CHZ 3002-2010 無人機航攝系統(tǒng)技術要求（正式版）

A77中華人民共和國測繪行業(yè)標準化指導性技術文件無人機航攝系統(tǒng)技術要求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 25.1組成 25.2功能 25.3性能指標要求 2 26.1組成 26.2功能 26.3性能指標要求 37地面監(jiān)控系統(tǒng) 37.1組成 37.2功能 37.3性能指標要求 38任務設備 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性能指標要求 410發(fā)射與回收系統(tǒng) 4 4 410.3性能指標要求 4.11地面保障設備 511.1組成 5 511.3性能指標要求 5 512.1成果鑒定 5Ⅱ12.2檢驗與測試 512.3原材料質(zhì)量 13產(chǎn)品信息要求 513.1產(chǎn)品標志 513.2產(chǎn)品清單 613.3產(chǎn)品說明書 6Ⅲ本標準由國家測繪局提出并歸口。本標準起草單位：中國測繪科學研究院、北京航空航天大學、貴州省第三測繪院。V本標準根據(jù)國內(nèi)無人機航攝系統(tǒng)軟硬件的生產(chǎn)現(xiàn)狀、應用情況和航測業(yè)務需求，參照有關的無人機系統(tǒng)技術標準、數(shù)字航空攝影規(guī)范，對用于航測的無人機航攝系統(tǒng)的技術要求進行規(guī)定。隨著相關技術的發(fā)展，將適時對本標準作修訂。本標準中的無人機航攝系統(tǒng)特指固定翼輕型無人機航攝系統(tǒng)，對其技術特點做以下定性描述：——機翼在機體兩側(cè)，并相對固定；——最大起飛重量不超過100kg;——以汽油發(fā)動機為動力，最大巡航速度不超過200km/h;——無人機的飛行導航與控制系統(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；——機上設備采用鋰、鎳氫、鎳鎘等電池組或機載發(fā)電機供電；——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；——任務設備為輕小型數(shù)碼相機，數(shù)碼攝錄機、穩(wěn)定平臺、差分GPS、POS裝置為附設設備。1無人機航攝系統(tǒng)技術要求1范圍本標準規(guī)定了無人機航攝系統(tǒng)的基本構(gòu)成和設備的技術要求。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。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術語和定義下列術語和定義適用于本文件。任務載重roleload飛行器在正常飛行時可以承受的最大任務設備載重。一種由動力驅(qū)動、機上無人駕駛、可重復使用的航空器，具有遙控、半自主、自主三種飛行控制方式。以無人機為飛行平臺、以影像傳感器為任務設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)成無人機航攝系統(tǒng)基本構(gòu)成包括飛行平臺、飛行導航與控制系統(tǒng)(以下簡稱飛控系統(tǒng))、地面監(jiān)控系統(tǒng)、任務設備、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、發(fā)射與回收系統(tǒng)、地面保障設備。4.2一般要求4.2.1可靠性可靠性應符合規(guī)定型號的要求，正常使用下，系統(tǒng)平均無故障工作時間應大于200h。4.2.2維護性系統(tǒng)各部件應便于檢查和維護。4.2.3互換性同型號的系統(tǒng)，系統(tǒng)部件要求具有互換性。4.2.4環(huán)境適應性4.2.4.1沖擊系統(tǒng)設備承受的沖擊應滿足相應的強度和剛度要求。2系統(tǒng)應能承受振動幅度大于3g(頻率20～2000Hz)。系統(tǒng)應滿足在55℃溫度環(huán)境中運輸、儲存、工作的使用要求。系統(tǒng)應滿足在一10℃溫度環(huán)境中運輸、儲存、工作的使用要求。系統(tǒng)應滿足在70%濕度環(huán)境中運輸、儲存、工作的使用要求。無人機應有足夠的強度和剛度。在滿載荷下不應有影響工作的彈性變形；在設計極限載荷下不應損壞。4.2.6電磁兼容性除另有規(guī)定外，系統(tǒng)電磁兼容性要求應按GB/T17626確定，并根據(jù)型號產(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應急性應配備傘降設備，在無人機遇到突發(fā)故障時，可通過降落傘減緩下降速度，避免或減小對地面目標的沖擊和損害，減小飛行平臺和機載設備的損傷。5飛行平臺5.1組成飛行平臺主要包括機體、動力系統(tǒng)、執(zhí)行機構(gòu)、電氣系統(tǒng)、起落架以及其他保證飛行平臺正常工作的設備和部件。用于搭載任務設備并執(zhí)行航攝飛行任務。5.3性能指標要求飛行平臺的主要性能指標要求：a)任務載重應大于2kg;b)任務艙尺寸應大于25cm(長)×20cm(寬)×25cm(高);c)巡航速度60～160km/h;d)實用升限高于海拔3000m;e)續(xù)航時間大于1.5h;f)抗風能力應大于4級。6飛控系統(tǒng)機載飛控系統(tǒng)主要包括飛控板、慣性導航系統(tǒng)、GPS接收機、氣壓傳感器、空速傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器等部件。飛控系統(tǒng)用于無人機的導航、定位和自主飛行控制。無人機航攝對其具體功能要求如下：a)系統(tǒng)應具備自檢測功能；b)能采集電池電壓、GPS導航定位、發(fā)動機轉(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慣性導航功能；3e)能實現(xiàn)飛行姿態(tài)、飛行高度、飛行速度的穩(wěn)定控制；f)可預置航線，航點間具備沿線飛行和斜坡飛行模式，能實現(xiàn)對飛行航跡的控制；g)航路點數(shù)據(jù)可在飛行中修改，目標航點可實時修改；h)每個航路點可設置多種制式飛行模式；i)可設定包括應急開傘在內(nèi)的多種安全保護模式；j)根據(jù)設置的高度數(shù)據(jù)，在無人機失速后能自動控制應急開傘；k)響應地面監(jiān)控站的遙控指令，接收和存儲航路點，并實現(xiàn)航路點數(shù)據(jù)的自動回傳；1)外部接口和任務功能靈活且可以定制。6.3性能指標要求無人機航攝對飛控系統(tǒng)的性能指標要求如下：a)航路點設置數(shù)量應多于100個；b)重量應小于2kg;c)飛行姿態(tài)控制穩(wěn)度：橫滾角應小于±3°、俯仰角應小于±3°、航向角誤差應小于±3°;d)航跡控制精度：偏航距應小于±20m、航高差應小于土20m、直線段航跡彎曲度應小于±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、監(jiān)控計算機系統(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)可進行飛行任務規(guī)劃與設計；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、顯示、回放無人機的高度、空速、地速、方位、航向、航跡、飛行姿態(tài)等飛行數(shù)據(jù)；d)能顯示任務設備工作狀態(tài)，顯示發(fā)動機轉(zhuǎn)速、機載電源電壓等數(shù)值；e)在機載電池電壓不足、GPS衛(wèi)星失鎖、發(fā)動機停車、無人機失速、飛行數(shù)據(jù)誤差等超限時，有報警提示功能。7.3性能指標要求地面監(jiān)控系統(tǒng)的主要性能要求如下：a)監(jiān)控計算機主機應選用加固筆記本電腦，或同等性能的計算機和電子設備；b)地面監(jiān)控系統(tǒng)硬件應集成化設計、拆裝方便、便于攜帶與搬運；c)監(jiān)控數(shù)據(jù)可以圖形和數(shù)字兩種形式顯示，顯示做到綜合化、形象化和實用化；d)無線電遙控器通道數(shù)應多于8個，以滿足使用要求；e)監(jiān)控計算機應滿足一定的防水、防塵性能要求，能在野外較惡劣環(huán)境中正常工作；f)監(jiān)控計算機的主頻、內(nèi)存應滿足監(jiān)控軟件對計算機系統(tǒng)的要求；g)電源供電系統(tǒng)應保障地面監(jiān)控系統(tǒng)連續(xù)工作時間大于5h。8任務設備8.1組成任務設備主要包括數(shù)碼相機、數(shù)碼相機控制系統(tǒng)以及有關的附設裝置。用于航攝影像的獲取與存儲。48.3性能指標要求8.3.1數(shù)碼相機參照CH/Z3005執(zhí)行，須經(jīng)過檢校，數(shù)碼相機主要性能指標要求如下：a)面陣傳感器，有效像素應大于2000萬；b)像素2000萬的影像能存儲1000幅以上；c)快門速度應快于1/1000s;d)連續(xù)工作時間應大于2h;e)具備電子快門；f)機身與鏡頭之間應固定安裝。8.3.2數(shù)碼相機控制系統(tǒng)數(shù)碼相機控制系統(tǒng)是指控制與管理數(shù)碼相機的裝置，由軟硬件組成，對其主要功能要求如下：a)按照任務需要，應具備自動控制與管理數(shù)碼相機的能力；b)具備定點、等時間間隔、等距離間隔曝光控制功能；c)能記錄數(shù)碼相機曝光時刻影像的經(jīng)度、緯度、高度、橫滾角、俯仰角、航向角等數(shù)據(jù)，能存儲1000個曝光點的以上數(shù)據(jù)；d)數(shù)碼相機控制系統(tǒng)可單獨配置，也可與飛控系統(tǒng)一體化設計。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部分?？罩胁糠种饕〝?shù)傳電臺、天線、數(shù)據(jù)接口等；地面部分主要包括數(shù)傳電臺、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)以及其他機械設備之間的數(shù)據(jù)和控制指令的傳輸。9.3性能指標要求數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)主要性能指標要求如下：a)數(shù)據(jù)傳輸距離應大于10km(空—地，沒有遮擋)b)傳輸速率應不低于2400bit/s;c)誤碼率應低于千分之一；d)具有電磁兼容能力，對其他電子設備不產(chǎn)生干擾；e)空中數(shù)傳電臺應小型化、輕型化，重量不超過2kg;f)機載數(shù)傳天線設計與安裝時，應在重量、阻力和氣動性能等方面進行優(yōu)化設計；g)饋線應保證輸入、輸出端子阻抗匹配，布線應服從電磁兼容性設計。10發(fā)射與回收系統(tǒng)發(fā)射與回收系統(tǒng)包括無人機發(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)境比較復雜、起降場地不具備滑跑條件時，采用彈射發(fā)射和傘降回收。10.3性能指標要求10.3.1滑跑發(fā)射系統(tǒng)對無人機滑跑發(fā)射系統(tǒng)性能要求如下：5a)在海拔高度2000m、較平整、無人機可正常滑行的硬質(zhì)地面上，能使無人機在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、無人機可正常滑行的硬質(zhì)地面上，能使無人機在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)能使無人機正常起飛。10.3.3滑行回收系統(tǒng)在較平整、無人機可正常滑行的硬質(zhì)地面上，能使無人機正常著陸。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)能使無人機正常著陸回收。11地面保障設備地面保障設備主要分為運輸保障設備和航攝作業(yè)保障設備。運輸保障設備是指用于無人機航攝系統(tǒng)設備和部件運輸保障的包裝運輸箱，系統(tǒng)主要設備和易損部件應配備專用包裝運輸箱；航攝作業(yè)保障設備是指保障無人機航攝工作正常開展所需的設備器材，主要是指野外裝備，其種類和數(shù)量根據(jù)實際需求確定。為無人機航攝安全作業(yè)提供基本設備保障。11.3性能指標要求11.3.1運輸保障設備性能要求運輸保障設備性能要求如下：a)應采用高質(zhì)量硬質(zhì)材料制作，具有一定的抗沖擊、抗震動性能；b)內(nèi)部采用軟質(zhì)材料填充，以保護設備；c)密封性好，具備一定的防水、防潮、防塵功能。11.3.2業(yè)務運行保障設備性能要求業(yè)務保障設備性能要求如下：a)質(zhì)量可靠，精度較高，適合野外應用；b)滿足無人機航攝工作的需要。12