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工信部《民用无人机产品安全要求》对消费级无人机影响的部分解析

站长折腾 SBDJI 370浏览 0评论  赞 0

随着昨日工业和信息化部发布了《民用无人机产品安全要求》等7项强制性国家标准的征求意见,民用消费级无人机或许很快即将结束各自为政的混乱局面,走向统一国家强制标准,且其中不少要求都为刚性实现。
其强制性国家标准提高了中国民用无人机规格,也进一步加强了民用无人机注册激活、远程识别、动态空域规范,等多方面安全的升级。

 

虽然该强制性国家标准尚在征求意见阶段,但笔者认为该政策落地很可能在明年。下面笔者就根据《民用无人机产品安全要求》跟大家来一起解析,相关标准对未来消费级无人机的影响。

1、电子围栏首次被强制要求实现,而目前部分市售无人机根本没实现内置静态、动态禁飞区的局面从此将终结。
该标准落实后,市面上合法销售的无人机都必须内置禁飞区功能,并可向无人机操作员提供提供通知、警告或自动执行飞行预案,飞行预案可以是阻止起飞、限制飞行高度、悬停、降落、返航等一种或多种。电子围栏也应具备解除,以及通过合法手续解除禁飞等机制。
无人机必须在日志中记录电子围栏的冲突检测和响应事件、自动响应机制的解除和恢复事件以及地理范围数据更新事件。

(DJI GO 4 电子围栏实现)

电子围栏成为硬性标准后也带来新的问题,具体哪个部门来主导空域和电子围栏的实现,空军?民航?公安?地方政府?~~ 貌似都有合理设置和取消电子围栏的直接需求。
电子围栏的数据来源能否统一?申报飞行解禁的渠道能否统一?各无人机厂家能实现的飞行预案能否统一?都还需逐步落实。

2、远程识别,既无人机实施飞行活动时应向综合监管服务平台报送识别信息,并利用自身无线电链路广播识别信息。
国内厂家较早在相关远程识别功能上都有自身实现,不管是各家的WIFI图传,还是大疆创新系列产品应用广泛的Lightbridge、OcuSync图传,都能利用无线电链路实时广播具体无人机的识别信息(机身识别码、机型ID等)。仅需各厂家实现统一接入民航局空管信息服务系统即可,但这也带来巨大的信息处理流量,民航局空管信息服务系统能不能扛住~~ 各位飞友可以回忆之前民航局无人机实名登记系统上线时的奇观。 :)

(DJI GO 4相关设置截图)

美联邦航空管理局(FAA)也在2020年公布了无人机Remote ID的最终规定,要求所有在该机构注册的无人机都必须能传送它们的识别细节。

3、应急处置,既无人机在飞行过程断开数据链或图传,以及电量不足等突发状况时,应具有悬停、自主返航、自主降落、空中盘旋、开伞等一种或多种处置能力,遇到导航失效情况时,应通过操控软件或产品手册中说明的其他方式向无人机操作员提供通知或警告。

(DJI GO 4高级设置-失控行为)

以上要求都为无人机最基础的应急设置功能,咱们就一笔带过。

4、产品激活,无人机应具备通过无人机实名登记系统接口校验实名登记状态的能力,无人机未进行实名登记的,无法实现飞行功能。

(民航局无人机实名制注册平台)

这就把购买无人机后匿名飞行的路基本卡死了~ 除非你购买的是二手无人机。当然这个漏洞如有需要,厂家也可通过APP定期向注册人手机发送验证码的方式,来确认持有人是否有效。而不确认验证码的无人机就直接锁定,失去飞行功能。

5、飞行安全性,多旋翼无人机因具备刹停能力、固定翼无人机应具备最小许用飞行速度、最大飞行速度限制与告警能力,同时应当具备设置限制飞行真高或者离起飞点高度的功能;当飞行真高或者离起飞点高度超过 120m 时,需要支持向无人机操作员提示安全告警的功能。
(DJI FLY 高度相关设置界面)

以上功能其实就是无人机的暂停、高度限制、以及超120米的告警。且以上标准并未对限飞真高做具体量化,市面上依旧存在真高限飞500米、800米、1000米等多种规格。

6、机械强度,无人机械强度的安全应满足主要承力结构和关键部件(如桨叶、负载连接头等)在施加1.3倍最大起飞重量的载荷时不应受到损伤。
貌似除了249克之类极限减重机型不好说以外,市售其他产品应该都是满足需求的。毕竟各厂家即使为了增加续航而减重,都还得满足起码抗风3级的需要,因此强度还是有所保证。

7、机体结构,无人机体及部件结构不应有对用户正常使用或维护保养造成伤害的锐边。桨叶在人口聚集区域飞行的微型无人机和轻型无人机桨叶设计应减小对人员的划伤,桨叶端部形状应满足图1和表1的要求。这部分从无人机设计环节就已经解决得比较好了,咱们继续一笔带过。

8、整机跌落,无人机从到10m高度整机跌落,不能有爆炸或起火现象。
这方面部分厂家就得做功课的了,从电池封装、卡扣、机身结构都得做更多测试。无人机炸机后变火鸡,还可能引发其他火情,这可是不能忍的。


(炸机后起火的精灵4无人机)


(炸机后起火的御3无人机)

9、动力能源系统,无人机锂离子电池动力能源的安全应当满足:
a) 无人机锂离子电池或电池组应满足 GB 31241-2014 的要求;
b) 轻型无人机和小型无人机锂离子电池组在表 2 规定的跌落环境下,电池应不起火、不爆炸;

c) 小型无人机锂离子电池在温度 70℃±3℃、湿度为 90%-95%的高温高湿储存环境下,电池应不起火、不爆炸、不漏液;
d) 小型无人机锂离子电池在温度 35℃±2℃、湿度大于 85%、盐雾溶液为 5%氯化钠溶液的盐雾环境下,电池应不起火、不爆炸、不漏液。


以上强制标准基本与现有二次锂无人机动力电池性能吻合。不过笔者依旧认为~~ 要是加上电池在正常使用情况下,不应鼓包、不应自燃、以及电芯平衡性的标准,岂不是更靠谱??动力电池作为昂贵的消耗品,也一直是消费级无人机用户的痛点所在。


(已经大肚子的御PRO电池)

(严重多电芯不平衡的大疆悟2电池)

大疆御2电池充电自燃引发火灾
(自燃中的御2无人机电池)

10、可控性

10.1、限制与保护能力
轻型无人机和小型无人机应具备限制与保护能力,在超过限制能力时应有告警提示和能恢复到正常飞行状态的保护措施。限制包括:过载限制、最大飞行高度限制、最大飞行速度限制、最大上升速度限制、最大下降速度限制和最大飞行姿态角度限制。

在外部风力、温度、动力输出超出设计值时,应通过飞控软件通过限制机动的方式完成自我保护,飞控拒绝或部分限制用户操作的响应。
比如北方的朋友在冬天起飞无人机如果不注意给电池保暖,就会出现机动性限制的问题,因为锂电池在低温下活性降低,高机动性输入会造成无人机过早进入低压保护,因此飞控在检测到电池低于特定温度就会将机动性限制在安全范围。


(DJI GO 4的温度保护提示)

(电池超流时,飞控直接限制无人机机动性来保全动力)

10.2、轻型无人机和小型无人机控制与导航精度安全应当满足:
a) 多旋翼无人机和直升机悬停时,水平保持误差≤2m(RMS),高度保持误差≤2m(RMS);自动返航后,降落点位置精度≤5m(RMS);
b) 固定翼无人机巡航中,航迹保持误差≤5m(RMS),高度保持误差≤5m(RMS);
c) 无人机的水平定位精度≤10m(RMS),无人机的真高或离起飞点高度精度≤15m(RMS)。

以上性能要求就算是开源飞控未精调也能满足个七七八八,更不要说市面上已经非常成熟的多旋翼无人机。

11、感知和避让,在人口聚集区域飞行的除用于集群表演以外的轻型无人机和小型无人机,应具有感知和避让功能,包括障碍物感知、告警提示并采取自动悬停、避让或降落等措施。



(Autel 道通 EVO II 机身堆满了避障摄像头)

如感知和避让成为刚性标准,避障摄像头就成为了必选项,其飞控复杂程度和成本都会进一步上升。但标准中并无细则,具备全向避障还是仅头部避障,以及避障角度、具体光线情况、对比度、规避策略约定都无具体要求,更不提消费级无人机在夜间感知和避让依旧还是抓瞎状态~因此感知和避让标准,大概率还会经历一轮修改。而对于有人机避让的机载ADS-B in模块,本标准同样未提及。

(大疆创新 AIR 2S机载ADS-B广播接收模块,可用于执行有人机避让)

12、数据链保护,轻型无人机和小型无人机应采用信息安全技术手段进行防护,防止链路非授权访问。

在售的消费级无人机现在都基于各家独有的图传技术,使用ID对频绑定的方式通信,除非是原厂开发的空管系统,第三方无法越权访问和操控无人机。


(精灵4 PRO 搭载的LightBridge 2.0图传)

13、电磁兼容性,轻型无人机和小型无人机应能在其使用运行的电磁环境下保证系统安全工作,且不对公共电磁信号产生干扰,电磁兼容性要求见表 3。

国内无线电标准对无人机信道的要求变严,消费级无人机在2016年之后,从32信道被阉割到现在8信道,在城市飞行抗干扰能力大幅度倒退。

(FCC模式开启工具)

且因为功率限制,国内的SRRC标准相比FCC标准功率更弱,传输距离也打了6折,因此网上出现了破解信道限制和开FCC模式的工具,并且至今仍然大有市场。

14、抗风性,轻型旋翼类无人机和小型旋翼类无人机应具备在持续风、阵风、风切变等不大于一定等级下保证飞行安全的能力,在飞行控制系统参与情况下,轻型旋翼类无人机和小型旋翼类无人机在起降阶段应能抵抗3级风力,在飞行阶段应能抵抗4级风力,具体适用范围和风力等级参照 GB/T 38930的规定。

抗风性标准看似不起眼,而实则是目前消费级无人机最混乱的部分。因电池容量密度近些年几乎原地踏步,而消费者对无人机续航时间的要求却越来越高,五年前能滞空20分钟就不错的机型,到现在已经完全不够看,30分钟才是最新款消费级无人机的门槛。
要想提升续航,对小厂家来说最简单暴力的方式就是增加电池容量牺牲动力冗余,带来的副作用就是可飞行海拔、抗风性的同步降低。有实力的厂家可以通过风洞测试,无数次螺旋桨、电机、电调组合适配来选出最优解,甚至机身也通过减重和气动修形来优化风阻。
即将发布的DJI 大疆创新 Mavic 3,有哪些已知细节?
(御3通过高效的动力组合和机身气动修形,达成了40分钟续航)

但遗憾的是本标准还是遗漏了一个相当重要的飞行海拔指标,不管是多旋翼还是固定翼无人机,都应在强制标准中规定起码的可安全飞行海拔,并通过APP或飞控状态灯进行提示,从而避免超出可飞行海拔事故的发生。

15 灯光
15.1 航向灯光
除用于集群表演以外的轻型无人机和小型无人机应安装航向灯光,应满足以下要求:
a) 航向灯光应在夜间 120m 可见;
b) 应在产品说明书中说明无人机灯光的用途和灯语释义;
c) 航向灯光不应影响到其他用途灯光的辨识性;
d) 航向灯如果是独立的则可采用任何颜色常亮灯;航向灯如果和其他用途灯光共用同一光源时,航向灯应采用红色或白色与其他用途灯光交替闪烁,其他用途灯光不限定颜色,但不能与航向灯采用相同颜色。
15.2 飞控状态指示灯
除用于集群表演以外的轻型无人机和小型无人机应安装飞控状态指示灯,应满足以下要求:
a) 飞控状态指示灯应在夜间 120m 可见;
b) 应在产品说明书中说明无人机灯光的用途和灯语释义;
c) 飞控状态指示灯不应影响到其他用途灯光的辨识性。

IMG_0415
(昊翔台风H480的灯光参考了固定翼飞机,实际效果有木有发廊的风尘感? :D

消费级无人机普及度的提高让同一空域出现多架飞机的概率大大增加,航向灯光、飞控状态指示灯都可以起到警示、提醒的作用,尤其在夜间其实无人机相当难以观察。具备高亮度灯光或许在夜间也能让视觉避障系统工作,有一定概率可以刹停无人机,从而起到防撞的作用。

16、标识
16.1 唯一产品识别码
无人机唯一产品识别码应满足以下要求:
a) 在无人机外包装和无人机体不可分隔的部位表面,应清楚标识无人机唯一产品识别码;
b) 无人机唯一产品识别码标识应清晰、牢固、耐久且易于识别;
c) 无人机应支持在地面控制单元软件程序或独立操控软件中显示其唯一产品识别编码,且应同产品外包装、无人机体表面所标识的编码保持一致;民用无人机唯一产品识别码的联网报送、广播报送要求请见附录 A 远程识别;
d) 无人机唯一产品识别码的编码规则应满足 GB/T 4130-202 第 5 章识别码结构的要求。

终于~终于,无人机的身份证(唯一产品识别码)也要标准化蚀刻在机身表面,并与外包装码、联网报送码完成三码合一,联网报送、广播报送缺一不可。无人机在这一标准的要求下,彻底完成了监管闭环。

16.2 风险警示标识
在无人机外包装的明显位置应标识守法运行要求和防范风险提示。

添加这部分提示有助于很多消费级无人机用户,把无人机当玩具的心理,每次起飞都意味着要承担相应责任和后果。而一些厂家为追求销量,其实在刻意回避无人机使用的合规以及风险问题。

16.3 分类标识符号
在无人机体应明确标注无人机类别(微型、轻型和小型), 无人机分类标识符号应当清晰、牢固、耐久、易于识别且符附着于一个不需要借助任何工具就能查看的不可分割的机体部件之上,具体见图2。

17、说明书

应提供电子或纸质使用说明书,应在以下方面作出警示要求:
a) 操作程序;
b) 安全使用规则;
c) 故障处理说明;
d) 使用环境适应性要求(如雷暴、台风等安全警示);
e) 描述安全性的警示语或图标。

大厂的说明书提供了更加详实的内容,以及无人机固件发布记录到入门手册的全套文档,有助于使用人安全操作无人机规避风险。

(御Pro的免责声明和安全操作指引)

民用无人机产品安全要求(征求意见稿)对消费级无人机影响的部分解析就为大家聊到这儿,能看出国家层面在民用无人机自由发展了多年以后,终于对其基本规格实现了标准统一,同时也落实了无死角的全面飞行监管。对个人用户而言,实名制激活、禁飞区、远程识别在现有消费无人机产品中早就习以为常,新标准并不会带来任何额外的负担。
该标准落地后的首台合规无人机会有多大变化呢?真的好让人期待。 :34

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