CN115795694B - 无人机飞行环境安全性的定量评价方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种无人机飞行环境安全性的定量评价方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品。所述方法包括：获取无人机的多维度的环境安全性需求和设计特性；构建环境安全性需求、设计特性作、环境安全性需求和设计特性的关系矩阵、设计特性间的关联关系、环境安全性需求的重要度和评价指标，构建无人机的质量屋评价模型；根据环境安全性需求与设计特性的关系矩阵的权重系数，以及环境安全性需求的重要度，计算无人机的设计特性的重要度；根据无人机的设计特性，计算无人机的设计特性下的单项评价结果；根据无人机的单项评价结果和设计特性的重要度，得到无人机的安全性评价结果。该方法，可以定量评价无人机在不同环境下的安全性。
Description
技术领域
本申请涉及无人机技术领域，特别是涉及一种无人机飞行环境安全性的定量评价方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品。
背景技术
随着无人机产业迅猛发展，尤其在民用领域，应用于航拍、消防、农业、测绘、电力巡检等多个行业。然而，伴随着无人机的普及，无人机安全事故也频频发生。对人员、财务都造成了一定的损失。因此需要对无人机的安全性进行评价。
传统的无人机的安全性评价方法一般基于无人机出现故障后导致的危害性进行分析，针对无人机自身的故障产生的后果，没有考虑外部环境对无人机安全性的影响。因此需要一种方法实现对无人机环境安全性的评价。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种定量评估无人机安全性的无人机飞行环境安全性的定量评价方法、装置、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。
第一方面，本申请提供了一种无人机飞行环境安全性的定量评价方法，所述方法包括：
获取无人机的多维度的环境安全性需求和多维度的设计特性；
以所述环境安全性需求作为质量屋的左墙，以所述设计特性作为质量屋的天花板，以所述环境安全性需求和设计特性的关系矩阵作为质量屋的房间，以所述设计特性间的关联关系作为质量屋的屋顶，以环境安全性需求的重要度为右墙，以评价指标为质量屋的地下室，构建无人机的质量屋评价模型；
根据所述环境安全性需求与所述设计特性的关系矩阵的权重系数，以及所述无人机的环境安全性需求的重要度，计算所述无人机的设计特性的重要度；
根据所述无人机的设计特性，计算各所述无人机的设计特性下的单项评价结果；
根据所述无人机的所述单项评价结果和所述设计特性的重要度，得到所述无人机的安全性评价结果。
在其中一个实施例中，所述无人机的环境安全性需求的重要度包含多维度下的无人机的环境安全性需求的重要度，确定无人机的环境安全性需求的重要度的方法，包括：
获取多维度下的无人机的环境安全性需求的厂家重要度结果和用户重要度结果；
将所述厂家重要度结果和所述用户重要度结果取均值，得到所述无人机的环境安全性需求的重要度。
在其中一个实施例中，所述根据所述无人机的设计特性，计算各所述无人机的设计特性下的单项评价结果，包括：
根据所述设计特性对应的技术水平，得到所述设计特性下的单项评价结果。
在其中一个实施例中，所述根据所述设计特性对应的技术水平，得到所述设计特性下的单项评价结果，包括：
若所述设计特性对应的技术水平低于所述设计特性对应的标准技术水平，则所述设计特性下的单项评价结果为0分；
若设计特性对应的技术水平高于等于所述设计特性对应的标准技术水平，根据所述设计特性对应的技术水平与所述设计特性对应的标准技术水平的差值的绝对值，得到所述设计特性下的单项评价结果，所述设计特性对应的技术水平与单项评价结果的分数呈正相关。
在其中一个实施例中，所述根据所述无人机的所述单项评价结果和所述设计特性的重要度，得到所述无人机的安全性评价结果，包括：
若所述设计特性中至少一个所述单项评价结果为0分，则所述无人机的安全性评价结果为0分；
若所述设计特征中全部所述单项评价结果均大于0，则根据所述设计特征的单项评价结果和所述设计特性的重要度，得到所述无人机的安全性评价结果。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：
根据所述无人机的所述单项评价结果对所述无人机的设计特性进行分析，得到所述无人机的设计特性的评价结果。
第二方面，本申请提供了一种无人机飞行环境安全性的定量评价装置，所述装置包括：
获取模块，用于获取无人机的多维度的环境安全性需求和多维度的设计特性；
构建模块，用于以所述环境安全性需求作为质量屋的左墙，以所述设计特性作为质量屋的天花板，以所述环境安全性需求和设计特性的关系矩阵作为质量屋的房间，以所述设计特性间的关联关系作为质量屋的屋顶，以环境安全性需求的重要度为右墙，以评价指标为质量屋的地下室，构建无人机的质量屋评价模型；
计算模块，用于根据所述环境安全性需求与所述设计特性的关系矩阵的权重系数，以及所述无人机的环境安全性需求的重要度，计算所述无人机的设计特性的重要度；
处理模块，用于根据所述无人机的设计特性，计算各所述无人机的设计特性下的单项评价结果；
评价模块，用于根据所述无人机的所述单项评价结果和所述设计特性的重要度，得到所述无人机的安全性评价结果。
第三方面，本申请提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下方法步骤：
获取无人机的多维度的环境安全性需求和多维度的设计特性；
以所述环境安全性需求作为质量屋的左墙，以所述设计特性作为质量屋的天花板，以所述环境安全性需求和设计特性的关系矩阵作为质量屋的房间，以所述设计特性间的关联关系作为质量屋的屋顶，以环境安全性需求的重要度为右墙，以评价指标为质量屋的地下室，构建无人机的质量屋评价模型；
根据所述环境安全性需求与所述设计特性的关系矩阵的权重系数，以及所述无人机的环境安全性需求的重要度，计算所述无人机的设计特性的重要度；
根据所述无人机的设计特性，计算各所述无人机的设计特性下的单项评价结果；
根据所述无人机的所述单项评价结果和所述设计特性的重要度，得到所述无人机的安全性评价结果。
第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时以下方法步骤：
获取无人机的多维度的环境安全性需求和多维度的设计特性；
以所述环境安全性需求作为质量屋的左墙，以所述设计特性作为质量屋的天花板，以所述环境安全性需求和设计特性的关系矩阵作为质量屋的房间，以所述设计特性间的关联关系作为质量屋的屋顶，以环境安全性需求的重要度为右墙，以评价指标为质量屋的地下室，构建无人机的质量屋评价模型；
根据所述环境安全性需求与所述设计特性的关系矩阵的权重系数，以及所述无人机的环境安全性需求的重要度，计算所述无人机的设计特性的重要度；
根据所述无人机的设计特性，计算各所述无人机的设计特性下的单项评价结果；
根据所述无人机的所述单项评价结果和所述设计特性的重要度，得到所述无人机的安全性评价结果。
第五方面，本申请提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时以下方法步骤：
获取无人机的多维度的环境安全性需求和多维度的设计特性；
以所述环境安全性需求作为质量屋的左墙，以所述设计特性作为质量屋的天花板，以所述环境安全性需求和设计特性的关系矩阵作为质量屋的房间，以所述设计特性间的关联关系作为质量屋的屋顶，以环境安全性需求的重要度为右墙，以评价指标为质量屋的地下室，构建无人机的质量屋评价模型；
根据所述环境安全性需求与所述设计特性的关系矩阵的权重系数，以及所述无人机的环境安全性需求的重要度，计算所述无人机的设计特性的重要度；
根据所述无人机的设计特性，计算各所述无人机的设计特性下的单项评价结果；
根据所述无人机的所述单项评价结果和所述设计特性的重要度，得到所述无人机的安全性评价结果。
上述无人机飞行环境安全性的定量评价方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品，通过围绕无人机的环境安全性需求和设计特性，建立环境安全性需求与设计特性关系矩阵，根据环境安全性需求与设计特性关系矩阵和无人机的环境安全性需求的重要度计算无人机的设计特性的重要度，得到了无人机各项设计特性对于无人机安全性的影响程度，进而，根据无人机的设计特性的重要度，计算无人机在各设计特性下的单项评价结果和无人机的安全性评价结果。该方法，考虑了无人机环境安全需求和无人机设计特性，计算得到无人机的安全性评价结果，可以定量评价无人机在不同环境下的安全性。
附图说明
图1为一个实施例中无人机飞行环境安全性的定量评价方法的应用环境图；
图2为一个实施例中无人机飞行环境安全性的定量评价方法的流程示意图；
图3为一个实施例中第一种质量屋的结构示意图；
图4为一个实施例中第二种质量屋的结构示意图；
图5为另一个实施例中无人机飞行环境安全性的定量评价方法的流程示意图；
图6为一个实施例中第三种质量屋的结构示意图；
图7为一个实施例中第四种质量屋的结构示意图；
图8为一个实施例中无人机飞行环境安全性的定量评价装置的结构框图；
图9为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
当前民用航空器的安全性评价技术主要基于产品故障导致的危害性进行分析。通常的安全性评估过程为功能危险评估（FHA）、初步***安全性评估（PSSA）、***安全性评估（SSA）。
这三种分析评估方法都面向无人机自身功能的故障展开，考虑功能故障对飞机安全性的影响，给出相应的定性或定量分析评价结果和要求。但是对于外界环境对无人机飞行安全的影响并未考虑其中。
现有的方案中，对于产品的质量评价常采用质量屋对产品进行分析，其中，质量屋是将用户需求转换为相应的质量特性要求，以保障用户需求落实到产品设计和生产过程的一种质量工程中的常用方法。但是，该方法不应用于安全性相关的评价，且不具备综合定量评价的用途。需要对质量屋的架构、质量屋内的计算方法等做出改进，使质量屋具备安全性相关评价的用途。
综上，亟需出现一种无人机飞行环境安全性的定量评价方法，面向多种环境条件，通过一种对无人机安全性进行评价，实现多因素的飞行安全性综合评价。
有鉴于此，本申请实施例提供的无人机飞行环境安全性的定量评价方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，终端102通过网络与服务器104进行通信。数据存储***可以存储服务器104需要处理的数据。数据存储***可以集成在服务器104上，也可以放在云上或其他网络服务器上。
服务器104从终端102获取无人机的多维度的环境安全性需求和多维度的设计特性；服务器104以环境安全性需求作为质量屋的左墙，以设计特性作为质量屋的天花板，以环境安全性需求和设计特性的关系矩阵作为质量屋的房间，以设计特性间的关联关系作为质量屋的屋顶，以环境安全性需求的重要度为右墙，以评价指标为质量屋的地下室，构建无人机的质量屋评价模型；服务器104根据环境安全性需求与设计特性的关系矩阵的权重系数，以及无人机的环境安全性需求的重要度，计算无人机的设计特性的重要度；服务器104根据无人机的设计特性，计算无人机的设计特性下的单项评价结果；服务器104根据无人机的单项评价结果和设计特性的重要度，得到无人机的安全性评价结果。
其中，终端102可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑、物联网设备和便携式可穿戴设备，物联网设备可为智能音箱、智能电视、智能空调、智能车载设备等。便携式可穿戴设备可为智能手表、智能手环、头戴设备等。服务器104可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种无人机飞行环境安全性的定量评价方法，以该方法应用于图1中的服务器为例进行说明，包括以下步骤：
S202，获取无人机的多维度的环境安全性需求和多维度的设计特性。
其中，无人机，全称为无人驾驶飞机，可以利用无线电遥感设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者又车载完全地或间歇地自主地操作。与有人驾驶的飞机相比，无人机往往更适合那些重复性任务或危险性较高的任务。例如，无人机可以用于航拍、农业、植保、快递运输、灾难救援等场景。
由于无人机的应用场景复杂，因此，需要对于不同使用环境采用不用型号的无人机，相应的无人机的安全性要求也并不相同，所以，对于生产制造完成后的无人机，常需要对无人机的适应环境的能力做出评估，即，需要对无人机的安全性进行评价。具体地，得到无人机安全性评价结果后，厂家可以根据细化的安全性评价结果，对无人机各个部位的生产工艺进行优化，方便厂家从无人机底层结构改进无人机性能；消费者也可以根据无人机安全性评价结果对不同型号的无人机的安全性进行评估。
环境安全性需求，可以是对于无人机产品的期望，环境安全性需求一般包括：无人机质量的期望、无人机适应环境能力的期望等，具体地，环境安全性需求可以是对无人机在不同环境下无人机能否在保证安全性的前提下，正常飞行并执行相应任务的能力。
其中，环境安全性需求可以根据无人机产品用户的口语化描述所确定，例如，无人机在大风天气下运行，无人机在低温条件下运行等。环境安全性需求还可以根据航空器相关的设计规范文件要求等所确定，例如，无人机在高温条件下运行（高温条件可以是40摄氏度以上），无人机在低温条件下运行（低温条件可以是0摄氏度以下）、无人机需要具备抗风能力（抗风能力可以是承受5级风）。
具体地，环境安全性需求可以是以航空器相关的设计规范文件要求等所确定环境安全性需求为主，无人机产品用户的口语化描述所确定环境安全性需求为次，得到最终的环境安全性需求，这样既考虑到航空器相关设计规范文件的要求，也兼顾了消费者的使用需求。
设计特性，可以是无人机产品本身的特性，比如，重量、体积、飞行速度、抗风等级、耐高温和耐低温的温度范围等。设计特性。设计特性包括了固有特性和试验特性，其中，固有特性可以是直观可见的特性，比如，重量、体积、电池安装位置等。试验特性可以是对无人机的各项环境安全性需求开展相关试验，相关试验的指标可以转化为试验特性，例如，对于某无人机的环境安全性需求为高温条件下飞行，该无人机需要在高温条件下进行试验，试验的指标可以包括高温使用温度和地面暴露温度。需说明的，如图3所示，多维度的环境安全性需求包括：高温环境飞行、低温环境飞行、低气压环境飞行、大风天气飞行、雨天飞行、低温环境贮存和高温室外放置等。多维度的设计特性包括：抗风速率（米每秒）、高温使用温度（摄氏度）、低温使用温度（摄氏度）、低气压值（千帕）、降雨量（厘米每小时）、低温贮存温度（摄氏度）和地面暴露温度（摄氏度）等。
其中，多维度的环境安全性需求与多维度的设计特性之间的相关关系可以用符号表示，具体地，⊿表示弱关系（1），◎为强关系（9），○为中等关系（5）。
环境安全性需求可以对应一个或多个设计特性，例如，对于环境安全性需求为高温环境飞行而言，设计特性可以是高温使用温度和地面暴露温度。同理，一个设计特性也可以对于一个或多个环境安全性需求，例如，对于设计特性为高温使用温度而言，环境安全性需求可以是高温环境飞行和高温室外放置。
S204，以环境安全性需求作为质量屋的左墙，以设计特性作为质量屋的天花板，以环境安全性需求和设计特性的关系矩阵作为质量屋的房间，以设计特性间的关联关系作为质量屋的屋顶，以环境安全性需求的重要度为右墙，以评价指标为质量屋的地下室，构建无人机的质量屋评价模型。
其中，质量屋HOQ（The House Of Quality），它是质量功能展开的核心，如图4所示，质量屋是针对于将用户需求转化为相应的质量特性的要求，以保障用户需求落地到产品设计和生产过程。
其中，质量屋的左墙，表示环境安全性需求，包括了多维度的环境安全性需求。
质量屋的房间，表示环境安全性需求和设计特性之间的关联程度，根据多维度的环境安全性需求和多维度的设计特性构建关系矩阵。每个环境安全性需求与设计要素之间的关系可以用弱相关、一般相关、强相关表示。
质量屋的天花板，表示多维度的设计特性，针对于环境安全性需求，在设计、生产中如何实施，将环境安全性需求的映射变换结果（设计特性），将设计特性填入到天花板中。
质量屋的屋顶，表示各设计特性之间的相互关系，多维度的设计特性之间难免出现冲突，降低其中一个设计特性的指标权重，会引起另一个设计特性的指标权重，可以用正相关、不相关和负相关来定性描述设计特性之间的关系。
质量屋的右墙，表示多个的环境安全性需求的权重，多维度的环境安全性需求对无人机安全性的影响程度可以按照对环境安全性需求赋予不同的权重，以便后续进行综合计算。
质量屋的地下室，表示质量屋的天花板中的各项技术特性的技术评价结果。评价结果的指标，即，评价指标，是定量化的评价结果。
S206，根据环境安全性需求与设计特性的关系矩阵的权重系数，以及无人机的环境安全性需求的重要度，计算无人机的设计特性的重要度。
其中，在得到多维度的环境安全性需求与多维度的设计特性后，将每个环境安全性需求与每一个设计特性之间的权重系数可以用数值表现出环境安全性需求与设计特性的相关程度。具体地，若环境安全性需求与设计特性的相关程度越高，权重系数也越高。还可以用数值（1~9）表征环境安全性需求与设计特性的相关程度，其中，环境安全性需求与其对于的设计特性的数值越小，代表环境安全性需求与设计特性的相关程度越低。
其中，无人机的环境安全性需求的重要度，表示对无人机安全性的影响程度，具体地，重要度可以用数字1~9表示，数字越大，该环境安全性需求无人机安全性的影响程度越大。具体地，可以通过对生产厂家及用户调研，完成环境安全性需求重要度的填写。调查的对象越充分，其结果越可靠。另外，可依据环境条件导致的无人机故障模式的危险性及发生概率填写重要度。即危害性越高、发生概率越大的故障模式对应的环境特性，其重要度越大。
其中，无人机的设计特性的重要度的计算公式如下：
其中，
表示第j个设计特性的重要度，/>
是第i个环境安全性需求的重要度评分，
是第i个环境安全性需求与第j个设计特性的关系矩阵的权重系数，m是环境安全性需求项的总数，n是设计特性项的总数。
S208，根据无人机的设计特性，计算无人机的设计特性下的单项评价结果。
其中，可以基于这几个设计特性的试验结果与这几个设计特性的标准试验结果相比较，得到无人机的设计特性下的单项评价结果。
S210，根据无人机的单项评价结果和设计特性的重要度，得到无人机的安全性评价结果。
其中，安全性评价结果的计算公式如下：
其中，Q是安全性评价结果，
表示第j个设计特性的重要度，/>
表示第j个设计特性的单项评价结果，n是设计特性项的总数。
需说明的，安全性评价结果Q是对各项设计特性的综合评分计算，用来衡量产品的环境安全性整体水平。根据适航等各方面要求，无人机的安全性相关项目必须全部满足基本要求，才认为产品整体达到安全性要求。因此，当有任何一项单项评价结果为0分，则产品的安全性不达标，整体评价结果为0分。如果每个单项评价结果都大于0。
在得到产品的整体评价结果后，对产品的环境安全性水平有了基本的评价结果，可以应用于多个产品的对比分析。同时根据各单项评价结果，可以发现设计特性的薄弱环节，并对其进行改进。还可结合故障树分析（FTA），对薄弱环节展开，从底层结构改进产品性能。
上述无人机飞行环境安全性的定量评价方法中，通过围绕无人机的环境安全性需求和设计特性，建立环境安全性需求与设计特性关系矩阵，根据环境安全性需求与设计特性关系矩阵和无人机的环境安全性需求的重要度计算无人机的设计特性的重要度，得到了无人机各项设计特性对于无人机安全性的影响程度，进而，根据无人机的设计特性的重要度，计算无人机在各设计特性下的单项评价结果和无人机的安全性评价结果。该方法，考虑了无人机环境安全需求和无人机设计特性，计算得到无人机的安全性评价结果，可以定量评价无人机在不同环境下的安全性。
在一个实施例中，无人机的环境安全性需求的重要度包含多维度下的无人机的环境安全性需求的重要度，确定无人机的环境安全性需求的重要度的方法，包括：获取多维度下的无人机的环境安全性需求的厂家重要度结果和用户重要度结果；将厂家重要度结果和用户重要度结果取均值，得到无人机的环境安全性需求的重要度。
其中，无人机的环境安全性需求的厂家重要度结果，表示无人机厂家对于无人机在各个飞行环境下进行的环境安全性需求的重要度评估结果。
无人机的环境安全性需求的用户重要度结果，表示用户对于无人机在各个飞行环境下进行的环境安全性需求的重要度评估的调研结果。
具体地，如下表1所示的环境安全性需求的重要度的评估表，将多维度下的无人机的环境安全性需求从厂家角度和用户角度进行评估，将将厂家重要度结果和用户重要度结果取均值，得到无人机的环境安全性需求的重要度。
表 1环境安全性需求的重要度的评估表
本实施例中，通过从厂家角度和用户角度对多维度下的无人机的环境安全性需求进行评估，将将厂家重要度结果和用户重要度结果取均值，得到无人机的环境安全性需求的重要度，为后续计算无人机整体的安全性提供依据。
在其中一个实施例中，环境安全性需求的重要度还可以通过事先进行故障模式、影响和危害分析（Failure Mode, Effects and Criticality Analysis，简称FMECA）得到环境安全性需求的重要度。其中，故障模式表示无人机出现故障的类型，例如，无人机失控、无人机损坏等故障模式。
具体地，如果对无人机进行过FMECA，则可依据环境条件导致的无人机故障模式的危害性及发生概率填写重要度。即危害性越高、发生概率越大的故障模式对应的环境特性，其重要度越大。可参考下表：
表 2环境安全性需求的重要度风险表
其中，C表示高风险，B表示中等风险，A表示低风险。C表示环境安全性需求的重要度为8-10分，B表示环境安全性需求的重要度为4-7分，A表示环境安全性需求的重要度为1-3分。
本实施例中，通过对无人机进行FMECA，可以得到由于不同环境条件而导致的无人机故障模式的危险性和发生概率，进而通过无人机的故障模式得到无人机的环境安全性需求的重要度，为后续计算无人机安全性评价结果提供依据。
在一个实施例中，根据无人机的设计特性，计算无人机的设计特性下的单项评价结果，包括：根据设计特性对应的技术水平，得到设计特性下的单项评价结果。
其中，对于目标维度的设计特性（全部维度设计特性中的一个维度的设计特性），可以根据目标维度的设计特性的标准技术水平，以及目标维度的设计特性的对应的技术水平，得到目标维度的设计特性的单项评价结果。可以理解的，设计特性对应的技术水平可以是设计特性的具体参数，如图3所示，设计特性为高温使用温度，设计特性对应的技术水平可以是40摄氏度。标准技术水平可以是航空器行业对于设计特性的标准设计规范值。
具体地，可以根据目标维度的设计特性的对应的技术水平与目标维度的设计特性的标准技术水平的差值，得到目标维度的设计特性下的单项评价结果。
本实施例中，通过考虑设计特性的技术水平和设计特性的标准设计规范值的差值，得到设计特性下的单项评价结果，能够为设计人员，对于各项设计特性的性能高低，提供直观的参考。
在一个实施例中，根据设计特性对应的技术水平，得到设计特性下的单项评价结果，包括：若设计特性对应的技术水平低于设计特性对应的标准技术水平，则设计特性下的单项评价结果为0分；若设计特性对应的技术水平高于等于设计特性对应的标准技术水平，根据设计特性对应的技术水平与设计特性对应的标准技术水平的差值的绝对值，得到设计特性下的单项评价结果，设计特性对应的技术水平与单项评价结果的分数呈正相关。
其中，若设计特性对应的技术水平低于设计特性对应的标准技术水平，代表该设计特性未达到设计特性的标准设计规范值，即，该设计特性不合格。因此，设计特性下的单项评价结果为0分。
若设计特性对应的技术水平高于等于设计特性对应的标准技术水平，代表该设计特性达到设计特性的标准设计规范值，即，该设计特性合格，此时单项评价结果大于等于6分（假设单项评价结果最高为10分）。
根据设计特性对应的技术水平与设计特性对应的标准技术水平的差值的绝对值，得到设计特性下的单项评价结果，若设计特性对应的技术水平与设计特性对应的标准技术水平的差值的绝对值越大，代表设计特性对应的技术水平超过标准水平的程度越高，相应的，单项评价结果的分值越高。
其中，在一些情况下，设计特性对应的技术水平越高并不代表单项评价结果越高，例如，对于设计特性的重要度较小的设计特性，此类设计特性的技术水平即使超过标准技术水平很多，此类设计特性所带来的单项评价结果变化可以忽略不计，但总体上，设计特性对应的技术水平与单项评价结果的分数呈正相关。
本实施例中，通过比较设计特性对应的技术水平和设计特性对应的标准技术水平，能够得到设计特性下的单项评价结果，以此，得到了衡量设计特性之间的技术水平的薄弱部分，为后续根据单项评价结果的高低，对无人机产品各项设计特性进行改进提供依据。
在一个实施例中，根据无人机的单项评价结果和设计特性的重要度，得到无人机的安全性评价结果，包括：若设计特性中至少一个单项评价结果为0分，则无人机的安全性评价结果为0分；若设计特征中全部单项评价结果均大于0，则根据设计特征的单项评价结果和设计特性的重要度，得到无人机的安全性评价结果。
若某一设计特性
的单项评价结果等于0，即，前N个设计特性中至少一个单项评价结果为0分，安全性评价结果Q也等于0。
只有当全部设计特性
的单项评价结果大于0，即，前N个设计特征中全部单项评价结果均大于0，安全性评价结果Q才大于0。
其中，无人机的安全性评价结果的计算公式如下：
其中，Q是安全性评价结果，
表示第j个设计特性的重要度，/>
表示第j个设计特性的单项评价结果，n是设计特性项的总数。
本实施例中，通过对无人机安全性评价结果进行计算，得到定量化评估无人机整体安全性的数值，能够为无人机设计者、消费者等提供定量化参考。
在一个实施例中，根据无人机的单项评价结果对无人机的设计特性进行分析，得到无人机的设计特性的评价结果。
其中，若单项评价结果等于0，单项评价结果所对应的设计特性的评价结果可以为“薄弱环节”代表该设计特性可能是无人机的设计缺陷。
若单项评价结果全部大于0，则在所有单项评价结果中选取数值较小的多个单项评价结果作为第一范围的单项评价结果，第一范围内的单项评价结果所对应的设计特性的评价结果可以为“薄弱环节”代表该设计特性可能是无人机的设计缺陷。
具体地，可以结合故障树分析（FTA），对薄弱环节展开，从底层结构改进产品性能。
本实施例中，通过无人机的单项评价结果对无人机的设计特性进行分析，得到无人机的设计特性的评价结果，能够达到判断单项评价结果所对应的设计特性是否为薄弱环节，以便设计人员对无人机产品进行改进，提高了无人机整体的安全性。
在一个实施例中，如图5所示，提供了一种无人机飞行环境安全性的定量评价方法，包括：
S502，获取无人机的多维度的环境安全性需求和多维度的设计特性。
S504，以环境安全性需求作为质量屋的左墙，以设计特性作为质量屋的天花板，以环境安全性需求和设计特性的关系矩阵作为质量屋的房间，以设计特性间的关联关系作为质量屋的屋顶，以环境安全性需求的重要度为右墙，以评价指标为质量屋的地下室，构建无人机的质量屋评价模型。
其中，如图6所示的质量屋的结构示意图，包括：左墙：需求矩阵（WHATS）。表示环境安全性需求。天花板：实现矩阵（HOWS）。表示针对环境安全性需求，在设计、生产中如何实施，即环境安全性需求的映射变换结果。采用环境实现试验指标作为表征。房间：相关关系矩阵。表示需求矩阵（WHATS）和实现矩阵（HOWS）的相互关系。每个环境安全性需求与设计要素之间的关系可用弱相关、一般相关、强相关表示。屋顶：自相关关系矩阵。表示实现矩阵内各项目的关联关系。天花板中的各设计特性之间难免会出现冲突，降低其中一个指标的同时必然会影响到其他指标的完成情况。QFD用正相关、不相关和负相关来定性描述设计特性之间的关系。右墙：评价矩阵。用户需求及安全性要求有主次轻重之分，因此对需求矩阵中的各项给予权重因子以便进行综合评价计算。地下室：输出矩阵。它表示实现矩阵（HOWS）中每一项的技术评价等情况，通过定性和定量分析得到输出项——细化的实现矩阵项。该矩阵是通过相关关系矩阵和评价矩阵得出的天花板中各设计特性的重要度。最终实现安全性定量评价。
S506，根据环境安全性需求与设计特性的关系矩阵的权重系数，以及无人机的环境安全性需求的重要度，计算无人机的设计特性的重要度。
S508，判断设计特性对应的技术水平是否大于标准技术水平，若是，执行S512，若否，执行S510。
S510，若设计特性对应的技术水平低于设计特性对应的标准技术水平，则设计特性下的单项评价结果为0分。
S512，若设计特性对应的技术水平高于等于设计特性对应的标准技术水平，根据设计特性对应的技术水平与设计特性对应的标准技术水平的差值的绝对值，得到设计特性下的单项评价结果，设计特性对应的技术水平与单项评价结果的分数呈正相关。
S514，判断设计特性中是否至少一个设计特性的单项评价结果为0分，若是，执行S516，若否，执行S518。
S516，若设计特性中至少一个单项评价结果为0分，则无人机的安全性评价结果为0分。
S518，若设计特征中全部单项评价结果均大于0分，则根据设计特征的单项评价结果和设计特性的重要度，得到无人机的安全性评价结果。
S520，根据无人机的单项评价结果对无人机的设计特性进行分析，得到无人机的设计特性的评价结果。
其中，如图6和图7所示的质量屋的结构示意图，包括：
需求矩阵包括环境安全性需求，环境安全性需求包括：高温环境飞行、低温环境飞行、低气压环境飞行、大风天气飞行、雨天飞行、低温环境贮存、高温室外放置等。
实现矩阵包括设计特性，设计特性包括：抗风速率（米每秒）、高温使用温度（摄氏度）、低温使用温度（摄氏度）、低气压值（千帕）、降雨量（厘米每小时）、低温贮存温度（摄氏度）、地面暴露温度（摄氏度）等。
相关关系矩阵包括：环境安全性需求与设计特性的关系矩阵的权重系数，具体地，⊿表示弱关系（1），◎为强关系（9），○为中等关系（5）。
自相关关系矩阵包括：表示各设计特性之间的相互关系，多维度的设计特性之间难免出现冲突，降低其中一个设计特性的指标权重，会引起另一个设计特性的指标权重，可以用正相关、不相关和负相关来定性描述设计特性之间的关系。具体地，⊕为强正关系，+为正关系，
为强负关系，-为负关系。
评价矩阵包括环境安全性需求的重要度。
输出矩阵内容具体包括产品技术水平、标准技术水平，技术重要度，单项评价结果，安全性评价结果。
其中，环境安全性需求要求产品可以在高温环境下使用，则设计特性需对应为耐高温。然后需要进行高温试验，验证产品的使用温度，并将其作为产品技术水平填入矩阵中。
在本实施例中，通过围绕无人机的环境安全性需求和设计特性，建立环境安全性需求与设计特性关系矩阵，根据环境安全性需求与设计特性关系矩阵和无人机的环境安全性需求的重要度计算无人机的设计特性的重要度，得到了无人机各项设计特性对于无人机安全性的影响程度，进而，根据无人机的设计特性的重要度，计算无人机在各设计特性下的单项评价结果和无人机的安全性评价结果。该方法，考虑了无人机环境安全需求和无人机设计特性，计算得到无人机的安全性评价结果，可以定量评价无人机在不同环境下的安全性。在得到产品的整体评价结果后，对产品的环境安全性水平有了基本的评价结果，可以应用于多个产品的对比分析。同时根据各单项评价结果，可以发现设计特性的薄弱环节，并对其进行改进。还可结合故障树分析（FTA），对薄弱环节展开，从底层结构改进产品性能。该方法，在原有的质量屋对于产品质量特性进行分析的思路上进行改进，将质量屋的分析方法应用于无人机飞行环境安全模型，能够得到无人机的定量安全性评价结果。该方法，在质量屋的基础上进行了改进，面向无人机飞行环境，重新定义质量屋各组成结构，明确主要用户需求、设计特性等，提出单项安全性评价结果及综合安全性评价结果计算方法。同时，实现产品飞行安全性水平对比，从而直观有效的选择安全性系数高的产品。
应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的无人机飞行环境安全性的定量评价方法的无人机飞行环境安全性的定量评价装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个无人机飞行环境安全性的定量评价装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于无人机飞行环境安全性的定量评价方法的限定，在此不再赘述。
在一个实施例中，如图8所示，提供了一种无人机飞行环境安全性的定量评价装置，包括：获取模块802、构建模块804、计算模块806、处理模块808和评价模块810，其中：
获取模块802，用于获取无人机的多维度的环境安全性需求和多维度的设计特性；
构建模块804，用于以环境安全性需求作为质量屋的左墙，以设计特性作为质量屋的天花板，以环境安全性需求和设计特性的关系矩阵作为质量屋的房间，以设计特性间的关联关系作为质量屋的屋顶，以环境安全性需求的重要度为右墙，以评价指标为质量屋的地下室，构建无人机的质量屋评价模型；
计算模块806，用于根据环境安全性需求与设计特性的关系矩阵的权重系数，以及无人机的环境安全性需求的重要度，计算无人机的设计特性的重要度；
处理模块808，用于根据无人机的设计特性，计算无人机的设计特性下的单项评价结果；
评价模块810，用于根据无人机的单项评价结果和设计特性的重要度，得到无人机的安全性评价结果。
在一个实施例中，计算模块806，还用于获取多维度下的无人机的环境安全性需求的厂家重要度结果和用户重要度结果；将厂家重要度结果和用户重要度结果取均值，得到无人机的环境安全性需求的重要度。
在一个实施例中，处理模块808，还用于根据设计特性对应的技术水平，得到设计特性下的单项评价结果。
在一个实施例中，处理模块808，还用于若设计特性对应的技术水平低于设计特性对应的标准技术水平，则设计特性下的单项评价结果为0分；若设计特性对应的技术水平高于等于设计特性对应的标准技术水平，根据设计特性对应的技术水平与设计特性对应的标准技术水平的差值的绝对值，得到设计特性下的单项评价结果，设计特性对应的技术水平与单项评价结果的分数呈正相关。
在一个实施例中，评价模块810，还用于若设计特性中至少一个单项评价结果为0分，则无人机的安全性评价结果为0分；若设计特征中全部单项评价结果均大于0，则根据设计特征的单项评价结果和设计特性的重要度，得到无人机的安全性评价结果。
在一个实施例中，无人机飞行环境安全性的定量评价装置还包括，分析模块，用于根据无人机的单项评价结果对无人机的设计特性进行分析，得到无人机的设计特性的评价结果。
上述无人机飞行环境安全性的定量评价装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图9所示。该计算机设备包括处理器、存储器、输入/输出接口(Input/Output，简称I/O）和通信接口。其中，处理器、存储器和输入/输出接口通过***总线连接，通信接口通过输入/输出接口连接到***总线。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作***、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作***和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储环境安全性需求和设计特性数据。该计算机设备的输入/输出接口用于处理器与外部设备之间交换信息。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种无人机飞行环境安全性的定量评价方法。
本领域技术人员可以理解，图9中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
需要说明的是，本申请所涉及的用户信息（包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等）和数据（包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等），均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器（Read-OnlyMemory，ROM）、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器（ReRAM）、磁变存储器（Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM）、铁电存储器（Ferroelectric Random Access Memory，FRAM）、相变存储器（Phase Change Memory，PCM）、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器（Static Random Access Memory，SRAM）或动态随机存取存储器（Dynamic RandomAccess Memory，DRAM）等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种无人机飞行环境安全性的定量评价方法，其特征在于，所述方法包括：
获取无人机的多维度的环境安全性需求和多维度的设计特性；其中，所述环境安全性需求根据航空器相关设计规范以及所述无人机的使用场景环境条件所确定；所述设计特性包括固有特性和试验特性，其中，所述试验特性根据环境安全特性对应的试验的指标而开展的试验所确定；
以所述环境安全性需求作为质量屋的左墙，以所述设计特性作为质量屋的天花板，以所述环境安全性需求和设计特性的关系矩阵作为质量屋的房间，以所述设计特性间的关联关系作为质量屋的屋顶，以环境安全性需求的重要度为右墙，以评价指标为质量屋的地下室，构建无人机的质量屋评价模型；
根据所述环境安全性需求与所述设计特性的关系矩阵的权重系数，以及所述无人机的环境安全性需求的重要度，计算所述无人机的设计特性的重要度；
若所述设计特性对应的技术水平低于所述设计特性对应的标准技术水平，则所述设计特性下的单项评价结果为0分；若设计特性对应的技术水平高于等于所述设计特性对应的标准技术水平，根据所述设计特性对应的技术水平与所述设计特性对应的标准技术水平的差值的绝对值，得到所述设计特性下的单项评价结果，所述设计特性对应的技术水平与单项评价结果的分数呈正相关；
根据所述无人机的所述单项评价结果和所述设计特性的重要度，得到所述无人机的安全性评价结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无人机的环境安全性需求的重要度包含多维度下的无人机的环境安全性需求的重要度，确定无人机的环境安全性需求的重要度的方法，包括：
获取多维度下的无人机的环境安全性需求的厂家重要度结果和用户重要度结果；
将所述厂家重要度结果和所述用户重要度结果取均值，得到所述无人机的环境安全性需求的重要度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述无人机的所述单项评价结果和所述设计特性的重要度，得到所述无人机的安全性评价结果，包括：
若所述设计特性中至少一个所述单项评价结果为0分，则所述无人机的安全性评价结果为0分；
若所述设计特征中全部所述单项评价结果均大于0，则根据所述设计特征的单项评价结果和所述设计特性的重要度，得到所述无人机的安全性评价结果。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述无人机的所述单项评价结果对所述无人机的设计特性进行分析，得到所述无人机的设计特性的评价结果。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括，所述无人机的安全性评价结果的计算公式为：
其中，Q是安全性评价结果，
表示第j个设计特性的重要度，/>
表示第j个设计特性的单项评价结果，n是设计特性项的总数。
6.一种无人机飞行环境安全性的定量评价装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取无人机的多维度的环境安全性需求和多维度的设计特性；其中，所述环境安全性需求根据航空器相关设计规范以及所述无人机的使用场景环境条件所确定；所述设计特性包括固有特性和试验特性，其中，所述试验特性根据环境安全特性对应的试验的指标而开展的试验所确定；
构建模块，用于以所述环境安全性需求作为质量屋的左墙，以所述设计特性作为质量屋的天花板，以所述环境安全性需求和设计特性的关系矩阵作为质量屋的房间，以所述设计特性间的关联关系作为质量屋的屋顶，以环境安全性需求的重要度为右墙，以评价指标为质量屋的地下室，构建无人机的质量屋评价模型；
计算模块，用于根据所述环境安全性需求与所述设计特性的关系矩阵的权重系数，以及所述无人机的环境安全性需求的重要度，计算所述无人机的设计特性的重要度；
处理模块，用于若所述设计特性对应的技术水平低于所述设计特性对应的标准技术水平，则所述设计特性下的单项评价结果为0分；若设计特性对应的技术水平高于等于所述设计特性对应的标准技术水平，根据所述设计特性对应的技术水平与所述设计特性对应的标准技术水平的差值的绝对值，得到所述设计特性下的单项评价结果，所述设计特性对应的技术水平与单项评价结果的分数呈正相关；
评价模块，用于根据所述无人机的所述单项评价结果和所述设计特性的重要度，得到所述无人机的安全性评价结果。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述评价模块，还用于若所述设计特性中至少一个所述单项评价结果为0分，则所述无人机的安全性评价结果为0分；若所述设计特征中全部所述单项评价结果均大于0，则根据所述设计特征的单项评价结果和所述设计特性的重要度，得到所述无人机的安全性评价结果。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括分析模块，用于根据所述无人机的所述单项评价结果对所述无人机的设计特性进行分析，得到所述无人机的设计特性的评价结果。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的方法的步骤。
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