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ICS 49.025 V 36
HB 8737-2023
民用无人机系统自主控制等级要求
Requirements for civil UAS autonomous control levels
2023-12-29 发布 2024-07-01 实施
中华人民共和国工业和信息化部 发 布
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。
本文件由中国航空工业集团有限公司提出。
本文件由中国航空综合技术研究所归口。
本文件起草单位：北京理工大学、中国航空综合技术研究所、西安爱生技术集团有限公司、深圳美团低空物流科技有限公司、广东省标准化研究院、北京航空航天大学、北京北航天宇长鹰无人机科技有限公司、北京卓翼智能科技有限公司。
本文件主要起草人：张福彪、舒振杰、林德福、胡应东、王佳胜、莫 雳、车嘉兴、吕佩剑、
张小林、杨俊伟、刘新福、黄继雄、唐 瑭、任雪峰、贾 佳、张泽京、王久元。
民用无人机系统自主控制等级要求
1 范围
本文件规定了民用无人机系统的动态任务、人机角色和自主控制等级的划分要求。
本文件适用于民用无人机系统自主控制等级的划分，其他无人机系统可参考使用。
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(包括所有的修订单)适用于本文件。
GB/T 35018-2018 民用无人驾驶航空器系统分类及分级
GB/T 38152-2019 无人驾驶航空器系统术语
3 术语和定义
GB/T 35018-2018 和 GB/T 38152-2019 界定的及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
自主飞行系统 autonomous flight system
能够持续的支持无人机以自主控制的方式完成动态任务的硬件和软件系统。
3.2
设计运行域 operational design domain
自主飞行功能或者系统达到其设计性能的有效运行条件。
注：包括但不限于：设计约束、空域限制、地形地理、气象环境、基础设施、与其他协同无人机或者系统的交互等。
其反映了自主飞行功能及系统的运行边界。
3.3
最小风险状态 minimum risk status
无人机系统在出现异常时，所能达到的不对空中及地面产生安全威胁的稳定飞行状态。
注：异常状态的产生包括超出设计运行域、系统故障等。可由自主飞行系统、操作员依据飞行和任务状态操控无人
机达到最小风险状态。
4 动态任务以及人机角色划分
4.1 动态任务划分
4.1.1 任务 1：持续机动控制
无人机系统应实时、持续地完成稳定飞行运动控制的任务(如姿态控制、轨迹控制)。
4.1.2 任务 2：航迹规划与飞行管理
航迹规划应实现任务航段规划、航迹点生成以及其选择、加载、更新等功能。飞行管理应实现无人
机平台的飞行性能及状态管理。
4.1.3 任务 3：避障及事件响应
无人机系统应实现环境感知和监测，完成感知(物体检测、识别、分类以及事件识别等)， 以及相应的避障和事件响应功能。典型的功能包含感知与避撞、人员跟随、目标追踪等。
4.1.4 任务 4：监管识别与通信
无人机系统应能够完成身份识别、飞行状态回传及其与外界信息交换。
4.1.5 任务 5：任务规划与管理
任务规划应实现包含进行目的地选择、任务调度、载荷管理、通讯链路管理、协同管理(协同任务规划和任务目标分配)等(见图 1)。任务管理应综合考虑任务依赖关系进行任务时间序列、任务优先级、任务时间窗口管理等。
图 1 人机角色划分(箭头方向为操作员视角，其起点反映职责发起主体)
4.2 人机角色划分
4.2.1 人在回路中
自主飞行系统正常执行动态任务时，操作员(或可在自主飞行系统的辅助下)主要职责为对系统运行持续参与，如执行部分或者全部飞行操纵、航迹规划等任务。最小风险状态由操作员维持。
4.2.2 人在回路上
自主飞行系统正常执行动态任务时，操作员主要职责为监督与接管。最小风险状态由操作员维持。 4.2.3 人在回路外
自主飞行系统正常执行动态任务时，操作员主要职责为对自主飞行系统请求执行应答介入。最小风险状态由自主飞行系统维持。
5 自主控制等级划分要求
5.1 划分原则
依据自主飞行系统对人工参与及干预依赖程度不同，形成自主飞行系统和操作员的人机角色划分，
将无人机自主控制等级界定为 0 级零自主到 5 级完全自主 6 个级别，分别为等级 0(零自主)，等级 1(辅助飞行)，等级 2(部分自主化)，等级 3(监督自主化)，等级 4(高度自主化)，等级 5(完全自主)(见表 1)。自主控制等级与一组动态任务及其设计运行域唯一对应。
表 1 无人机自主控制等级划分
5.2 划分要求
5.2.1 等级 0：零自主
任务 1 到任务 5，无人机不具备自动控制或自主控制能力，全程人工完成，自主控制等级 0 零自主示意图见图 2。
图 2 自主控制等级 0 零自主
5.2.2 等级 1：辅助飞行
任务 1 到任务 2：自主飞行系统辅助操作员承完成，操作员应持续参与;
任务 3 到任务 5：操作员完成。自主控制等级 1 辅助飞行示意图见图 3。
图 3 自主控制等级 1 辅助飞行(箭头方向为操作员视角)
5.2.3 等级 2：部分自主化
任务 1：自主飞行系统完成，操作员应应答介入;
任务 2：自主飞行系统完成，操作员应监督与接管;
任务 3 到任务 5：自主飞行系统辅助操作员完成，操作员应持续参与。自主控制等级 2 部分自主化示意图见图 4。
图 4 自主控制等级 2 部分自主化(箭头方向为操作员视角)
5.2.4 等级 3：监督自主化
任务 1 到任务 2：自主飞行系统完成，操作员应应答介入;
任务 3 到任务 5：自主飞行系统完成，操作员应监督与接管。自主控制等级 3 监督自主化示意图见图5。
图 5 自主控制等级 3 监督自主化(箭头方向为操作员视角)
5.2.5 等级 4：高度自主化
任务 1 到任务 2：自主飞行系统完成;
任务 3 到任务 5：自主飞行系统完成，操作员应答介入。自主控制等级 4 高度自主化示意图见图 6。
图 6 自主控制等级 4 高度自主化(箭头方向为操作员视角)
5.2.6 等级 5：全自主化
任务 1 到任务 4：自主飞行系统完成;
任务 5：自主飞行系统完成，操作员应应答介入。自主控制等级 5 完全自主示意图见图 7。
图 7 自主控制等级 5 完全自主(箭头方向为操作员视角)
