DB54T 0288-2023 高原地区 无人机预警系统基本要求

ICS35.24054CCSV0054西 藏 自 治 区 地 方 标 准DB54/T0288—2023高原地区无人机预警系统基本要求2023-03-01发布 2023-06-01实施西藏自治区市场监督管理局  发布DB54/T0288DB54/T0288—2023目 次前言 II引言 III范围 4规范性引用文件 4术语和定义 4高原无人机预警系统功能和工作流程的一般要求 5工作目标 5系统组成 5高原型旋翼无人机基本要求 6高原地区无人机预警系统功能要求 6高原无人机预警系统预警流程要求 6高原无人机预警系统安全稳定性要求 8高原无人机预警系统预警规范 8参考文献 9I前 言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由西藏大学提出，西藏自治区标准化研究所归口。本文件起草单位：西藏大学、电子科技大学。本文件主要起草人：董志诚、杨阳、谢宁、汪政、赵婧、杜镇江、刘志韬。II引 言III高原地区无人机预警系统基本要求范围本文件规定了高原地区无人机预警系统的环境要求、功能要求、预警流程、预警规范等内容。本文件适用于海拔2000m以上至5000m地形地貌多样复杂的高原区域工作的、最大起飞重量在10kg以内的旋翼式无人机预警系统与其处置规范设计、使用等过程。规范性引用文件（包括所有的修改单适用于本文件。GB/T20626.1-2017特殊环境条件高原电工电子产品第1部分：通用技术要求GB/T38931民用轻小型无人机系统安全性通用要求CH/Z3001无人机航摄安全作业基本要求CH/Z3002无人机航摄系统技术要求GA/T1411.1警用无人驾驶航空器系统第1部分：通用技术要求术语和定义GB/T20626.1-2017、GB/T38931、CH/Z3001、CH/Z3002和GA/T1411.1界定的以及下列术语和定,以下重复列出了GB/T20626.1-2017GA/T1411.1中的某些术语和定义。3.1多旋翼无人机multi-axisunmannedaircraft具有3个及以上旋翼，能垂直起降、自由悬停的无人驾驶航空器。[来源：GA/T1411.1，定义3.5]3.2控制站controlstation用于实现任务规划、链路控制、飞行控制、载荷控制、航迹显示、参数显示、图像显示和载荷信息显示以及记录和分发等功能的设备。3.3常规型无人机unnamedaircraftforgeneral使用条件为海拔2000m以下的无人驾驶航空器。3.4高原型旋翼无人机multi-axisunmannedaircraftforplateau在常规无人机的基础上，针对高原环境条件进行调整、改进或设计，使其适用于海拔2000m及以上的多旋翼无人机。43.5高原复杂环境三维(3Dthree-dimensional3DvisualizationUAVearlywarningsystemforplateaucomplexenvironment由高原型无人机与其相关的控制站(台)、所需指挥与控制链路等组成的系统，可对存在的风险或危险信息提前做出判决响应动作，确保系统安全。3.6海拔分级altitudeclassificationforproductsofelectricandelectronic电子电工产品适应海拔的能力，分为G2（1000m＜海拔≤2000m）、G3（2000m＜海拔≤3000m）、G4（3000m＜海拔≤4000m）、G5（4000m＜海拔≤5000m）共4级，如需按实际海拔标注的，可按如下方法标注，如G3.6表示海拔3600m；G4.5表示海拔4500m。[来源：GB/T20626.1-2017，定义3.3]高原无人机预警系统功能和工作流程的一般要求工作目标高原复杂环境三维(3D)可视化无人机预警系统(简称：高原无人机预警系统)宜针对无人值守的高原公共及重点区域进行危机预警，该系统通过高原型无人机获取信息，利用空-地数据传输，将所获取的情报信息传输到地面指挥控制中心处理，并快速对可能即将发生的危险做出警告和决策，避免危险发生。系统组成高原无人机预警系统由以下部分组成，见图1：无人机：机体、动力装置、航空电子电气设备等。无线电测控与信息传输分系统：无线电遥控设备、无线电遥测设备、无线电定位设备、信息传输设中继转发设备等。任务设备：侦察设备及处置专用装置等。地面指挥控制站：飞行操纵与管理设备、综合显示系统、地图与飞行航迹显示设备、任务规划设备、记录与回放设备、情报处理与通信设备等。发射与回收分系统：与起飞(发射)和着陆(回收)有关的设备或装置。保障与维修分系统：保障维修设备等。3D可视化平台：一款虚拟仿真平台，可模拟高原环境不同地形地貌、不同天气情况下无人机的飞行情况，从而对无人机实际任务的实施提供理论支撑。图1 高原无人机预警系统组成图5高原型旋翼无人机基本要求高原型无人机预警系统种对应的高原型旋翼无人机宜满足以下要求：高海拔适应性：高原型无人机对高海拔（G3及以上等级）宜具有一定鲁棒性，保证预警流程中无人机的安全飞行。续航要求：高原型无人机电池宜支持高原无人机预警系统中涵盖的自适应能源管理功能。抗风能力：高原型无人机宜具有高原地区的最低安全抗风能力或最低作业抗风能力，保证预警流程中无人机的安全飞行。电磁兼容：电磁兼容性能宜符合常规型产品标准的规定。G3及以上等级海拔飞行。高原地区无人机预警系统功能要求高原地区无人机预警系统在功能上宜满足以下要求：总体要求：高原无人机预警系统集预警、指挥、控制、通信、能源管理等功能于一身，可起到活动雷达站和空中指挥中心的作用。宜具备可在高原复杂环境低时延高可靠通信功能、感知周边环境实时路径规划功能、支持目标跟踪及检测的边缘计算及时预警功能、高海拔大温差的自适应能源管理功能以及可搭载不同处置设备功能。低时延高可靠通信功能：高原无人机预警系统对信息实时性的要求极高，要求对无人机回传链路快速应答响应，以便做出处置决策。针对高原地区设施薄弱，能源受限的现状，高原无人机通信模块宜具备高低轨卫星、公网以及无线自组网等多模融合通信技术，各种通信模式间可无缝灵活切换，保证数据链路的可靠性。复杂环境路径规划功能：高原地区环境复杂，无人机执行预警任务时，可实现自主感知周边环境，实时路径规划，高效安全的完成飞行任务。针对高原山区、森林等多变复杂地形地貌，高原无人机飞控模块宜具备自主感知避撞和智能路径规划技术，保证无人机执行任务期间安全高效的飞行。目标跟踪及检测功能：高原无人机预警系统需无人机支持目标定位、跟踪及初步检测功能，实现危险态势感知与预警。高原无人机预警系统需增加边缘计算业务模块，可在机载端进行计算，有效降低时延和负载，实现对目标高精度、高可靠、低时延的感知与预警，建立适用于高原地区的预警处置信息化平台。自适应能源管理功能：无人机的能源管理模块不仅要实现对动力系统的支撑，还要支持通信与边缘计算等业务模块，此外，高原无人机预警系统还可能搭载不同重量的预警处置设备。无人机能源管理模块具备一定的自适应分配特性，同时要求配置低功耗的信息采集、通信以及路径规划技术。高原无人机预警系统预警流程要求6图2 高原无人机预警流程7其中，在预警流程中，无人机宜根据操作人员任务需要执行以下两项特定功能：定点目标识别：对于静态目标，基于能耗最小原则规划无人机路线，进行定点目标拍摄及识别，并利用下行数据传输线，将获得的数据信息传回到地面指挥控制中心，中心对相关数据信息进行分析处理，判断目标当前活动状态是否满足触发预警条件，从而做出判决，实现预警提示。无人机完成任务后或者无人机处于低电量警告时，自主返航。动态目标跟踪：对于动态目标，基于能耗最小原则实现对动态目标的连续跟踪，并将获取的跟踪信息传回到地面指挥控制中心，中心对相关数据信息进行分析处理，判断目标当前活动状态是否满足触发预警条件，从而做出预警处置。无人机完成任务后或者无人机处于低电量警告时，自主返航。高原无人机预警系统安全稳定性要求为保证系统能够安全稳定的运行，系统间模块通信及无人机飞行需满足下述要求。通信要求网络需求为了保证智能控制系统与无人机机载通讯单元的正常通讯，所在飞行区域需完全覆盖无线网络。通信速率5Mbps4K图像的无线传输和控制要求。20Kbs，满足地面对无人机和载荷的实时控制要求。飞行要求1列举了恶劣气象需满足的条件。表1 恶劣气象条件气象条件地面风速≥14m/s降水＞10mm(24小时内)极寒大雪或霜冻能见度(沙尘影响)＜1000m强对流天气正在发生强对流，飞行区域有浓积云无人机执行飞行任务时，受高原稀薄空气影响，建议巡航高度如表2所示。表2 巡航高度要求飞行任务高度普通飞行40m至120m安全巡航75m至85m低空拍摄>40m高原无人机预警系统预警规范8无人机状态自检飞行任务选择与起飞80m，可根据实际需求进行飞行高度以及飞行速度的调整，飞行高度宜不低于40m且不高于120m。定点目标识别3D无人机虚拟可视化沙盘系统中包含了高原地区各种复杂地形的三维建模，如森林、湖泊、草原、荒漠、雪山等。在虚拟仿真平台中，可模拟各种环境下的飞行状态，并为实际飞行计划做理论支撑。3D动态目标跟踪无人机返航无人机返航包括两种情况：无人机完成飞行任务时，由地面执勤人员选择结束任