T/CAMA 64-2022 农用无人飞机 避障系统

　　ICS 65.060.01 CCS B 90

　　团 体 标 准

　　T/CAMA 64—2022

　　农用无人飞机 避障系统 Agricultural UAS--Obstacle avoidance system

　　2 0 2 2 - 1 1 - 2 3 发 布

　　中国农业机械化协会 发 布

　　T/CAMA 64—2022

　　目 次

　　I

　　T/CAMA 64—2022

　　前 言

　　本文件按照GB/T 1.1—2020《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。

　　请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。

　　本文件由中国农业机械化协会农用航空分会提出。

　　本文件由中国农业机械化协会归口。

　　本文件起草单位：农业农村部南京农业机械化研究所、华南农业大学、广州极飞科技股份有限公司、 南京南机智农农机科技研究院有限公司、安阳全丰航空植保科技股份有限公司、苏州极目机器人科技有 限公司、无锡汉和航空技术有限公司。

　　本文件主要起草人：孙竹、薛新宇、顾伟、徐阳、兰玉彬、张宋超、李继宇、彭斌、张毅、王志国、 李州、何跃群、孙向东。

　　II

　　农用无人飞机 避障系统

　　1 范围

　　本文件规定了农用无人飞机避障系统的术语和定义、 一般要求、检验方法。

　　本文件适用于旋翼型农用无人飞机系统的避障系统。

　　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。

　　NY/T 3213-2018 植保无人飞机 质量评价技术规范

　　3 术语和定义

　　NY/T 3213-2018界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　航线规划避障 Path planning of obstacle avoidance

　　提前测量障碍物区域，在航线规划阶段将障碍物从作业地块剔除，避免作业阶段农用无人飞机与障 碍物发生碰撞。

　　3.2

　　自主避障 Autonomous obstacle avoidance

　　避障系统通过机载传感器和控制器自动完成对障碍物的探测和避让。

　　3.3

　　避让距离 Distance of obstacle avoidance

　　农用无人飞机与障碍物的距离，指机具外缘(含旋翼)与障碍物外缘之间的最小距离。

　　4 一般要求

　　4.1 功 能

　　避障基本功能是使农用无人飞机在田间作业时对树木、电线杆、电线、草垛等田间常见障碍物，采 取悬停、躲避、绕开等避让措施。

　　4.2 性 能

　　4.2.1 避让障碍物尺寸

　　避障系统应能识别障碍物的局部包络面或等效包围形状，并能准确探测障碍物的相对距离和方位。 避障系统对障碍物的最小探测直径应能满足表1要求。

　　表1 障碍物探测精度要求

　　1

　　4.2.2 避障控制能力

　　避障系统应能在制造商声明的最大飞行速度条件下实现对障碍物避让功能，其中悬停规避方式规 避距离应不小于3m, 绕障方式应至少保证2m以上的规避距离，航线规划避障的应确保预设航线的任意 位置都与任意障碍物保持3 m以上的规避距离。

　　4.2.3 避障提醒和警示的功能

　　农用无人飞机在采取避障措施的同时，应能通过机载或地面端声、光、电等警示方式告知操控人员。

　　5 检验检测

　　5.1 试验条件

　　天气晴朗，气温应在5℃~35 ℃,风速应不大于1 m/s, 不具备4.1所述功能要求的机具禁止参加 试验。

　　5.2 试验场地

　　试验场地应选择相对空旷区域，长宽不应少于50 m, 场地内选取合适位置设置直径5 cm电线障碍物 横拉线和竖拉线各一处，树木或树木模拟物一处，电线杆或电线杆拟物一处，并采用航迹测量系统标定 障碍物位置坐标。航迹测量系统示例参考附录A。

　　5.3 测试方法

　　5.3.1 布置直径为2 cm 、3 cm 、4cm 、5cm的障碍物，测量障碍物轮廓线上两点之间的最大距离，记 为d; 并采用航迹测量系统对障碍物的中心位置进行测量和记录。

　　5.3.2 测量农用无人飞机尺寸轮廓线上两点之间的最大距离，记为D; 额定起飞质量条件下，通过预设 航线或手动操控的方式，分别操控农用无人飞机以3 m/s 、5m/s 、7m/s 以及制造商明示的最大飞行速 度，如图1所示;同时以不大于0. 1 s 的间隔对农用无人飞机空间位置连续测量和记录，采用航迹测量 系统记录的RTK 位置数据作为飞机实际位置。应重复3次。

　　………预设航迹 — — 航 迹

　　障碍物

　　起飞点

　　无 人 机 航线规划避让测试方法

　　降落点

　　无人机

　　障碍物

　　起飞点

　　无人机

　　图1 农用无人飞机障碍物避让测试方法

　　5.3.3 目测农用无人飞机是否能对障碍物采取悬停、躲避、绕开等避让措施。

　　5.3.4 目测在农用无人飞机在采取避障措施的同时，地面人员是能否收到声、光、电等警示。

　　5.3.5 记录的航迹经纬度坐标按 cgcs2000 的格式进行直角坐标转换：障碍物的中心位置的坐标的为 (x₀,y o), 农用无人飞机的空间位置的坐标的值记为( xi,yi),i=1,2,….n, 其中i=1 代表飞农用无人 飞机起飞点的位置， i=n 代表农用无人飞机降落点的位置。

　　2

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　　5.3.6 按照公式(1)计算农用无人飞机的中心距离Li, 规避距离应该为计算的最小值。

　　(i=1,2,…n) … … ……(1)

　　式中：

　　Li——农用无人飞机外缘与障碍物外缘的距离，单位为( m);

　　xi——采集航迹点位置的东西方向坐标值，单位为米( m);

　　yi——采集航迹点位置的南北方向坐标值，单位为米( m);

　　d—— 障碍物外缘轮廓线上两点之间的最大距离，单位为米 ( m);

　　D—— 农用无人飞机外缘廓线上两点之间的最大距离，单位为米(m);

　　6 检验规则

　　6.1 出厂检验

　　农用无人飞机避障系统应经过检查合格后，并附有产品质量合格证方可出厂。出厂检验项目见表2。

　　6.2 型式检验

　　6.2.1 有下列情况之一时，需要进行型式检验：

　　——新产品定型鉴定和老产品转厂生产;

　　——正式生产后，结构有较大改变，可能影响产品性能;

　　— — 批量生产，周期性检验(一般每三年进行一次);

　　——出厂检验结果与上次型式检验有较大差异;

　　——国家质量监督机构提出进行型式检验的要求。

　　6.2.2 型式检验项目见表2。

　　6.2.3 采取随机抽样，应在制造商近一年内生产的合格产品中随机抽取，检查批量不应少于10台，在 用户和经销部门抽样不受此限，抽取样本为2台。样机抽取封存后至检验工作结束期间，除按使用说明 书规定进行保养和调整外，不应再进行其他调整、修理和更换。

　　表2 检验项目分类

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　　附 录 A

　　(资料性)

　　航迹测量系统示例

　　航迹测量系统示例如下：

　　系统主要由载波相位差分定位( RTK) 系统(定位精度应高于水平0.05 m、高度0.05 m) 、 无线通 讯系统、地面站等组成。系统原理组成如图A.1所示。

　　b) 地面部分

　　图A.1 航迹测量系统原理