ICS?FORMTEXT?????FORMTEXT點(diǎn)擊此處添加中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)分類號(hào)FORMTEXT?????DBFORMTEXT32DBFORMTEXT32/FORMTEXTXXXXX—FORMTEXT2024FORMTEXT?????FORMTEXT城市場(chǎng)景下無(wú)人機(jī)安全間隔標(biāo)定技術(shù)規(guī)范FORMTEXT??SafetyseparationcalibrationspecificationforUAVinurbanscenario?FORMTEXT?????FORMDROPDOWNFORMTEXT?????FORMTEXT2024-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX發(fā)布FORMTEXT2024-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX實(shí)施FORMTEXT????發(fā)布DBXX/XXXXX—XXXX

前言本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》給出的規(guī)則起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利，本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任本標(biāo)準(zhǔn)由江蘇省航空航天學(xué)會(huì)提出。本標(biāo)準(zhǔn)由江蘇省航空航天學(xué)會(huì)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：南京航空航天大學(xué)。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：張洪海、劉皞、鐘罡、張啟錢、卜建、王中葉、茅曉嵩、薛清文、張妍、華明壯、馮棣坤、馮謳歌、杜森。城市場(chǎng)景下無(wú)人機(jī)安全間隔標(biāo)定技術(shù)規(guī)范范圍本規(guī)范確立了江蘇省城市場(chǎng)景下無(wú)人機(jī)安全間隔標(biāo)定的總體原則與基本要求，并規(guī)定了間隔標(biāo)定過(guò)程中的技術(shù)規(guī)范，仿真與試飛驗(yàn)證流程。本規(guī)范適用于城市場(chǎng)景下無(wú)人機(jī)安全間隔的標(biāo)定，及其他無(wú)人機(jī)安全間隔標(biāo)準(zhǔn)的參照使用。規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是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/T35018民用無(wú)人駕駛航空器系統(tǒng)分類及分級(jí)GB/T38152無(wú)人駕駛航空器系統(tǒng)術(shù)語(yǔ)GB/T42590民用無(wú)人駕駛航空器系統(tǒng)安全要求GB/T39473-2020北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)公開服務(wù)性能規(guī)范CCAR-92（所有部分）民用無(wú)人駕駛航空器運(yùn)行安全管理規(guī)則20205250-Q-339民用無(wú)人機(jī)產(chǎn)品安全要求20210896-T-469民用無(wú)人機(jī)地理圍欄數(shù)據(jù)技術(shù)規(guī)范20210894-T-469民用大中型固定翼無(wú)人機(jī)飛行性能飛行試驗(yàn)要求國(guó)令-761（所有部分）無(wú)人駕駛航空器飛行管理暫行條例術(shù)語(yǔ)和定義GB/T38152所界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本規(guī)程。無(wú)人駕駛航空器由遙控設(shè)備或自備程序控制裝置操縱,機(jī)上無(wú)人駕駛的航空器，簡(jiǎn)稱無(wú)人機(jī)。[來(lái)源：GB/T38152—2019]固化空域固化空域是指無(wú)人機(jī)按照某種運(yùn)行限制，沿特定航路或航向飛行的結(jié)構(gòu)化空域。此種空域在高空較為常見(jiàn)。常見(jiàn)固化空域有分層空域、管道空域等。在固化空域中，無(wú)人機(jī)相對(duì)飛行狀態(tài)較為穩(wěn)定，航路夾角多為定值。因此，根據(jù)航路夾角不同，可進(jìn)一步將固化空域的航路類型劃分為單一航路、平行航路、交叉航路與匯聚航路。電子圍欄指為防止無(wú)人機(jī)飛入或者飛出特定區(qū)域，在相應(yīng)電子地理范圍中畫出其區(qū)域邊界，并配合飛行控制系統(tǒng)，保障區(qū)域安全的軟硬件系統(tǒng)。[來(lái)源：20210896-T-469]碰撞區(qū)域碰撞區(qū)域是指以無(wú)人機(jī)或建筑物為中心的包含一定空間范圍的區(qū)域。若存在其他物體入侵碰撞區(qū)域，則可認(rèn)為碰撞發(fā)生。一般使用簡(jiǎn)易幾何體作為碰撞區(qū)域，用于代替復(fù)雜無(wú)人機(jī)形體以及不規(guī)則建筑物，從而簡(jiǎn)化碰撞建模過(guò)程。其中，無(wú)人機(jī)碰撞區(qū)域又稱無(wú)人機(jī)碰撞盒。組合碰撞區(qū)域在碰撞建模過(guò)程中，通常將兩架無(wú)人機(jī)（或無(wú)人機(jī)和建筑物）碰撞區(qū)域疊加到其中某架無(wú)人機(jī)上，這種組合疊加所得到的碰撞區(qū)域又稱為組合碰撞區(qū)域。位置誤差在固化空域運(yùn)行下，無(wú)人機(jī)實(shí)際位置與預(yù)計(jì)位置之間的偏差稱為位置誤差，通常受城市風(fēng)、航路定義誤差、導(dǎo)航定位誤差、人為操作誤差等因素影響。碰撞定義若無(wú)人機(jī)碰撞區(qū)域與其他空間實(shí)體碰撞區(qū)域之間發(fā)生重疊，則無(wú)人機(jī)發(fā)生空中碰撞。預(yù)計(jì)碰撞若無(wú)人機(jī)相遇時(shí)保持當(dāng)前飛行速度不變，則無(wú)人機(jī)未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的相對(duì)飛行航跡是可預(yù)測(cè)的，若發(fā)生空中碰撞，則無(wú)人機(jī)預(yù)計(jì)碰撞事件定義為1，反之為0。碰撞風(fēng)險(xiǎn)碰撞風(fēng)險(xiǎn)是無(wú)人機(jī)在航路上由于航路構(gòu)型、交通流密度、管制員及無(wú)人機(jī)駕駛員差錯(cuò)等因素導(dǎo)致偏航，最終使兩架無(wú)人機(jī)之間的間隔小于規(guī)定的間隔標(biāo)準(zhǔn)的可能性，通常采用碰撞概率表示。根據(jù)嚴(yán)重程度的不同碰撞風(fēng)險(xiǎn)分為沖突（conflict）、近似空中碰撞（Near-Mid-Aircollision）和碰撞（collision）。安全間隔為防止無(wú)人駕駛航空器危險(xiǎn)接近、空中相撞而建立的飛行間隔標(biāo)準(zhǔn)。間隔的作用是在空中交通管制系統(tǒng)中保證無(wú)人機(jī)的飛行安全，一般情況下，管制員可以保證無(wú)人機(jī)在當(dāng)前瞬間的位置能夠保持足夠的間隔，但無(wú)法確定將來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的間隔能否保證無(wú)人機(jī)的安全，因此需要確定一個(gè)間隔的下限值，當(dāng)無(wú)人機(jī)的間隔大于等于此值時(shí)，能夠滿足規(guī)定的最低安全水平。按空間位置需求可以劃分為縱向安全間隔、側(cè)向安全間隔和垂直安全間隔。目標(biāo)安全水平用來(lái)描述空中交通管理安全性的重要概念，指的是空中交通管理應(yīng)該達(dá)到的安全水平。安全目標(biāo)水平隨著無(wú)人機(jī)CNS（CommunicationNavigationandSurveillance）性能的提高而不斷變化，也會(huì)不斷更新水平值，從而能夠擴(kuò)大空域容量，緩解空中交通流的壓力。基本原則本規(guī)范遵循科學(xué)性、可操作性和經(jīng)濟(jì)性的原則，認(rèn)真貫徹國(guó)家有關(guān)法律法規(guī)和方針政策，研究城市場(chǎng)景下無(wú)人機(jī)安全間隔標(biāo)定技術(shù)，提出一套系統(tǒng)的無(wú)人機(jī)安全間隔標(biāo)定技術(shù)規(guī)范。標(biāo)定程序本規(guī)范的制定可劃分為五個(gè)階段：場(chǎng)景建立、理論計(jì)算、仿真分析、實(shí)際驗(yàn)證和間隔標(biāo)定，具體流程如圖1所示。通過(guò)設(shè)置不同的航路運(yùn)行規(guī)則、無(wú)人機(jī)參數(shù)和空域運(yùn)行要求等限制條件，構(gòu)建不同的無(wú)人機(jī)相遇沖突場(chǎng)景；通過(guò)面向自由空域的無(wú)人機(jī)安全間隔標(biāo)定模型計(jì)算無(wú)人機(jī)與無(wú)人機(jī)之間的安全間隔；將無(wú)人機(jī)理論參數(shù)和技術(shù)參數(shù)輸入三維數(shù)字仿真平臺(tái)，得到不同場(chǎng)景下無(wú)人機(jī)與無(wú)人機(jī)之間安全間隔的仿真計(jì)算結(jié)果；在城市低空空域劃設(shè)無(wú)人機(jī)航行路線，采用飛控系統(tǒng)開源的無(wú)人機(jī)進(jìn)行實(shí)際飛行試驗(yàn)，通過(guò)分析無(wú)人機(jī)飛行數(shù)據(jù)來(lái)驗(yàn)證無(wú)人機(jī)安全間隔標(biāo)定模型的合理性與有效性。圖1城市場(chǎng)景下無(wú)人機(jī)安全間隔標(biāo)定技術(shù)規(guī)范的標(biāo)定程序理論計(jì)算符號(hào)及代號(hào)序號(hào)代號(hào)含義01無(wú)人機(jī)球體保護(hù)區(qū)半徑02無(wú)人機(jī)組合碰撞保護(hù)區(qū)半徑03無(wú)人機(jī)縱向制動(dòng)間隔04同向飛行時(shí)無(wú)人機(jī)與無(wú)人機(jī)之間的縱向安全間隔05對(duì)頭飛行時(shí)無(wú)人機(jī)與無(wú)人機(jī)之間的縱向安全間隔06無(wú)人機(jī)與無(wú)人機(jī)之間的側(cè)向安全間隔07無(wú)人機(jī)與無(wú)人機(jī)之間的垂直安全間隔08,,無(wú)人機(jī)的平均巡航速度09,,無(wú)人機(jī)在制動(dòng)時(shí)的最大減速度10目標(biāo)安全水平下，兩無(wú)人機(jī)組合碰撞風(fēng)險(xiǎn)間隔11,目標(biāo)安全水平下，無(wú)人機(jī)縱向誤差的增長(zhǎng)上限12,目標(biāo)安全水平下，無(wú)人機(jī)橫向誤差的增長(zhǎng)上限13,目標(biāo)安全水平下，無(wú)人機(jī)垂直誤差的增長(zhǎng)上限無(wú)人機(jī)碰撞區(qū)域如圖2所示，采用無(wú)人機(jī)機(jī)體圓柱的最小外接球作為無(wú)人機(jī)球體碰撞區(qū)域，作為無(wú)人機(jī)碰撞判定標(biāo)準(zhǔn)。圖2無(wú)人機(jī)球體碰撞區(qū)域及其最小邊界設(shè)無(wú)人機(jī)水平尺寸最大值為2r，則其對(duì)應(yīng)機(jī)體圓柱半徑為r，高度為h，外接球體半徑為R，由于一般情況下，無(wú)人機(jī)的高度h遠(yuǎn)小于其對(duì)應(yīng)機(jī)體圓柱直徑2r。無(wú)人機(jī)球體碰撞區(qū)半徑應(yīng)按下式確定：（1）式中：R——無(wú)人機(jī)球體碰撞區(qū)半徑，單位為米（m）；r——無(wú)人機(jī)實(shí)際尺寸半徑，單位為米（m）。組合碰撞區(qū)域在碰撞建模過(guò)程中，通常將兩架無(wú)人機(jī)碰撞區(qū)域疊加到其中某架無(wú)人機(jī)上，從而另一架無(wú)人機(jī)可看作質(zhì)點(diǎn)，以進(jìn)一步簡(jiǎn)化分析過(guò)程。因此，為了便于碰撞區(qū)域組合疊加，碰撞建模過(guò)程中碰撞區(qū)域類型應(yīng)保持一致，即所有的無(wú)人機(jī)碰撞區(qū)域均采用球體。這種組合疊加所得到的碰撞區(qū)域又稱為組合碰撞區(qū)域，示意圖如圖3所示。圖3組合碰撞區(qū)域示意圖組合碰撞區(qū)域保護(hù)區(qū)半徑的計(jì)算公式如下：（2）式中：——兩架無(wú)人機(jī)的組合碰撞區(qū)半徑，單位為米（m）；——無(wú)人機(jī)1的球體碰撞區(qū)半徑，單位為米（m）；——無(wú)人機(jī)2的球體碰撞區(qū)半徑，單位為米（m）。和均由公式（1）求出。碰撞風(fēng)險(xiǎn)間隔碰撞風(fēng)險(xiǎn)的產(chǎn)生通常和無(wú)人機(jī)位置偏差有關(guān)，即受不確定因素影響，無(wú)人機(jī)偏離預(yù)設(shè)飛行程序，進(jìn)而導(dǎo)致無(wú)人機(jī)危險(xiǎn)接近情形產(chǎn)生。因此，本規(guī)范充分考慮運(yùn)行場(chǎng)景下城市風(fēng)、航跡定義、導(dǎo)航定位等誤差因素，采用統(tǒng)計(jì)誤差增長(zhǎng)上限原則標(biāo)定碰撞風(fēng)險(xiǎn)間隔。其計(jì)算公式如下：（3）式中：——兩架無(wú)人機(jī)的組合飛行誤差在縱向/橫向/垂向的增長(zhǎng)上限，單位為米（m）；——無(wú)人機(jī)1的組合飛行誤差在縱向/橫向/垂向的增長(zhǎng)上限，單位為米（m）；——無(wú)人機(jī)2的組合飛行誤差在縱向/橫向/垂向的增長(zhǎng)上限，單位為米（m）。為確定具有一定安全裕度的誤差增長(zhǎng)上限，本規(guī)范基于統(tǒng)計(jì)分布數(shù)據(jù)采用3倍標(biāo)準(zhǔn)差方法，其基本邏輯如下圖所示，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)采集方法在本規(guī)范實(shí)際驗(yàn)證章節(jié)給出。因此，碰撞風(fēng)險(xiǎn)間隔大小受所設(shè)定的目標(biāo)安全水平與無(wú)人機(jī)位置保持精度有關(guān)，總的來(lái)說(shuō)，目標(biāo)安全水平越高，碰撞風(fēng)險(xiǎn)間隔大小越大。圖4目標(biāo)安全水平下碰撞風(fēng)險(xiǎn)間隔計(jì)算通用間隔計(jì)算基于前述組合碰撞區(qū)與碰撞風(fēng)險(xiǎn)間隔定義，考慮典型城市場(chǎng)景下空域管理的目標(biāo)安全水平，本規(guī)范給出通用間隔計(jì)算方法。（4）式中：——兩架無(wú)人機(jī)在縱向/橫向/垂向上所需的安全間隔，單位為米（m）；——兩架無(wú)人機(jī)的組合碰撞區(qū)半徑，單位為米（m）；——兩架無(wú)人機(jī)的組合飛行誤差在縱向/橫向/垂向的增長(zhǎng)上限，單位為米（m）；——考慮管制運(yùn)行調(diào)配與制動(dòng)裕度的額外間隔裕度，單位為米（m）。如圖5所示。三者相加共同組成本規(guī)范通用間隔計(jì)算方法，受固化空域結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)行場(chǎng)景影響，大小存在差異，下文中依據(jù)不同場(chǎng)景給出無(wú)人機(jī)間隔計(jì)算方法。圖5無(wú)人機(jī)通用安全間隔標(biāo)定縱向安全間隔當(dāng)兩架無(wú)人機(jī)在同一航路上同向飛行時(shí)，如圖4所示，若后機(jī)飛行速度大于前機(jī)，或前后兩機(jī)間距過(guò)近時(shí)，無(wú)人機(jī)之間存在沖突/碰撞風(fēng)險(xiǎn)，需采用動(dòng)態(tài)電子圍欄等技術(shù)，嚴(yán)格控制無(wú)人機(jī)飛行時(shí)縱向間距，確保跟隨無(wú)人機(jī)與前機(jī)之間保持足夠的縱向安全間隔，以保證同一航路上無(wú)人機(jī)的安全高效運(yùn)行。圖6無(wú)人機(jī)同向飛行示意圖同向飛行時(shí)無(wú)人機(jī)的制動(dòng)過(guò)程可以描述為：兩架無(wú)人機(jī)在同一條航路上運(yùn)行，當(dāng)前機(jī)的飛行狀態(tài)發(fā)生改變后，后機(jī)的駕駛員或無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)感知到相關(guān)信息，并對(duì)所獲取的信息進(jìn)行分析，意識(shí)到應(yīng)進(jìn)行緊急制動(dòng)，此時(shí)對(duì)無(wú)人機(jī)采取緊急制動(dòng)措施，直到無(wú)人機(jī)懸停為止。假設(shè)前機(jī)突然原地停止，基于式（4）建立相應(yīng)的安全間隔模型為（5）式中：——同向飛行時(shí)無(wú)人機(jī)與無(wú)人機(jī)之間的縱向安全間隔，單位為米（m）；——前后兩架無(wú)人機(jī)的組合球體保護(hù)區(qū)半徑，單位為米（m）；——前后兩架無(wú)人機(jī)在目標(biāo)安全水平下的組合縱向位置誤差增長(zhǎng)上限，單位為米（m）；——后方無(wú)人機(jī)的巡航速度，單位為米每秒（m/s）；——后方無(wú)人機(jī)的制動(dòng)遲滯時(shí)間，單位為秒（s）；——后機(jī)制動(dòng)的最大減速度，單位為米每平方秒（m/s2）。當(dāng)兩架無(wú)人機(jī)在同一航路上相對(duì)飛行時(shí)，如圖7所示，此種情況下兩架無(wú)人機(jī)若不采取相應(yīng)的制動(dòng)措施，必定會(huì)發(fā)生碰撞事件，因此需要嚴(yán)格控制兩架無(wú)人機(jī)對(duì)頭飛行時(shí)的縱向安全間隔，確保兩機(jī)在相對(duì)距離大于最小縱向安全間隔時(shí)采取相應(yīng)的避撞措施。圖7無(wú)人機(jī)相對(duì)飛行示意圖對(duì)頭飛行時(shí)無(wú)人機(jī)的制動(dòng)過(guò)程可以描述為：兩架無(wú)人機(jī)在同一條航路上運(yùn)行，當(dāng)兩機(jī)的縱向間隔小于無(wú)人機(jī)飛行沖突探測(cè)系統(tǒng)的探測(cè)閾值后，無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)感知到相關(guān)信息，并對(duì)所獲取的信息進(jìn)行分析，然后進(jìn)行緊急制動(dòng)，此時(shí)兩架無(wú)人機(jī)采取緊急制動(dòng)措施，直到無(wú)人機(jī)懸停為止。基于式（4）建立相應(yīng)的安全間隔模型為（6）式中：——相對(duì)飛行時(shí)無(wú)人機(jī)與無(wú)人機(jī)之間的縱向安全間隔，單位為米（m）；——兩架無(wú)人機(jī)的組合球體保護(hù)區(qū)半徑，單位為米（m）；——兩架無(wú)人機(jī)在目標(biāo)安全水平下的組合縱向位置誤差增長(zhǎng)上限，單位為米（m）；——無(wú)人機(jī)1的巡航速度，單位為米每秒（m/s）；——無(wú)人機(jī)2的巡航速度，單位為米每秒（m/s）；——無(wú)人機(jī)1的制動(dòng)遲滯時(shí)間，單位為秒（s）；——無(wú)人機(jī)2的制動(dòng)遲滯時(shí)間，單位為秒（s）；——無(wú)人機(jī)1制動(dòng)的最大減速度，單位為米每平方秒（m/s2）；——無(wú)人機(jī)2制動(dòng)的最大減速度，單位為米每平方秒（m/s2）。側(cè)向安全間隔當(dāng)多架無(wú)人機(jī)在平行航路上運(yùn)行時(shí)，如圖8所示，若兩條航路過(guò)于接近，則在兩條航路上運(yùn)行的無(wú)人機(jī)存在沖突/碰撞風(fēng)險(xiǎn)，需嚴(yán)格控制無(wú)人機(jī)偏離航路中心線的最大距離，確保兩條航路的無(wú)人機(jī)之間保持足夠的橫向安全間隔，確保平行航路上無(wú)人機(jī)安全高效運(yùn)行。圖8側(cè)向安全間隔示意圖側(cè)向間隔是在空中飛行的兩架無(wú)人駕駛航空器基于同一條基準(zhǔn)線的側(cè)向距離，即相同高度層相鄰航路的航路中心線之間的距離。針對(duì)平行航路下無(wú)人機(jī)側(cè)向安全間隔的計(jì)算，需要考慮到由于無(wú)人機(jī)位置誤差而導(dǎo)致的碰撞風(fēng)險(xiǎn)，即由于無(wú)人機(jī)速度的系統(tǒng)誤差、機(jī)載導(dǎo)航設(shè)備的誤差和飛行技術(shù)誤差導(dǎo)致的碰撞風(fēng)險(xiǎn)，而無(wú)需考慮制動(dòng)距離帶來(lái)的制動(dòng)裕度間隔。對(duì)于兩架在平行航路上飛行的無(wú)人機(jī)而言，對(duì)側(cè)向安全間隔影響最大的是兩架無(wú)人機(jī)的側(cè)向重疊概率，設(shè)平行航路上的無(wú)人機(jī)位置誤差均服從相同的分布，且每架無(wú)人機(jī)的位置誤差互不影響，具有獨(dú)立性，建立相應(yīng)的安全間隔模型為（7）式中：——相對(duì)飛行時(shí)無(wú)人機(jī)與無(wú)人機(jī)之間的側(cè)向安全間隔，單位為米（m）；——兩架無(wú)人機(jī)的組合球體保護(hù)區(qū)半徑，單位為米（m）；——兩架無(wú)人機(jī)在目標(biāo)安全水平下的側(cè)向位置誤差增長(zhǎng)上限，單位為米（m）。該間隔限定了無(wú)人機(jī)的橫向界限（電子圍欄），當(dāng)無(wú)人機(jī)偏離航路中心線過(guò)大時(shí)，無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)或空管系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)及時(shí)對(duì)無(wú)人機(jī)航線進(jìn)行修正。垂直安全間隔垂直安全間隔是一種距離間隔，它通過(guò)無(wú)人駕駛航空器之間的垂直高度差來(lái)保證飛行安全，如圖7所示，垂直安全間隔通常被認(rèn)為是最有效、最安全的一種間隔，在傳統(tǒng)民航的程序管制和雷達(dá)管制中被廣泛使用。圖9垂直安全間隔示意圖垂直安全間隔與無(wú)人駕駛航空器保持在指定高度層的能力密切相關(guān)。影響無(wú)人機(jī)垂直間隔的因素主要分為技術(shù)誤差和運(yùn)行誤差：技術(shù)誤差主要是指高度保持誤差，即高度測(cè)量系統(tǒng)誤差和高度表顯示誤差；而運(yùn)行誤差主要是指無(wú)人機(jī)駕駛員的差錯(cuò)、突發(fā)的機(jī)械故障和天氣原因等因素造成的誤差。對(duì)于兩架在相鄰高度層航路上飛行的無(wú)人機(jī)而言，對(duì)垂直安全間隔影響最大的是兩架無(wú)人機(jī)的垂直重疊概率，設(shè)無(wú)人機(jī)位置誤差均服從相同的分布，且每架無(wú)人機(jī)的位置誤差互不影響，具有獨(dú)立性，建立相應(yīng)的安全間隔模型為：（8）式中：——相對(duì)飛行時(shí)無(wú)人機(jī)與無(wú)人機(jī)之間的垂直安全間隔，單位為米（m）；——兩架無(wú)人機(jī)的組合球體保護(hù)區(qū)半徑，單位為米（m）；——兩架無(wú)人機(jī)在目標(biāo)安全水平下的垂直位置誤差增長(zhǎng)上限，單位為米（m）。仿真分析為實(shí)現(xiàn)上述碰撞風(fēng)險(xiǎn)間隔所需的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)獲取，以及間隔標(biāo)定方法的安全性檢驗(yàn)，面向城市環(huán)境下多類型無(wú)人機(jī)運(yùn)行場(chǎng)景，綜合考慮無(wú)人機(jī)性能、尺寸、運(yùn)行氣象條件多種因素，借助python軟件作為研究基礎(chǔ)，構(gòu)建城市場(chǎng)景下無(wú)人機(jī)安全間隔仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其具體運(yùn)行操作步驟如下：運(yùn)行初始化初始化操作包括對(duì)于場(chǎng)景初始化、無(wú)人機(jī)性能參數(shù)初始化、沖突相遇場(chǎng)景初始化，其目的是形成仿真運(yùn)行場(chǎng)景初始參數(shù)，便于后續(xù)仿真更新與迭代，其具體參數(shù)說(shuō)明如下：（1） 環(huán)境初始化無(wú)人機(jī)運(yùn)行環(huán)境參數(shù)包括建筑物、天氣條件以及特殊障礙物，本條例僅考慮無(wú)人機(jī)間安全間隔，將建筑物與特殊障礙物約束限制調(diào)整為0，天氣條件主要考慮風(fēng)速對(duì)于無(wú)人機(jī)飛行性能的影響，輸入?yún)?shù)為風(fēng)速大小以及其相對(duì)于無(wú)人機(jī)運(yùn)行方向夾角。（2） 無(wú)人機(jī)性能初始化安全間隔標(biāo)定與無(wú)人機(jī)基礎(chǔ)參數(shù)相關(guān)，所需輸入?yún)?shù)如本規(guī)范6.1節(jié)所示。其中碰撞風(fēng)險(xiǎn)間隔及位置誤差增長(zhǎng)上限需通過(guò)本節(jié)給出的仿真實(shí)驗(yàn)方法獲取。本規(guī)范面向集中管控下的無(wú)人機(jī)安全間隔標(biāo)準(zhǔn)，以保證無(wú)人機(jī)無(wú)需機(jī)載自主感知避讓進(jìn)行障礙物規(guī)避。（3） 運(yùn)行規(guī)則初始化運(yùn)行規(guī)則初始化包括無(wú)人機(jī)運(yùn)行場(chǎng)景例如同向飛行、對(duì)頭飛行、不同高度層飛行、同層相鄰航線飛行。同時(shí)對(duì)于運(yùn)行場(chǎng)景中無(wú)人機(jī)預(yù)設(shè)航跡、初始位置進(jìn)行記錄并計(jì)算初始無(wú)人機(jī)間距離，無(wú)人機(jī)運(yùn)行時(shí)間歸0，為后續(xù)無(wú)人機(jī)運(yùn)行形成初始值。仿真運(yùn)行（1） 位置誤差分布獲取基于仿真驗(yàn)證平臺(tái)，設(shè)計(jì)單架無(wú)人機(jī)典型運(yùn)行場(chǎng)景，包含水平直線運(yùn)行、爬升、下降等運(yùn)行情形。采用無(wú)人機(jī)巡航速度，初始計(jì)算無(wú)人機(jī)預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間節(jié)點(diǎn)。以北斗導(dǎo)航系統(tǒng)公開服務(wù)規(guī)范為基準(zhǔn)，本規(guī)范推薦位置點(diǎn)刷新率大于等于1HZ，以預(yù)計(jì)時(shí)間節(jié)點(diǎn)為基準(zhǔn)，調(diào)整風(fēng)速、風(fēng)速夾角與無(wú)人機(jī)巡航速度參數(shù)，計(jì)算相同時(shí)間節(jié)點(diǎn)下無(wú)人機(jī)實(shí)際位置與預(yù)設(shè)位置間的縱向、橫向與垂向距離，進(jìn)而統(tǒng)計(jì)位置誤差分布情形，標(biāo)定代表性90%、95%、99%置信區(qū)間所對(duì)應(yīng)的位置誤差上限。本規(guī)范推薦采樣位置點(diǎn)大于等于10000個(gè)。（2） 安全間隔驗(yàn)證基于仿真驗(yàn)證場(chǎng)景，采用本規(guī)范涵蓋的城市低空無(wú)人機(jī)安全間隔標(biāo)定模型，通過(guò)設(shè)定不同環(huán)境參數(shù)、無(wú)人機(jī)類型與安全目標(biāo)水平，驗(yàn)證不同場(chǎng)景下所計(jì)算安全間隔的適用性。在選定上述參數(shù)設(shè)定后，以本規(guī)范方法標(biāo)定的安全間隔為初始間隔，引入以下隨機(jī)擾動(dòng)因素：1.城市場(chǎng)景盛行風(fēng)增大至無(wú)人機(jī)抗風(fēng)能力上限，以DJ-M300RTK為例，抗風(fēng)上限為12m/s。2.所用導(dǎo)航設(shè)備瞬時(shí)失效，即誤差上限設(shè)置為所統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的最大值。3.無(wú)人機(jī)通信數(shù)據(jù)鏈瞬時(shí)失效，即在現(xiàn)有間隔基礎(chǔ)上減去機(jī)載制動(dòng)所需停滯距離，以DJ-M300RTK為例，制動(dòng)停滯距離為5m。在上述擾動(dòng)因素設(shè)置下，基于仿真驗(yàn)證平臺(tái)，搭建本規(guī)范涵蓋的同向、對(duì)向、水平平行與垂直平行運(yùn)行場(chǎng)景，以本規(guī)范所標(biāo)定的安全間隔為初始間隔，以不小于1HZ的采用頻率記錄具有擾動(dòng)因素場(chǎng)景下無(wú)人機(jī)與無(wú)人機(jī)之間的相對(duì)距離，并記錄距離小于等于組合碰撞區(qū)尺寸的頻率，并與現(xiàn)行民航碰撞風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比分析，如：10-7次/飛行小時(shí)。分別針對(duì)單一航路、平行航路以及不同高度層等情景下無(wú)人機(jī)與無(wú)人機(jī)之間的碰撞風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行量化計(jì)算，在給定可接收的安全目標(biāo)水平的情況下，推導(dǎo)無(wú)人機(jī)的最佳運(yùn)行安全間隔。數(shù)據(jù)分析記錄上述仿真運(yùn)行參數(shù)設(shè)置與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，可導(dǎo)出無(wú)人機(jī)位置誤差分布數(shù)據(jù)以及軌跡圖、安全性能指標(biāo)、分析報(bào)告等，作為安全間隔標(biāo)定規(guī)范的補(bǔ)充文件。實(shí)際驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑轵?yàn)證本規(guī)范提出的安全間隔標(biāo)定方法的科學(xué)性與可用性。場(chǎng)地選擇在展開無(wú)人機(jī)飛行實(shí)驗(yàn)前，需要根據(jù)無(wú)人機(jī)的起降方式，選取合適的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地，以滿足無(wú)人機(jī)安全方面的基本要求，一般而言，場(chǎng)地的選擇需要遵循以下原則：（1）實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地需距離軍用機(jī)場(chǎng)和民用機(jī)場(chǎng)10KM以上。（2）實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地需地形平坦，視線良好，適宜無(wú)人機(jī)起落。（3）實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地需遠(yuǎn)離人口密集區(qū)，如廣場(chǎng)、集會(huì)等地點(diǎn)。（4）無(wú)人機(jī)起降場(chǎng)附近200米范圍內(nèi)不能有高壓線，高大建筑物和重要基礎(chǔ)設(shè)施。（5）無(wú)人機(jī)起降場(chǎng)地周圍表面無(wú)明顯突起，無(wú)樹樁和小水塘。（6）實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地附近沒(méi)有正在使用的雷達(dá)站、微波中繼、無(wú)線通信等干擾源。（7）無(wú)人機(jī)飛行空域應(yīng)合法合規(guī)，如為禁飛/限飛區(qū)域，需向空管部門申報(bào)，然后解禁飛行區(qū)域，絕不黑飛。實(shí)驗(yàn)機(jī)型選配在場(chǎng)地選擇的基礎(chǔ)上，需選配滿足實(shí)驗(yàn)要求的無(wú)人機(jī)以展開飛行實(shí)驗(yàn)。目前在城市場(chǎng)景下，多旋翼無(wú)人機(jī)主要有以下用途： （1）航拍，搭載云臺(tái)和攝像設(shè)備，用于新聞素材影視作品的制作。 （2）城市環(huán)境監(jiān)測(cè)，搭載相關(guān)的任務(wù)設(shè)備，可以快速監(jiān)測(cè)大氣質(zhì)量和環(huán)境信息。 （3）偵查巡邏，可以用于武警、公安等政府部門對(duì)特定區(qū)域的偵查和巡視。 （4）娛樂(lè)，作為消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品的小多軸飛行器可以作