MH/T 4054-2022 城市场景轻小型无人驾驶航空器物流航线划设规范.pdf

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MH/T 4054-2022 城市场景轻小型无人驾驶航空器物流航线划设规范.pdf

ICS49.020 CCS V 00

MH/T 40542022

城市场景轻小型无人驾驶航空器物流航线

中国民用航空局 发布

富川县马鞍山景区景观工程安全施工组织设计MH/T40542022

范围, 规范性引用文件 术语和定义 航线划设内容 4.1航线的构成. 4.2航线基准高度 航线方案设计 5.1通则. 5. 2 运行安全性评估 5. 3 运行可靠性评估 5.4 公众可接受性评估 航线验证优化 6.1现场踏勘 6.2 模拟仿真 6.3 试飞验证 航线生成与实施 附录A(规范性) 航线保护区设置方法 附录B(规范性) 航线置信度计算方法

范围, 规范性引用文件 术语和定义 航线划设内容 4.1航线的构成. 4.2航线基准高度 航线方案设计 5.1通则. 5. 2 运行安全性评估 5. 3 运行可靠性评估 5.4 公众可接受性评估 航线验证优化 6.1现场踏勘 6.2 模拟仿真 6.3试飞验证 航线生成与实施 附录A(规范性) 航线保护区设置方法 附录B(规范性) 航线置信度计算方法

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青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。 本文件由中国民用航空局空管行业管理办公室提出。 本文件由中国民航科学技术研究院归口。 本文件起草单位:中国民航管理于部学院、杭州迅蚁网络科技有限公司、浙江建德通用航空研究区 民航大学、中国科学院地理科学与资源研究所、中国民用航空局第二研究所、北京三快科技有限 预丰科技有限公司、民航无人航空器系统重点实验室 本文件主要起草人:吕人力、刘洋、韩鹏、廖小罕、章磊、赵亮、刘菲、吴卿刚、王志、管祥民 王茂霖、范小敏、杨俊伟、叶虎平、张学军、陆再政、戴丽华、曹先彬、杜文博,

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轻小型无人驾驶航空器物流航线

本文件规定了轻小型无人驾驶航空器物流航线划设要求。 本文件适用于在城市场景中,采用超视距、分布式操作的轻小型无人驾驶航空器物流运行。 注:城市场景指凡无人驾驶航空器的运行航线飞越经由划定的城市中心城区和郊区,或除中心城区和郊区外非农业 人口居住较为密集的区域上空。

本文件没有规范性引用文件。

下列术语和定义适用于本文件。 3.1 轻小型smalland light 包括轻型无人驾驶航空器和小型无人驾驶航空器。 其中轻型无人驾驶航空器,指同时满足空机重量不超过4kg且最大起飞重量不超过7kg,最大平飞 速度不超过100km/h,具备符合空域管理要求的空域保持能力和可靠被监视能力,全程可以随时人工介 入操控的无人驾驶航空器,但不包括微型无人驾驶航空器。 小型无人驾驶航空器,指空机重量不超过15kg且最大起飞重量不超过25kg,具备符合空域管理要 求的空域保持能力和可靠被监视能力,全程可以随时人工介入操控的无人驾驶航空器,但不包括微型、 轻型无人驾驶航空器。 3.2 标称航迹nominaltrack 为完成特定飞行任务,运营人对无人驾驶航空器规划的飞行轨迹。 3.3 航线保护区routeprotectionarea 无人驾驶航空器可以保持平行于标称航迹飞行的管状空间。 注:航线保护区横截面以标称航迹为中心点。 3.4 高度零位面horizontalplaneofareaminimumaltitude 航线划设区域范围内,地表最低点所在的水平面。 3.5 高度基准面horizontalplaneofareamaximumaltitude 航线划设区域范围内,地表最高点所在的水平面。 3.6 起降点takeoffandlandingpoint 供所有无人驾驶航空器起飞、降落、滑行、停放以及其他活动使用的划定地面区域。 3.7 进离场点departureandapproachpoint 空中航线与进离场航线的交点。 注:无人驾驶航空器从进离场点开始飞出/进入空中航线,进入/飞出起降点空域。 3.8 等待点waitingpoint

下列术语和定义适用于本文件。 3.1 轻小型smalland light 包括轻型无人驾驶航空器和小型无人驾驶航空器。 其中轻型无人驾驶航空器,指同时满足空机重量不超过4kg且最大起飞重量不超过7kg, 速度不超过100km/h,具备符合空域管理要求的空域保持能力和可靠被监视能力,全程可以随日 入操控的无人驾驶航空器,但不包括微型无人驾驶航空器。 小型无人驾驶航空器,指空机重量不超过15kg且最大起飞重量不超过25kg,具备符合空地 求的空域保持能力和可靠被监视能力,全程可以随时人工介入操控的无人驾驶航空器,但不包 轻型无人驾驶航空器。 3.2 标称航迹nominaltrack 为完成特定飞行任务,运营人对无人驾驶航空器规划的飞行轨迹。 3.3 航线保护区routeprotectionarea 无人驾驶航空器可以保持平行于标称航迹飞行的管状空间。 注:航线保护区横截面以标称航迹为中心点。 3.4 高度零位面horizontalplaneofareaminimumaltitude 航线划设区域范围内,地表最低点所在的水平面。 3.5 高度基准面horizontalplaneofareamaximumaltitude 航线划设区域范围内,地表最高点所在的水平面。 3.6 起降点takeoffandlandingpoint 供所有无人驾驶航空器起飞、降落、滑行、停放以及其他活动使用的划定地面区域。 3.7 进离场点departureandapproachpoint 空中航线与进离场航线的交点。 注:无人驾驶航空器从进离场点开始飞出/进入空中航线,进入/飞出起降点空域。 3.8 等待点waitingpoint

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或内,为避免多架无人驾驶航空器飞行冲突,实

城市场景轻小型无人驾驶航空器(以下简称“无人机”)物流航线的划设内容包括:空中航线、进 离场航线、起降点和备降点,航线构成示意图见图1。具体要求如下: 空中航线和进离场航线均由标称航迹和航线保护区组成; 一 标称航迹可为直线或曲线: 航线保护区的横截面应设置为矩形,截面尺寸由无人机的性能决定,设置方法应符合附录A 的要求; 航线应在起降点上方空域设置进离场点和等待点: 航线应设置备降点,备降点可与起降点重合; 空中航线和进离场航线保护区在规定的间隔时间内,不应与地面障碍物和其他航线保护区相 交,时间间隔根据该航线无人机最大飞行时间间隔确定; 航线的超障余度应综合考虑无人机飞行速度、爬升率、航线区域气象条件等因素,航线的超 障余度不应小于航线保护区半高; 进离场航线应根据运营人的运行程序划设,应设置进离场点和等待点,并明确高度和位置; 起降点应以水平圆面表示,水平圆面直径应大于航线保护区截面最大尺寸; 当多个起降点共用一条进离场航线时,应使用等效起降点代表所有起降点,等效起降点位于 所有起降点的儿何中心。

划设无人机物流航线前应设定高度面,包括高度基准面和高度零位面,示意图见图2。航线高度应 使用海拔高度,默认使用1985国家高程基准。当无人机与有人驾驶航空器融合运行时,应保持与有人驾 驶航空器高度测量方式和测量基准一致。航线划设高度最低应高于高度零位面以上40m,最高不应高于 高度基准面以上120m。航线高度可根据航空器性能和地形变化,航线高度变化见图3。

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图2航线高度面示意图

3航线高度变化示意图

5.1.1航线划设流程包括:方案设计、现场踏勘、模拟仿真、试飞验证、航线发布与实施。 5.1.2航线划设前,应根据无人机性能设定,降低飞行能耗。航线划设应考虑优化使用空域资源,扩 大运行容量,提升航线网络配送效率。 5.1.3航线划设前,应收集掌握航线区域内地形、地面障碍物高度、低空气象、电磁环境、街道、绿 地、河流等地理信息数据。 5.1.4航线应划设在专门分配给无人机使用的隔离空域内。 5.1.5航线划设前,应根据运行量、基础设施、航空器性能,设置进离场运行规则。 5.1.6航线方案设计应根据物流运行需求和无人机进离场程序,可将拟经过空域按照100m边长的正 方形进行栅格划分,并对栅格空域进行运行安全性、运行可靠性、公众可接受性三方面评估,按公式 3.1计算出航线置信度水平。航线应划设在置信度水平较高的栅格空域,栅格空域的置信度应不小于1。

5.2.1航线划设应确保对空域其他用户安全,避免与有人驾驶航空器航线发生冲突。航线划设应评估 对地面的公共安全,应尽可能划设在绿地、河道等非人口密集活动区上空。航线划设应评估以下内容: 发生坠机事故后,对地面人员造成伤害的概率; 发生坠机事故后,对地面重要基础设施破坏的概率,例如广播通信基站、电塔设施等; 发生坠机事故后,搜寻无人机及货物的难度; 发生坠机事故后,引发二次事故的概率,例如引发火灾、造成水体污染等。 5.2.2航线安全度值是指无人机发生坠地事故后,对地面人、财、物造成伤害的程度,伤害程度越低 航线安全度越高。在城市场景下,列举可能面临的安全问题,对运行安全性赋值完成评估,赋值方法应 符合表1要求。

表1航线安全度计算方法

MH/T4054—2022表1航线安全度计算方法(续)能造成二次伤害区域。如:易发生火灾和水污高染的区域等。发生坠机事故后,可能引发次生伤次生伤害害的概率。例如电池燃烧引发火灾、可能造成二次伤害区域。如:加油站、湖泊、中造成水体污染等事故河流等区域。低不易引发二次伤害的区域。5.3运行可靠性评估航线划设应考虑运行环境和运行技术的可靠性,避免气象环境、电磁环境、障碍物环境对无人机运行的影响,保证无人机运行所需通信、导航、监视能力。在城市场景下,列举可能面临的可靠性问题,对运行可靠性赋值完成评估,赋值方法应符合表2和表3要求。表2运行环境可靠性赋值方法影响因素说明等级分值描述气象条件复杂,常出现特殊气象。如:建筑物风口、丘陵山区等。航线区域发生特殊气象条件后,气象条件比较复杂,容易发生特殊气象。如:宽阔气象环境对运行造成影响。例如在江面不江面、湖面,丘陵山区等。稳定的强气流,雾气等。气象较稳定,不易出现特殊气象。如:开阔平坦区低域等。电磁环境复杂区域。如:广播通信基站密集区域、高超高压线附近等。运行中受到电磁干扰,例如GPS电磁环境电磁环境较复杂区域。如:铁塔周围、一般等级高信号干扰、操控链路干扰等。中压线周围等。低2电磁环境较单一区域。障碍物环境复杂。如:正在施工的塔吊、正在建设运行中遭遇临时性障碍物,具有的工地等。障碍物环境不确定性。例如塔吊、正在建造中障碍物环境较复杂。如:风筝密集区等。的楼房等。低无障碍物变化地区。

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表3运行技术可靠性赋值方法

5.4公众可接受性评估

航线划设应充分考虑无人机带来的 并评估所涉及公众的接受程度。 由于公众可接受性是对公众主观接受程度描述,随着行业发展在不断变化,因此需要调研当 面临的公众接受性问题,在航线划设前完成评估。评估方法建议见表4。

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表4航线公众可接受度赋值建议

根据航线设计方案,对起降点、备降点和航线途径区域进行实地勘查。 踏勘应包括以下方面内容: 标定起降点和应急备降点的位置、海拔,备降点可与起降点共用; 确定起降点周围障碍物高度情况,明确最低超障余度; 采用专用设备对通信、导航信号质量进行测试: 勘查起降点和应急备降点周围电源情况和周围环境情况; 调研公众可接受度。

1.2航线途径区域踏勘

对航线途行 采适以下片期内容 勘测航线障碍物高度情况,明确最低超障余度; 采用专用设备对通信、导航信号质量进行测试; 调研公众可接受度; 论证备选航线可行性

根据现场踏勘结果调整和优化航线,得出修正

针对航线设计方案和踏勘优化结果,使用计算机仿真方法模拟航线运行,对航线的运行容量、航线 的运行规则、基础设施性能、无人机飞行性能准入要求等方面开展仿真论证,找出航线设计潜在的不足 之处,制定缓解措施。

3.1通过试飞验证,检验起降点位置数据,检查与已知障碍物的间隔金属彩钢板屋面工程施工方案,检验通信、导航、监视

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检测航线上是否存在气流等天气于扰和电磁辐射于扰,观测是否存在未知障碍物和其他未知风险, 6.3.2试飞验证应以运营人物流无人机飞行速度和运行高度飞行,应对每条航线、每个起降点、每个 应急备降点的所有航线进行验证飞行。其申首次飞行验证,应开启前视和下视摄像观察周围情况,记录 生飞行申通信导航性能,确认与障碍物间的距离,观察是否存在未知风险,确认高度裕度和已知未知风 验。

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附录A (规范性) 航线保护区设置方法 航线保护区根据无人机飞行的水平偏航容差(X)和垂直偏航容差(Z)确定。偏航容差是对机载设 备、飞行技术和系统计算产生的垂直于标称航迹的三种定位容差计算平方和根得到。 无人机确保在航线保护区内运行的概率应不低于99.7%,航线水平保护区的半宽可为2X,垂直保护 区半宽可为2Z。转弯段航线保护区外侧宽度可增加X/2,内侧宽度不变,垂直保护区高度不变。航线水 平保护区见图A.1,垂直保护区见图A.2。 示例:在卫星定位导航模式(GNSS)下,若无人机的航线保持精度(95%的概率)可控制在水平土10m和垂直土5m 内,则航线水平保护区半宽2X为20m,垂直保护区半宽2Z为10m

图A.1航线水平保护区表示

自己编织的一些施工组织设计图A.2航线垂直保护区表示

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