T∕AOPA 0004-2023 轻小型末端物流无人机航管系统技术规范.pdf

ICS：47.020.70CCS：V50/59团体标准T/AOPA 00042023轻小型末端物流无人机航管系统技术规范Technical Specification For LightAnd Small TerminalLogistics UAVAir Traffic Control System2023-03-01 发布2023-03-01 实施中国航空器拥有者及驾驶员协会发布T/AOPA0004-2023I目次前言.II引言.III1 范围.12 规范性引用文件.13 术语和定义.14 目标、原则和要求.15 可视化功能要求.26 数据管理规范.27 飞行日志.58 控制功能和技术要求.59 系统运行.7T/AOPA0004-2023II前言本文件按照GB/T 1.12020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。本标准由中国航空器拥有者及驾驶员协会（Aircraft Owners and Pilots Association of China，以下简称中国AOPA）提出、制定、发布、解释并组织实施。本标准起草单位：内蒙古蒙泰集团、北京信息科技大学等。本标准起草人：张志强、赵磊、梅超、王泽众、唐荣宽、周树峰、何炳锟。T/AOPA 0004-2023III引言无人机物流是近年来兴起并发展迅速的无人机应用领域，国内外越来越多的城市已经开始尝试使用无人机进行物流配送，以达到更高效便捷的物流配送效果。截止目前民航局已经批准了10多个无人机物流试点。民航局在通用航空工作领导小组第六次全体会议上表示，要发挥通航产业融合功能，特别是加快无人机规章标准制定，进一步扩大无人机物流配送试点范围，服务乡村振兴战略。而保障物流无人机的飞行秩序和安全，是对物流无人机运营机构的基本要求，建立空中物流无人机的交通系统是保障无人机运营秩序与安全的根本途径。本标准依据国家有关法律、法规，借鉴国外相关有益经验制定，为物流无人机运营机构建立一套无人机运行的管理调度系统。使该类运营活动有标准可依，提高物流无人机运行体系的安全水平，促进物流无人机行业的健康发展。在综合考虑无人机系统人、机、环境、软件等各种因素的基础上，设置系统要求的各项功能和相关指标,它对于提高运行控制能力、保障日常以及紧急情况下的物流无人机飞行安全与秩序非常重要。本标准是中国AOPA组织、实施和保障、促进物流无人机运营机构风险评估的基本依据，是所有自愿接受行业自律的各方共同遵守的行为规范。T/AOPA 0004-20231轻小型末端物流无人机航管系统技术规范1范围本标准描述了轻小型末端物流无人机航管系统的相关术语、定义和功能要求、故障等级划分、工作程序等基本内容。本标准适用于轻小型末端物流无人机航管系统的开发规范与实施管理。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。民用无人驾驶航空器系统空中交通管理办法低空空域管理使用规定无人驾驶航空器系统作业飞行技术规范3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1无人机航管系统UAV Air Traffic Control System可以及时获得无人机及环境信息、运行状态、飞行情况的远程调度系统。3.2事故等级Accident Level根据气象、突发自然灾害和物流无人机故障评价事故的标准。3.3事故系统提示Accident System Warning根据事故等级,在系统上进行提示的功能。4目标、原则和要求4.1目标和总体原则系统通过可视化界面，实时显示航管物流系统的各类信息，监管无人机运送整体流程，实现无人机物流运送全流程的安全、高效和可视化综合管理。进一步规范物流无人机在城市和乡镇等区域的运行状态，让末端配送的轻小型物流无人机更加安全、高效和稳定的运营。4.2总体要求综合考虑无人机物流系统在人、机、环境、软件等各种因素的基础上，设置系统要求的各项功能和相关指标，提高物流无人机运行控制能力、保障日常以及紧急情况下的飞行安全与秩序。无人机运行和管理人员通过航管系统，可以及时获得无人机、配送货物、环境、飞行状态等基本信息，为物流无人机安全有序的运行控制提供更为有效的依据。4.2.1准确性和及时性在系统设计和开发过程中，应充分考虑系统当前和未来可能承受的工作量，系统的处理能力和响应时间应满足用户对信息处理的相关要求。4.2.2开放性和可扩展性T/AOPA 0004-20232系统在开发过程中，应该充分考虑系统的开放性和可扩展性。既可以简单的加入或减少系统的模块。通过软件的修补、替换操作来完成系统的升级和更新换代。4.2.3易用性和可维护性系统是直接面对使用人员的，这就要求系统能够提供良好的用户接口，易用的人机交互页面；系统应该提供方便的方式供系统维护人员进行数据的备份，日常的安全管理，以及系统崩溃时数据的恢复等操作。4.2.4标准性系统在设计开发使用过程中应适配多种类型的计算机硬件、软件资源，以上计算机软硬件都要符合主流国际、国家和行业标准。4.2.5先进性在系统设计和开发的过程中，应使用当前主流并使用效果良好的框架和开发语言；无人机飞控-地面站-航管系统链路间延迟应为毫秒级，系统在日常处理中的响应速度不应超过 3s。5可视化功能要求5.1系统应具备对管辖范围内所有无人机的可视化直观管理功能；5.2系统应具备对管辖范围内所有航线的可视化直观管理功能；5.3系统应具备对管辖范围内所有地理信息的可视化直观管理功能；5.4系统应具备对无人机飞行过程（起飞、降落、飞行）的可视化直观管理功能，并且在起降阶段和运行阶段根据需要能突出显示不同画面；5.5系统应具备控制显示所有终端的屏幕的功能；5.6系统应具备异常情况故障报警与应急操作功能。5.7航线管理功能要求应能展示各条无人机航线的详细参数和配置情况；应能综合管理可视化界面，可以切换到任意一个航线运行界面。5.8无人机配送排班功能要求应具备无人机配送航班信息录入、编辑修改功能；应具备查询无人机配送排班信息功能。5.9航班信息显示功能要求应能显示航班状态、运单状态、飞行状态等信息；应具备取消飞行、起飞、降落等操作的反馈等功能。6数据管理规范6.1无人机数据管理统一管理各架无人机的状态和详细数据，并具备数据实时推送功能。6.1.1无人机列表具备查询与筛选无人机功能和历史记录搜索功能；6.1.2无人机查询与配置修改应包含但不限于以下内容：应能根据无人机的参数通过搜索指定的参数；T/AOPA 0004-20233应支持历史记录搜索功能；应能设置参数的修改权限；应能记录修改操作；应能点选需要编辑的字段；重新输入，最后点击保存按钮退出编辑模式；应对参数的修改操作进行二次确认；应能提供三次历史参数修改记录并通过显眼的方式呈现。6.2动态数据数据内容6.2.1航线数据应包含但不限于以下内容：无人机序列号；航线编号；当前航点和下一个航点的坐标；距离下一个航点的距离。6.2.2能源系统数据应包含但不限于以下内容：电池剩余电量；剩余飞行时间；电池电压；电池电流；电池温度；低电量报警；严重低电量警报；电池寿命等。6.2.3气象数据应包含但不限于以下内容：风向；风速；降水；天气。6.2.4控制系统数据应包含但不限于以下内容：手动控制系统状态；GPS 导航状态；信号链接强度；电磁环境状态。6.2.5飞行状态数据应包含但不限于以下内容：滚转；偏航；俯仰；转速；空速。6.2.6机体数据T/AOPA 0004-20234应包含但不限于以下内容：海拔高度；飞行真高；经度、纬度；地速等。6.3静态参数应包含但不限于以下内容：ID；历史航线；历史架次；部件配置；固件版本等。6.4附加数据应包含但不限于以下内容：配送范围；飞行半径；飞行日志；操作日志。6.5调用接口应包含但不限于以下内容：调用飞控接口，通过传输层协议(TCP/UDP 等)传输数据；通过接口实时向民航和空管系统推送特定格式数据。6.6数据处理应包含但不限于以下内容：应支持导出特定格式数据；应保存历史数据；应支持飞行日志快速查询和解析。6.6.1配置无人机库管理人员可为某条航线或者某些条航线增加/删除某些附加信息；在删除某附加信息字段时，历史数据应不受影响。6.6.2数据导入根据导入模板，导入数据，用于无人机数据库维护。6.6.3数据导出根据导出模板，导出数据，用于无人机数据库维护与数据分析。6.7地理数据统一管理航管中心管辖的各类对象和数据，统一管理 GIS 数据。6.7.1地理底图数据管理维护构建地理底图的基础地理数据。6.7.2地理融合数据对系统作业范围内的融合地理数据进行管理，包括但不限于地图、水文、山脉、道路、建筑。T/AOPA 0004-202357飞行日志系统应统一收集和管理飞控和黑匣子记录产生的飞行日志和航线运行负责人的麦克风记录。7.1日志数据内容规范日志内容包括但不限于以下内容：飞行状态数据；机体数据；静态参数；控制系统数据；能源系统数据。7.2日志数据维护每次飞行活动结束以后自动存储飞行日志和航线运行责任人的时段音频到指定数据库里，查询特定数据库需要权限。7.2.1自动建档在每架次飞行活动开始时自动建立/保存飞行日志和语音日志。7.2.2飞行数据处理建立飞行日志时，接入飞控飞行日志接口，准备读取、存档飞行数据。7.2.3飞控接口实现飞控飞行数据记录的接口；实现飞控地面站软件飞行日志管理的接口。7.3日志数据调用支持多种格式导出飞行日志、飞行数据、通信音频用于数据分析，只能被无人机航线运行管理员调用，并产生调用日志，具备安全性和保密性。数据导入根据导入模板，导入数据，用于飞行日志数据维护。数据导出根据导出模板，导出数据，用于飞行数据维护与数据分析。7.3.1数据查询统计查询、统计所有无人机和航线的运营情况；可多维度统计飞行活动，异常状态等相关数据。7.3.2无人机管理在场景中展示无人机的定位分布情况，逐级显示无人机详细信息，支持屏幕切换；查询无人机基本信息：序列号，固件版本等；查询无人机状态信息-起飞，飞行，降落，告警等；查询无人机飞行信息-海拔，航向，地速等。8控制功能和技术要求为无人机航线运行管理员提供无人机控制功能。8.1起飞管理管理起飞状态，实现飞行流程转换，通过特殊窗口展示起飞状态。T/AOPA 0004-20236航班表查询；起飞操作提醒；起飞操作控制；起飞确认；起飞终止。8.2异常管理实现飞控异常检测接口，通过视觉效果展示异常状态，实现异常紧急提醒功能，可以一键切换到手动模式。异常检测；异常告警提醒；异常日志；一键切换手动控制。表 1 异常等级内容与处置原则分级概念或定义处置原则A 级无人机单位完全丧失自主飞行能力或机场丧失提供调度管制服务能力或突发自然灾害或突发恶性事件。尽可能人工接管，进行紧急降落处理，记录日志，用于数据分析。B 级无人机单位丧失平稳飞行能力但有迫降能力或机场调度管制能力严重受损或突发小规模自然灾害或突发恶性事件。人工接管，就近降落记录日志，用于数据分析。C 级无人机单位飞行能力下降导致无法完成作业或机场调度管制能力降级或突发小规模气象变化。人为进行监管，放弃作业，记录日志，用于数据分析。D 级无人机单位飞行能力下降但能够勉强完成作业或机场调度管制能力降级或突发小规模气象变化,但未达到 C 级标准。在人工参与的情况下，完成作业，记录日志，用于数据分析。事故征候无人机单位完成作业且机场调度管制能力未收到影响但是作业或运行参数反常存在事故风险。不进行人为干预，仅记录日志，用于数据分析。8.3飞行管理统一管理本条航线上无人机的飞行状态，在场景中展示无人机的定位分布情况，以线条形式动态显示无人机飞行轨迹，以浮窗展示无人机详细数值。飞行降落模式切换；第一视角图像查看；返航检查单查看；一键悬停；飞行日志查看；麦克风音频保存。8.4降落管理配置进近管制规则，飞机可根据进近接触面切换并进入降落模式，实现降落过程控制，降落可视化展示和提醒。接触面参数设置；参数修改日志；内部资料；降落启动；T/AOPA 0004-20237快递柜终端摄像头访问；降落成功确认；开仓请求报送。8.5手动模式实现一键手动接管功能。8.6航线数据管理统一配置各条航线的参数，各航线管理后台可以自行配置对应航线。应具备以下功能：航线基本信息查询；航线配置管理；航线状态查询；航线关闭启用；航线日志自动存档；航线日志维护。9系统运行9.1物流仓储中心管理系统使用无人机运力分配算法,根据当前可用无人机运力、电量与包裹重量、目的地,计算最优运力分配航班时刻表；9.2分拣系统将包裹装载到无人机上；9.3起飞前,无人机执行机体自检,同时航管系统结合机场进近条件与航线沿途气象站数据自动判断任务可行性；9.4无人机沿航线执行飞行任务,抵近目的地仓储配送站空域时,航管系统根据当前机场进近条件与气象站数据判断降落可行性,无人机收到允许降落指令后执行降落程序,否则进入异常处置程序；9.5降落后包裹由卸载系统卸载后,无人机进入自检程序,如发现异常则通知系统管理员,并交由无人机管理员进行检修,否则进入可用状态,等待空管系统调度下一次飞行任务或执行返航程序。