《高原地區(qū) 無人機預警系統(tǒng)基本要求》

ICS35.240

CCSV00

54

西藏自治區(qū)地方標準

DB54/T0288—2023

高原地區(qū)無人機預警系統(tǒng)基本要求

2023-03-01發(fā)布2023-06-01實施

西藏自治區(qū)市場監(jiān)督管理局??發(fā)布

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目次

前言..................................................................................II

引言.................................................................................III

1范圍................................................................................4

2規(guī)范性引用文件......................................................................4

3術語和定義..........................................................................4

4高原無人機預警系統(tǒng)功能和工作流程的一般要求..........................................5

4.1工作目標........................................................................5

4.2系統(tǒng)組成........................................................................5

4.3高原型旋翼無人機基本要求........................................................6

4.4高原地區(qū)無人機預警系統(tǒng)功能要求..................................................6

4.5高原無人機預警系統(tǒng)預警流程要求..................................................6

4.6高原無人機預警系統(tǒng)安全穩(wěn)定性要求................................................8

4.7高原無人機預警系統(tǒng)預警規(guī)范......................................................8

參考文獻.............................................................................9

I

DB54/T0288—2023

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定

起草。

請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。

本文件由西藏大學提出，西藏自治區(qū)標準化研究所歸口。

本文件起草單位：西藏大學、電子科技大學。

本文件主要起草人：董志誠、楊陽、謝寧、汪政、趙婧、杜鎮(zhèn)江、劉志韜。

II

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引言

近年來，國家安全尤其是對于邊疆的守衛(wèi)越來越被人們重視，國土廣闊但人力資源缺乏的問題已顯

得尤為突出。向科技要警力、向科技要戰(zhàn)斗力已經成為業(yè)界內部的一個共識。通過結合多種技術手段，

實現對有針對性的異構數據之間的深層關系挖掘和利用，為邊防感知任務提供更精確的信息，確保對可

疑目標、恐怖事件及群體行為的準確識別，實現精準的反恐實戰(zhàn)化預警及處置。

西藏地區(qū)地形復雜，高原山地氣候，垂直分布，一定高度內濕度大、降水多、山地上部風力大；另

一方面，草原、荒漠無人區(qū)幅員遼闊，環(huán)境惡劣、晝夜溫差大，電力、通信支撐不足或部署成本過高。

在復雜多樣的自然環(huán)境下，災情易發(fā)、邊防治安難以管控。無人機系統(tǒng)以其機動性強、安全性高等特點，

已廣泛應用于警用、公安、消防、反恐、救援等領域；通過航拍監(jiān)控、高空喊話、定點拋投、人臉識別、

通訊中繼、全景成像等手段，實現二維平面到三維立體的動態(tài)管控。

無人機一般是指無人駕駛，自主推進，由無線電遙控或自身程序控制，利用空氣動力承載飛行并可

回收重復使用的飛行器。高原地區(qū)環(huán)境條件復雜，存在海拔高、能見度低、地勢起伏變化大、物體目標

相對較小或隱蔽等問題，所以直接復用現有固定式攝像頭遠遠達不到在高原復雜環(huán)境對目標的精準定位、

檢測與追蹤。因此在這個條件下，無人機將能提供更合適的解決方案。此外，無人機也會面臨高原惡劣

的環(huán)境，如大風，高寒等，這會極大的影響無人機的飛行。經過調查研究，本文件針對以上提到的一些

問題，制定了在高原環(huán)境下，無人機的預警處置規(guī)范。

III

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高原地區(qū)無人機預警系統(tǒng)基本要求

1范圍

本文件規(guī)定了高原地區(qū)無人機預警系統(tǒng)的環(huán)境要求、功能要求、預警流程、預警規(guī)范等內容。

本文件適用于海拔2000m以上至5000m地形地貌多樣復雜的高原區(qū)域工作的、最大起飛重量在10kg

以內的旋翼式無人機預警系統(tǒng)與其處置規(guī)范設計、使用等過程。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T20626.1-2017特殊環(huán)境條件高原電工電子產品第1部分：通用技術要求

GB/T38931民用輕小型無人機系統(tǒng)安全性通用要求

CH/Z3001無人機航攝安全作業(yè)基本要求

CH/Z3002無人機航攝系統(tǒng)技術要求

GA/T1411.1警用無人駕駛航空器系統(tǒng)第1部分：通用技術要求

3術語和定義

GB/T20626.1-2017、GB/T38931、CH/Z3001、CH/Z3002和GA/T1411.1界定的以及下列術語和定

義適用于本文件。為了便于使用,以下重復列出了GB/T20626.1-2017、GA/T1411.1中的某些術語和定義。

3.1

多旋翼無人機multi-axisunmannedaircraft

具有3個及以上旋翼，能垂直起降、自由懸停的無人駕駛航空器。

[來源：GA/T1411.1，定義3.5]

3.2

控制站controlstation

用于實現任務規(guī)劃、鏈路控制、飛行控制、載荷控制、航跡顯示、參數顯示、圖像顯示和載荷信息

顯示以及記錄和分發(fā)等功能的設備。

3.3

常規(guī)型無人機unnamedaircraftforgeneral

使用條件為海拔2000m以下的無人駕駛航空器。

3.4

高原型旋翼無人機multi-axisunmannedaircraftforplateau

在常規(guī)無人機的基礎上，針對高原環(huán)境條件進行調整、改進或設計，使其適用于海拔2000m及以上

的多旋翼無人機。

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3.5

高原復雜環(huán)境三維(3D)可視化無人機預警系統(tǒng)three-dimensional(3D)visualizationUAVearly

warningsystemforplateaucomplexenvironment

由高原型無人機與其相關的控制站(臺)、所需指揮與控制鏈路等組成的系統(tǒng)，可對存在的風險或危

險信息提前做出判決響應動作，確保系統(tǒng)安全。

3.6

海拔分級altitudeclassificationforproductsofelectricandelectronic

電子電工產品適應海拔的能力，分為G2（1000m＜海拔≤2000m）、G3（2000m＜海拔≤3000m）、

G4（3000m＜海拔≤4000m）、G5（4000m＜海拔≤5000m）共4級，如需按實際海拔標注的，可按如下

方法標注，如G3.6表示海拔3600m；G4.5表示海拔4500m。

[來源：GB/T20626.1-2017，定義3.3]

4高原無人機預警系統(tǒng)功能和工作流程的一般要求

4.1工作目標

高原復雜環(huán)境三維(3D)可視化無人機預警系統(tǒng)(簡稱：高原無人機預警系統(tǒng))宜針對無人值守的高原

公共及重點區(qū)域進行危機預警，該系統(tǒng)通過高原型無人機獲取信息，利用空-地數據傳輸，將所獲取的

情報信息傳輸到地面指揮控制中心處理，并快速對可能即將發(fā)生的危險做出警告和決策，避免危險發(fā)生。

4.2系統(tǒng)組成

高原無人機預警系統(tǒng)由以下部分組成，見圖1：

a)無人機：機體、動力裝置、航空電子電氣設備等。

b)無線電測控與信息傳輸分系統(tǒng)：無線電遙控設備、無線電遙測設備、無線電定位設備、信息

傳輸設中繼轉發(fā)設備等。

c)任務設備：偵察設備及處置專用裝置等。

d)地面指揮控制站：飛行操縱與管理設備、綜合顯示系統(tǒng)、地圖與飛行航跡顯示設備、任務規(guī)

劃設備、記錄與回放設備、情報處理與通信設備等。

e)發(fā)射與回收分系統(tǒng)：與起飛(發(fā)射)和著陸(回收)有關的設備或裝置。

f)保障與維修分系統(tǒng)：保障維修設備等。

g)3D可視化平臺：一款虛擬仿真平臺，可模擬高原環(huán)境不同地形地貌、不同天氣情況下無人機

的飛行情況，從而對無人機實際任務的實施提供理論支撐。

圖1高原無人機預警系統(tǒng)組成圖

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4.3高原型旋翼無人機基本要求

高原型無人機預警系統(tǒng)種對應的高原型旋翼無人機宜滿足以下要求：

a)高海拔適應性：高原型無人機對高海拔（G3及以上等級）宜具有一定魯棒性，保證預警流程

中無人機的安全飛行。

b)續(xù)航要求：高原型無人機電池宜支持高原無人機預警系統(tǒng)中涵蓋的自適應能源管理功能。

c)抗風能力：高原型無人機宜具有高原地區(qū)的最低安全抗風能力或最低作業(yè)抗風能力，保證預

警流程中無人機的安全飛行。

d)電磁兼容：電磁兼容性能宜符合常規(guī)型產品標準的規(guī)定。

e)抗寒、抗溫差：高原型無人機宜具有抗寒能力強，結構性能穩(wěn)定的特點，適合G3及以上等級

海拔飛行。

4.4高原地區(qū)無人機預警系統(tǒng)功能要求

高原地區(qū)無人機預警系統(tǒng)在功能上宜滿足以下要求：

a)總體要求：高原無人機預警系統(tǒng)集預警、指揮、控制、通信、能源管理等功能于一身，可起

到活動雷達站和空中指揮中心的作用。宜具備可在高原復雜環(huán)境低時延高可靠通信功能、感

知周邊環(huán)境實時路徑規(guī)劃功能、支持目標跟蹤及檢測的邊緣計算及時預警功能、高海拔大溫

差的自適應能源管理功能以及可搭載不同處置設備功能。

b)低時延高可靠通信功能：高原無人機預警系統(tǒng)對信息實時性的要求極高，要求對無人機回傳

鏈路快速應答響應，以便做出處置決策。針對高原地區(qū)設施薄弱，能源受限的現狀，高原無

人機通信模塊宜具備高低軌衛(wèi)星、公網以及無線自組網等多模融合通信技術，各種通信模式

間可無縫靈活切換，保證數據鏈路的可靠性。

c)復雜環(huán)境路徑規(guī)劃功能：高原地區(qū)環(huán)境復雜，無人機執(zhí)行預警任務時，可實現自主感知周邊

環(huán)境，實時路徑規(guī)劃，高效安全的完成飛行任務。針對高原山區(qū)、森林等多變復雜地形地貌，

高原無人機飛控模塊宜具備自主感知避撞和智能路徑規(guī)劃技術，保證無人機執(zhí)行任務期間安

全高效的飛行。

d)目標跟蹤及檢測功能：高原無人機預警系統(tǒng)需無人機支持目標定位、跟蹤及初步檢測功能，

實現危險態(tài)勢感知與預警。高原無人機預警系統(tǒng)需增加邊緣計算業(yè)務模塊，可在機載端進行

計算，有效降低時延和負載，實現對目標高精度、高可靠、低時延的感知與預警，建立適用

于高原地區(qū)的預警處置信息化平臺。

e)自適應能源管理功能：無人機的能源管理模塊不僅要實現對動力系統(tǒng)的支撐，還要支持通信

與邊緣計算等業(yè)務模塊，此外，高原無人機預警系統(tǒng)還可能搭載不同重量的預警處置設備。

無人機能源管理模塊具備一定的自適應分配特性，同時要求配置低功耗的信息采集、通信以

及路徑規(guī)劃技術。

4.5高原無人機預警系統(tǒng)預警流程要求

高原無人機預警系統(tǒng)通過雷達信號實時接收監(jiān)控區(qū)域傳感器模塊采集的預設范圍內的相關信息，執(zhí)

勤人員通過觀測到的數據控制無人機端的啟動從而實現對可疑或危險目標的二次監(jiān)測，達到預警作用。

無人機預警系統(tǒng)是集無人機預警評估、無人機任務執(zhí)行、信息反饋、無人機動態(tài)調整的閉環(huán)預警系統(tǒng)，

直至無人機完成監(jiān)測任務或出現低電量警告自主返航，預警流程結束，如圖2所示。高原環(huán)境下，受海

拔、氣溫、風沙等環(huán)境因素的影響，對其通信鏈路可靠性、實時性、路徑規(guī)劃的自主性以及能量消耗的

自適應性都提出了更高要求。因此，在無人機執(zhí)行任務前，需評估無人機當前性能是否滿足高原環(huán)

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圖2高原無人機預警流程

境需求，及時做出調整。此外，無人機續(xù)航時間也是影響無人機任務是否能夠順利完成的主要因素，為

避免無人機未完成任務出現低電量警告自主返航現象，設計低能耗的飛行計劃是非常必要的。

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其中，在預警流程中，無人機宜根據操作人員任務需要執(zhí)行以下兩項特定功能：

a)定點目標識別：對于靜態(tài)目標，基于能耗最小原則規(guī)劃無人機路線，進行定點目標拍攝及識

別，并利用下行數據傳輸線，將獲得的數據信息傳回到地面指揮控制中心，中心對相關數據

信息進行分析處理，判斷目標當前活動狀態(tài)是否滿足觸發(fā)預警條件，從而做出判決，實現預

警提示。無人機完成任務后或者無人機處于低電量警告時，自主返航。

b)動態(tài)目標跟蹤：對于動態(tài)目標，基于能耗最小原則實現對動態(tài)目標的連續(xù)跟蹤，并將獲取的

跟蹤信息傳回到地面指揮控制中心，中心對相關數據信息進行分析處理，判斷目標當前活動

狀態(tài)是否滿足觸發(fā)預警條件，從而做出預警處置。無人機完成任務后或者無人機處于低電量

警告時，自主返航。

4.6高原無人機預警系統(tǒng)安全穩(wěn)定性要求

為保證系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定的運行，系統(tǒng)間模塊通信及無人機飛行需滿足下述要求。

4.6.1通信要求

4.6.1.1網絡需求

為了保證智能控制系統(tǒng)與無人機機載通訊單元的正常通訊，所在飛行區(qū)域需完全覆蓋無線網絡。

4.6.1.2通信速率

a)下行速率：不低于5Mbps，滿足高清圖像和4K圖像的無線傳輸和控制要求。

b)上行速率：不低于20Kbs，滿足地面對無人機和載荷的實時控制要求。

4.6.2飛行要求

極端天氣下執(zhí)行飛行任務，會影響飛行的穩(wěn)定性和無人機的飛行壽命，一些惡劣氣象條件下不建議

飛行，表1列舉了惡劣氣象需滿足的條件。

表1惡劣氣象條件

氣象條件

地面風速≥14m/s

降水＞10mm(24小時內)

極寒大雪或霜凍

能見度(沙塵影響)＜1000m

強對流天氣正在發(fā)生強對流，飛行區(qū)域有濃積云

無人機執(zhí)行飛行任務時，受高原稀薄空氣影響，建議巡航高度如表2所示。

表2巡航高度要求

飛行任務高度

普通飛行40m至120m

安全巡航75m至85m

低空拍攝>40m

4.7高原無人機預警系統(tǒng)預警規(guī)范

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4.7.1無人機狀態(tài)自檢

當執(zhí)勤人員觸發(fā)飛行指令后，無人機在收到指令短時間內進行設備自檢，確認通信技術、檢測技術、

自主規(guī)劃、電池狀態(tài)是否符合相應指標，同時判斷環(huán)境狀態(tài)是否符合相應環(huán)境情況，從而確定無人機飛

行任務。

4.7.2飛行任務選擇與起飛

當無人機自檢各類功能指標滿足飛行時，無人機根據當前環(huán)境狀態(tài)及地面執(zhí)勤人員操作指令，確認

飛行任務。無人機完成起飛動作，起飛時延控制在秒級內。飛行高度默認設置為80m，可根據實際需求

進行飛行高度以及飛行速度的調整，飛行高度宜不低于40m且不高于120m。

4.7.3定點目標識別

3D無人機虛擬可視化沙盤系統(tǒng)中包含了高原地區(qū)各種復雜地形的三維