CHZ 3002-2010 無人機(jī)航攝系統(tǒng)技術(shù)要求（正式版）

A77中華人民共和國測繪行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化指導(dǎo)性技術(shù)文件無人機(jī)航攝系統(tǒng)技術(shù)要求Technologyrequirementsunmannedairvehicle2010-08-24發(fā)布2010-08-24發(fā)布國家測繪局發(fā)布I前言 Ⅲ V 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14系統(tǒng)基本構(gòu)成及要求 14.1系統(tǒng)基本構(gòu)成 14.2一般要求 15飛行平臺(tái) 25.1組成 25.2功能 25.3性能指標(biāo)要求 2 26.1組成 26.2功能 26.3性能指標(biāo)要求 37地面監(jiān)控系統(tǒng) 37.1組成 37.2功能 37.3性能指標(biāo)要求 38任務(wù)設(shè)備 38.1組成 38.2功能 3 49數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng) 49.1組成 49.2功能 49.3性能指標(biāo)要求 410發(fā)射與回收系統(tǒng) 4 4 410.3性能指標(biāo)要求 4.11地面保障設(shè)備 511.1組成 5 511.3性能指標(biāo)要求 5 512.1成果鑒定 5Ⅱ12.2檢驗(yàn)與測試 512.3原材料質(zhì)量 13產(chǎn)品信息要求 513.1產(chǎn)品標(biāo)志 513.2產(chǎn)品清單 613.3產(chǎn)品說明書 6Ⅲ本標(biāo)準(zhǔn)由國家測繪局提出并歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：中國測繪科學(xué)研究院、北京航空航天大學(xué)、貴州省第三測繪院。V本標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)國內(nèi)無人機(jī)航攝系統(tǒng)軟硬件的生產(chǎn)現(xiàn)狀、應(yīng)用情況和航測業(yè)務(wù)需求，參照有關(guān)的無人機(jī)系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)字航空攝影規(guī)范，對(duì)用于航測的無人機(jī)航攝系統(tǒng)的技術(shù)要求進(jìn)行規(guī)定。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，將適時(shí)對(duì)本標(biāo)準(zhǔn)作修訂。本標(biāo)準(zhǔn)中的無人機(jī)航攝系統(tǒng)特指固定翼輕型無人機(jī)航攝系統(tǒng)，對(duì)其技術(shù)特點(diǎn)做以下定性描述：——機(jī)翼在機(jī)體兩側(cè)，并相對(duì)固定；——最大起飛重量不超過100kg;——以汽油發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，最大巡航速度不超過200km/h;——無人機(jī)的飛行導(dǎo)航與控制系統(tǒng)采用微小型傳感器為代表的高集成度元器件構(gòu)成；——空中與地面之間的數(shù)據(jù)傳輸采用輕小型數(shù)傳電臺(tái)；——機(jī)上設(shè)備采用鋰、鎳氫、鎳鎘等電池組或機(jī)載發(fā)電機(jī)供電；——發(fā)射方式主要采用輪式滑跑或彈射；回收方式主要采用滑行或傘降；——任務(wù)設(shè)備為輕小型數(shù)碼相機(jī)，數(shù)碼攝錄機(jī)、穩(wěn)定平臺(tái)、差分GPS、POS裝置為附設(shè)設(shè)備。1無人機(jī)航攝系統(tǒng)技術(shù)要求1范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了無人機(jī)航攝系統(tǒng)的基本構(gòu)成和設(shè)備的技術(shù)要求。2規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T17626電磁兼容CH/Z3005低空數(shù)字航空攝影規(guī)范3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。任務(wù)載重roleload飛行器在正常飛行時(shí)可以承受的最大任務(wù)設(shè)備載重。一種由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)、機(jī)上無人駕駛、可重復(fù)使用的航空器，具有遙控、半自主、自主三種飛行控制方式。以無人機(jī)為飛行平臺(tái)、以影像傳感器為任務(wù)設(shè)備的航空遙感影像獲取系統(tǒng)。4系統(tǒng)基本構(gòu)成及要求4.1系統(tǒng)基本構(gòu)成無人機(jī)航攝系統(tǒng)基本構(gòu)成包括飛行平臺(tái)、飛行導(dǎo)航與控制系統(tǒng)(以下簡稱飛控系統(tǒng))、地面監(jiān)控系統(tǒng)、任務(wù)設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、發(fā)射與回收系統(tǒng)、地面保障設(shè)備。4.2一般要求4.2.1可靠性可靠性應(yīng)符合規(guī)定型號(hào)的要求，正常使用下，系統(tǒng)平均無故障工作時(shí)間應(yīng)大于200h。4.2.2維護(hù)性系統(tǒng)各部件應(yīng)便于檢查和維護(hù)。4.2.3互換性同型號(hào)的系統(tǒng)，系統(tǒng)部件要求具有互換性。4.2.4環(huán)境適應(yīng)性4.2.4.1沖擊系統(tǒng)設(shè)備承受的沖擊應(yīng)滿足相應(yīng)的強(qiáng)度和剛度要求。2系統(tǒng)應(yīng)能承受振動(dòng)幅度大于3g(頻率20～2000Hz)。系統(tǒng)應(yīng)滿足在55℃溫度環(huán)境中運(yùn)輸、儲(chǔ)存、工作的使用要求。系統(tǒng)應(yīng)滿足在一10℃溫度環(huán)境中運(yùn)輸、儲(chǔ)存、工作的使用要求。系統(tǒng)應(yīng)滿足在70%濕度環(huán)境中運(yùn)輸、儲(chǔ)存、工作的使用要求。無人機(jī)應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度。在滿載荷下不應(yīng)有影響工作的彈性變形；在設(shè)計(jì)極限載荷下不應(yīng)損壞。4.2.6電磁兼容性除另有規(guī)定外，系統(tǒng)電磁兼容性要求應(yīng)按GB/T17626確定，并根據(jù)型號(hào)產(chǎn)品的具體情況，規(guī)定系統(tǒng)的頻率范圍、發(fā)射和接收敏感度要求及其極限值。4.2.7應(yīng)急性應(yīng)配備傘降設(shè)備，在無人機(jī)遇到突發(fā)故障時(shí)，可通過降落傘減緩下降速度，避免或減小對(duì)地面目標(biāo)的沖擊和損害，減小飛行平臺(tái)和機(jī)載設(shè)備的損傷。5飛行平臺(tái)5.1組成飛行平臺(tái)主要包括機(jī)體、動(dòng)力系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電氣系統(tǒng)、起落架以及其他保證飛行平臺(tái)正常工作的設(shè)備和部件。用于搭載任務(wù)設(shè)備并執(zhí)行航攝飛行任務(wù)。5.3性能指標(biāo)要求飛行平臺(tái)的主要性能指標(biāo)要求：a)任務(wù)載重應(yīng)大于2kg;b)任務(wù)艙尺寸應(yīng)大于25cm(長)×20cm(寬)×25cm(高);c)巡航速度60～160km/h;d)實(shí)用升限高于海拔3000m;e)續(xù)航時(shí)間大于1.5h;f)抗風(fēng)能力應(yīng)大于4級(jí)。6飛控系統(tǒng)機(jī)載飛控系統(tǒng)主要包括飛控板、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、GPS接收機(jī)、氣壓傳感器、空速傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器等部件。飛控系統(tǒng)用于無人機(jī)的導(dǎo)航、定位和自主飛行控制。無人機(jī)航攝對(duì)其具體功能要求如下：a)系統(tǒng)應(yīng)具備自檢測功能；b)能采集電池電壓、GPS導(dǎo)航定位、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、氣壓高度、空速等信息；c)具備遙控、半自主、自主三種飛行控制模式；d)具備GPS/INS慣性導(dǎo)航功能；3e)能實(shí)現(xiàn)飛行姿態(tài)、飛行高度、飛行速度的穩(wěn)定控制；f)可預(yù)置航線，航點(diǎn)間具備沿線飛行和斜坡飛行模式，能實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行航跡的控制；g)航路點(diǎn)數(shù)據(jù)可在飛行中修改，目標(biāo)航點(diǎn)可實(shí)時(shí)修改；h)每個(gè)航路點(diǎn)可設(shè)置多種制式飛行模式；i)可設(shè)定包括應(yīng)急開傘在內(nèi)的多種安全保護(hù)模式；j)根據(jù)設(shè)置的高度數(shù)據(jù)，在無人機(jī)失速后能自動(dòng)控制應(yīng)急開傘；k)響應(yīng)地面監(jiān)控站的遙控指令，接收和存儲(chǔ)航路點(diǎn)，并實(shí)現(xiàn)航路點(diǎn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)回傳；1)外部接口和任務(wù)功能靈活且可以定制。6.3性能指標(biāo)要求無人機(jī)航攝對(duì)飛控系統(tǒng)的性能指標(biāo)要求如下：a)航路點(diǎn)設(shè)置數(shù)量應(yīng)多于100個(gè)；b)重量應(yīng)小于2kg;c)飛行姿態(tài)控制穩(wěn)度：橫滾角應(yīng)小于±3°、俯仰角應(yīng)小于±3°、航向角誤差應(yīng)小于±3°;d)航跡控制精度：偏航距應(yīng)小于±20m、航高差應(yīng)小于土20m、直線段航跡彎曲度應(yīng)小于±5°。7地面監(jiān)控系統(tǒng)7.1組成地面監(jiān)控系統(tǒng)主要包括無線電遙控器、RC接收機(jī)、監(jiān)控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、地面供電系統(tǒng)以及監(jiān)控軟件等。地面監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能要求如下：a)可進(jìn)行飛行任務(wù)規(guī)劃與設(shè)計(jì)；b)通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，地面監(jiān)控站可以向飛控系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)和控制指令等；c)可接收、存儲(chǔ)、顯示、回放無人機(jī)的高度、空速、地速、方位、航向、航跡、飛行姿態(tài)等飛行數(shù)據(jù)；d)能顯示任務(wù)設(shè)備工作狀態(tài)，顯示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、機(jī)載電源電壓等數(shù)值；e)在機(jī)載電池電壓不足、GPS衛(wèi)星失鎖、發(fā)動(dòng)機(jī)停車、無人機(jī)失速、飛行數(shù)據(jù)誤差等超限時(shí)，有報(bào)警提示功能。7.3性能指標(biāo)要求地面監(jiān)控系統(tǒng)的主要性能要求如下：a)監(jiān)控計(jì)算機(jī)主機(jī)應(yīng)選用加固筆記本電腦，或同等性能的計(jì)算機(jī)和電子設(shè)備；b)地面監(jiān)控系統(tǒng)硬件應(yīng)集成化設(shè)計(jì)、拆裝方便、便于攜帶與搬運(yùn)；c)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)可以圖形和數(shù)字兩種形式顯示，顯示做到綜合化、形象化和實(shí)用化；d)無線電遙控器通道數(shù)應(yīng)多于8個(gè)，以滿足使用要求；e)監(jiān)控計(jì)算機(jī)應(yīng)滿足一定的防水、防塵性能要求，能在野外較惡劣環(huán)境中正常工作；f)監(jiān)控計(jì)算機(jī)的主頻、內(nèi)存應(yīng)滿足監(jiān)控軟件對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的要求；g)電源供電系統(tǒng)應(yīng)保障地面監(jiān)控系統(tǒng)連續(xù)工作時(shí)間大于5h。8任務(wù)設(shè)備8.1組成任務(wù)設(shè)備主要包括數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼相機(jī)控制系統(tǒng)以及有關(guān)的附設(shè)裝置。用于航攝影像的獲取與存儲(chǔ)。48.3性能指標(biāo)要求8.3.1數(shù)碼相機(jī)參照CH/Z3005執(zhí)行，須經(jīng)過檢校，數(shù)碼相機(jī)主要性能指標(biāo)要求如下：a)面陣傳感器，有效像素應(yīng)大于2000萬；b)像素2000萬的影像能存儲(chǔ)1000幅以上；c)快門速度應(yīng)快于1/1000s;d)連續(xù)工作時(shí)間應(yīng)大于2h;e)具備電子快門；f)機(jī)身與鏡頭之間應(yīng)固定安裝。8.3.2數(shù)碼相機(jī)控制系統(tǒng)數(shù)碼相機(jī)控制系統(tǒng)是指控制與管理數(shù)碼相機(jī)的裝置，由軟硬件組成，對(duì)其主要功能要求如下：a)按照任務(wù)需要，應(yīng)具備自動(dòng)控制與管理數(shù)碼相機(jī)的能力；b)具備定點(diǎn)、等時(shí)間間隔、等距離間隔曝光控制功能；c)能記錄數(shù)碼相機(jī)曝光時(shí)刻影像的經(jīng)度、緯度、高度、橫滾角、俯仰角、航向角等數(shù)據(jù)，能存儲(chǔ)1000個(gè)曝光點(diǎn)的以上數(shù)據(jù)；d)數(shù)碼相機(jī)控制系統(tǒng)可單獨(dú)配置，也可與飛控系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)。9數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)分為空中與地面兩個(gè)部分?？罩胁糠种饕〝?shù)傳電臺(tái)、天線、數(shù)據(jù)接口等；地面部分主要包括數(shù)傳電臺(tái)、天線數(shù)傳接口等。9.2功能用于地面監(jiān)控站與飛行控制系統(tǒng)以及其他機(jī)械設(shè)備之間的數(shù)據(jù)和控制指令的傳輸。9.3性能指標(biāo)要求數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)主要性能指標(biāo)要求如下：a)數(shù)據(jù)傳輸距離應(yīng)大于10km(空—地，沒有遮擋)b)傳輸速率應(yīng)不低于2400bit/s;c)誤碼率應(yīng)低于千分之一；d)具有電磁兼容能力，對(duì)其他電子設(shè)備不產(chǎn)生干擾；e)空中數(shù)傳電臺(tái)應(yīng)小型化、輕型化，重量不超過2kg;f)機(jī)載數(shù)傳天線設(shè)計(jì)與安裝時(shí)，應(yīng)在重量、阻力和氣動(dòng)性能等方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)；g)饋線應(yīng)保證輸入、輸出端子阻抗匹配，布線應(yīng)服從電磁兼容性設(shè)計(jì)。10發(fā)射與回收系統(tǒng)發(fā)射與回收系統(tǒng)包括無人機(jī)發(fā)射系統(tǒng)和回收系統(tǒng)兩部分。發(fā)射系統(tǒng)是為無人機(jī)在一定距離內(nèi)可加速到起飛速度提供保障；回收系統(tǒng)是為無人機(jī)從空中安全著陸提供保障。在起降場地條件允許情況下，一般采用地面滑跑發(fā)射、滑跑回收；在地理環(huán)境比較復(fù)雜、起降場地不具備滑跑條件時(shí)，采用彈射發(fā)射和傘降回收。10.3性能指標(biāo)要求10.3.1滑跑發(fā)射系統(tǒng)對(duì)無人機(jī)滑跑發(fā)射系統(tǒng)性能要求如下：5a)在海拔高度2000m、較平整、無人機(jī)可正?；械挠操|(zhì)地面上，能使無人機(jī)在60m距離內(nèi)加速到起飛速度并升空；b)在海拔高度2000m至4000m、較平整、無人機(jī)可正?；械挠操|(zhì)地面上，能使無人機(jī)在100m距離內(nèi)加速到起飛速度并升空。10.3.2彈射發(fā)射系統(tǒng)在海拔高度4000m地區(qū)，配置的彈射發(fā)射系統(tǒng)能使無人機(jī)正常起飛。10.3.3滑行回收系統(tǒng)在較平整、無人機(jī)可正?；械挠操|(zhì)地面上，能使無人機(jī)正常著陸。10.3.4傘降回收系統(tǒng)在80m×80m的范圍內(nèi)，配置的傘降回收系統(tǒng)能使無人機(jī)正常著陸回收。11地面保障設(shè)備地面保障設(shè)備主要分為運(yùn)輸保障設(shè)備和航攝作業(yè)保障設(shè)備。運(yùn)輸保障設(shè)備是指用于無人機(jī)航攝系統(tǒng)設(shè)備和部件運(yùn)輸保障的包裝運(yùn)輸箱，系統(tǒng)主要設(shè)備和易損部件應(yīng)配備專用包裝運(yùn)輸箱；航攝作業(yè)保障設(shè)備是指保障無人機(jī)航攝工作正常開展所需的設(shè)備器材，主要是指野外裝備，其種類和數(shù)量根據(jù)實(shí)際需求確定。為無人機(jī)航攝安全作業(yè)提供基本設(shè)備保障。11.3性能指標(biāo)要求11.3.1運(yùn)輸保障設(shè)備性能要求運(yùn)輸保障設(shè)備性能要求如下：a)應(yīng)采用高質(zhì)量硬質(zhì)材料制作，具有一定的抗沖擊、抗震動(dòng)性能；b)內(nèi)部采用軟質(zhì)材料填充，以保護(hù)設(shè)備；c)密封性好，具備一定的防水、防潮、防塵功能。11.3.2業(yè)務(wù)運(yùn)行保障設(shè)備性能要求業(yè)務(wù)保障設(shè)備性能要求如下：a)質(zhì)量可靠，精度較高，適合野外應(yīng)用；b)滿足無人機(jī)航攝工作的需要。12