng)范圍內(nèi)開發(fā)安全軟件和固件的指導方針，”水星系統(tǒng)公司（馬薩諸塞州安多弗）旗下水星任務(wù)系統(tǒng)的喬治格雷夫斯說。這些文件是幾十年來與行業(yè)和政府合作建立的。

安全認證統(tǒng)計數(shù)據(jù)不言自明：“目前的安全記錄證明了為提供這種指導所付出的遠見和努力，”他繼續(xù)說道。

雖然航空界在飛行、認證和保持天空安全方面擁有數(shù)十年的經(jīng)驗，但有些人認為有必要通過DO-254 / DO-178認證無人系統(tǒng)。換句話說，無人系統(tǒng)需要快速有效地進行追趕游戲——所有這些都是為了安全。

當然，挑戰(zhàn)仍然存在于“更新安全評估和認證流程，以支持這種安全水平，而無需人工參與，”格雷夫斯補充道。“為了支持向無人系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型 - 用我們今天擁有的安全性做我們今天能做的事情 - 將需要幾十年的時間，現(xiàn)有的方法和指導。因此，我們面臨的另一個重大挑戰(zhàn)是加速這些過程，同時仍然允許使用支持自主性所需的更復雜的技術(shù)。

自動化將有助于這一過程，但問題仍然存在，“無人系統(tǒng)現(xiàn)在面臨著以UAS制造商最初沒有考慮的方式認證DO-254和DO-178的需求，”CoreAVI（佛羅里達州坦帕）銷售和營銷副總裁Dan Joncas說?！皬娜蝥椀却笮拖到y(tǒng)到手動發(fā)射平臺，UAS的尺寸差異很大，這意味著由于空間，重量和功率限制的增加，認證要求和可用的硬件都存在巨大差異。這意味著，例如，用于有人駕駛飛機的典型硬件外形對于較小的UAS來說可能是不切實際的，這也可能對可以支持的軟件施加限制

自 2018 年 12 月倫敦蓋特威克機場事件發(fā)生以來，小型無人機絕對是一個令人擔憂的問題，其中一架小型無人機在機場攔截了數(shù)百個航班。瓊卡斯補充說，在這些類型的事件中，“蓋特威克機場（歐洲最大的機場之一）的民用空中交通被小型無人機系統(tǒng)中斷了數(shù)天，對無人機使用的適當認證和控制只會變得更加重要。“同樣，新興的空中出租車市場意味著我們現(xiàn)在正在尋找沒有飛行員控制的載人無人機。以色列正在為軍事計劃開創(chuàng)這項工作。

更糟糕的是，UAS必須具有某些內(nèi)置功能才能安全運行，包括避免碰撞的能力?！氨苊馀鲎踩匀皇菬o人機在沒有視線飛行員或根本沒有飛行員的情況下在商業(yè)空域的主要障礙;信任非視距飛行將是商業(yè)需求所必需的，“DDC-I Inc.（亞利桑那州鳳凰城）技術(shù)營銷經(jīng)理Gary Gilliland說?！斑@種能力將使商業(yè)市場爆炸 - 而不是字面意思 - 因為UAS在商業(yè)市場上有很多賺錢的機會。

除了避開天空中的物體外，無人機還需要“識別來襲飛機并采取相應行動。這是一個試點要求，現(xiàn)在必須是軟件驅(qū)動的，這導致了基于感知和避免技術(shù)的新系統(tǒng)，“Petty說。

這些功能中的每一個都必須經(jīng)過認證?！白裱璂O-254和DO-178的實際過程保持不變，”Petty解釋說?！艾F(xiàn)在，隨著系統(tǒng)要求下降，對無人駕駛飛機進行類型認證，難度就會上升到更高的水平。這反過來又將硬件和軟件需求向向子系統(tǒng)。這種向動將確定后續(xù)認證的系統(tǒng)要求和安全級別。

軍用和商用無人機的安全難題

安全也是航空界的一個主要問題。Gilliland說，一些擔憂尤其包括“你打算在航空電子系統(tǒng)上運行的軟件就是系統(tǒng)上運行的全部”?！按斯δ芡ǔ７Q為安全啟動和安全升級。有很多方法可以做到這一點，但我們看到硬件供應商正在硬件中添加功能以協(xié)助這項工作。

“軍事客戶通常有額外的安全要求，例如防篡改和與任務(wù)系統(tǒng)的交互，”Petty補充道?！斑@些額外的要求可能會對整體安全邊界產(chǎn)生影響，在某些情況下需要納入安全認證活動。

公司已開始添加更多功能，以幫助應對任務(wù)系統(tǒng)中的惡意威脅;更進一步，AZFuzion還提供DO-326A / ED202A安全生態(tài)系統(tǒng)等培訓。

希爾德曼說：“通過新的DO-326A/ED-202A文檔集實現(xiàn)的航空網(wǎng)絡(luò)安全正在爆炸式增長，全球認證機構(gòu)堅持合規(guī)性，飛機/航空電子設(shè)備開發(fā)和運營生態(tài)系統(tǒng)迅速試圖應對可行的解決方案?！白詈?，隨著航空供應商試圖應對越來越快的時間表和不斷變化的系統(tǒng)要求，敏捷軟件開發(fā)正越來越受到歡迎;我們終于看到，在我們以前古板的開發(fā)框架中，我稱之為‘MA’的‘主要是敏捷’開發(fā)被接受。

認證多核

就在您認為安全認證還不夠復雜的時候，多核技術(shù)出現(xiàn)了。

“在更廣泛的航空界中，總是出現(xiàn)的趨勢 - 或者說，反復出現(xiàn)的問題 - 是：‘多核處理器的認證何時成為常規(guī)？’和‘我們什么時候才能有一種方法來認證更高程度的復雜性，如自主甚至智能系統(tǒng)？’”水星的墳墓說?！皹I(yè)界花費了數(shù)千人年來認證在多核安全關(guān)鍵模式下運行的真正多核處理器。

然而，辛勤工作得到了回報，到2019年或2020年，用戶將看到商用飛機中多核處理器的影響，Graves補充道?！半m然這可能是未來方向所定義的趨勢，但今天和多年來生產(chǎn)的大多數(shù)計算機都是多核的。

只需查看歷史，用戶就可以一窺生產(chǎn)航空安全關(guān)鍵系統(tǒng)需要多長時間?！笆聦嵣?，自從IBM首次推出POWER4多核處理器以來，已經(jīng)有18年了，”Graves繼續(xù)說道?！坝捎谡J證多核處理的復雜性花了這么長時間，因此已經(jīng)有很多工作組討論來研究替代認證方法，希望加速和增強認證過程。這將減少獲得非常復雜系統(tǒng)（包括軍事用途）的安全關(guān)鍵認證所需的時間。

此外，“集成模塊化航空電子設(shè)備（IMA）繼續(xù)推動安全系統(tǒng)，帶來的好處包括將混合臨界系統(tǒng)整合到一個通用硬件平臺上，并通過標準化模塊和通過分區(qū)分離來最小化變更成本，”Wind River（加利福尼亞州阿拉米達）航空航天與國防副總裁Ray Petty說?！芭c固定功能的單一應用系統(tǒng)相比，這具有許多優(yōu)勢。多核為該架構(gòu)增加了更多的計算能力，甚至可能允許處理器密集型應用程序在混合關(guān)鍵性系統(tǒng)中運行;但是，這增加了平臺提供商和應用程序開發(fā)人員的安全舉證責任。

認證多核處理器不僅可以縮短上市時間，還可以降低與認證飛機相關(guān)的成本。隨著多核處理器超越傳統(tǒng)處理器，認證無人系統(tǒng)仍然是一個挑戰(zhàn)。

審核編輯：郭婷