高清可复制 HB 8740-2023 民用轻小型无人机系统任务载荷接口通用要求

　　ICS 49.020 V 36

　　HB 8740-2023

　　民用轻小型无人机系统任务载荷接口

　　通用要求

　　General requirement for civil small and light unmanned aircraft system

　　payload interface

　　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。

　　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：浙江科比特创新科技有限公司、中国航空综合技术研究所、西安爱生技术集团有限公司、北京航空航天大学、国网智能科技股份有限公司、深圳市大疆创新科技有限公司、成都纵横自动化技术股份有限公司。

　　本文件主要起草人：陈 钦、舒振杰、卢致辉、任文明、唐 瑭、郭 威、车嘉兴、胡应东、陈金颖、刘 俍、刘 悬、张 飞、曾 芳、张泽京、苏忠可、高绍楠、周庆霖、肖楚玉、向紫涛、王久元、战治国、毛 岑。

　　民用轻小型无人机系统任务载荷接口通用要求

　　1 范围

　　本文件规定了民用轻小型无人机系统任务载荷接口的一般要求和详细要求。

　　本文件适用于最大起飞重量为 0.25kg～25kg 之间的无人机系统配套的可独立装卸的任务载荷，其他无人机系统可参照执行。

　　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 38909-2020 民用轻小型无人机系统电磁兼容性要求与试验方法

　　HB 8566-2019 多旋翼无人机系统通用要求

　　3 术语和定义、缩略语

　　3.1 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1.1

　　任务载荷接口 payload interface

　　无人机和任务载荷的连接机构。

　　注：包括无人机端和任务载荷端的机械安装与电气连接。

　　3.1.2

　　即插即用 plug and play

　　任务载荷与无人机连接时，无人机能自动侦测与配置任务载荷硬件资源，不需要重新配置或手动安装驱动程序。

　　3.2 缩略语

　　CAN——控制器局域网络(Controller Area Network)

　　HDMI——高清多媒体接口(High Definition Multimedia Interface)

　　TTL——晶体管-晶体管逻辑(Transistor—Transistor Logic)

　　USB——通用串行总线(Universal Serial Bus)

　　4 一般要求

　　4.1 总则

　　无人机系统任务载荷接口(以下简称“任务载荷接口”)应为无人机的任务载荷提供可靠的机械及电气连接，以及通信支持，并满足其使用场景特定的环境适应性要求。

　　任务载荷接口对应的任务载荷类型，包括但不限于表 1 所示。

　　表 1 任务载荷分类

　　4.2 机械特性

　　4.2.1 接口连接

　　任务载荷接口应可靠连接、方便拆装，如采用活动滑扣机构，并具备锁紧和防插错功能。

　　4.2.2 接口安装强度

　　任务载荷接口的连接端口分别安装于无人机机身和任务载荷，其安装连接强度应满足无人机的极限设计载荷要求。

　　4.2.3 载荷装配和拆卸

　　在保证安装强度的条件下，任务载荷接口的机械结构应保证任务载荷与无人机的便捷装配和拆卸。

　　4.2.4 机械寿命

　　任务载荷接口的插拔寿命应满足任务载荷的典型使用需求。寿命期内， 应具备防失效、防腐和防锈等功能;同时应保证寿命期内任务载荷接口的装配和拆卸不易造成损坏。

　　4.3 电气特性

　　4.3.1 连接器

　　连接器应满足无人机实际使用环境和电源、控制及数据信号传输要求， 且应确保在无人机工作条件所允许的结构变形情况下，均保持电气连接工作正常。

　　连接器选型应满足载荷需求的最大功率，电压波动满足任务载荷的使用要求，连接器触点应具备耐腐蚀和耐磨特性。

　　4.3.2 防误插

　　电气接口的电源和信号应防止意外短路和错误方向或位置的插接。

　　4.3.3 电磁兼容性

　　任务载荷接口应在无人机系统的电磁环境下兼容工作，或按 GB/T 38909-2020 的相关要求执行。

　　4.4 通信传输

　　任务载荷接口通信传输应满足任务载荷识别、状态反馈和功能控制要求，宜满足以下要求：

　　a) 具备广播机制;

　　b) 具备数据重传机制;

　　c) 具备消息完整性检查功能，宜采用循环冗余校验;

　　d) 具备多节点数据传输功能。

　　5 详细要求

　　5.1 载荷数据类型

　　任务载荷接口传输的载荷数据一般包含以下一种或多种类型：

　　a) 图像数据：包括未压缩的视频、压缩视频、未压缩的图像和压缩图像;

　　b) 音频数据：包括未压缩的音频和压缩的音频;

　　c) 目标信息数据：包含距离、角度和反射率等数据，在雷达应用中通常封装成数据包;

　　d) 命令数据：由无人机飞控系统向任务载荷设备发出的控制指令;

　　e) 响应数据：反馈至无人机的任务载荷的命令接收情况和执行结果的数据;

　　f) 状态数据：任务载荷自身工作状态及接收命令执行任务工作情况的数据;

　　g) 地理空间位置：飞机位置和方向与时间的对应关系的数据，该数据通过任务载荷接口从无人机发送到任务载荷设备;

　　h) 时间同步数据：任务载荷与无人机系统之间的时间相关数据，一般由无人机飞控导航系统向任务载荷发出时间同步标准信号。

　　5.2 通信接口类型

　　任务载荷接口一般包含以下一种或多种通信接口类型：

　　a) HDMI 接口：当提供 HDMI 接口时，接口电气特性应参照 HDMI 标准要求执行;

　　b) UART 接口：当提供 UART 接口时，宜采用 TTL 、RS-232、RS-422、RS-485 等电平形式的一种或多种，并应参照相应接口标准要求执行;

　　c) 以太网接口：当提供以太网接口时，接口电气特性应参照 IEEE 802.3 工作组制定的以太网标准要求执行;

　　d) USB 接口：当提供 USB 接口时，接口电气特性应参照 USB 标准要求执行;

　　e) CAN 接口：当提供 CAN 接口时，接口电气特性应参照 ISO 11898 标准要求执行。

　　5.3 任务载荷接口特性要求

　　5.3.1 光电类载荷

　　光电类任务载荷接口宜具备即插即用功能。

　　5.3.1.1 机械特性

　　光电类载荷接口宜具备减震结构，且减震结构宜放置载荷端。接口两端宜不借助工具完成装配和拆卸。

　　5.3.1.2 通信接口

　　光电类载荷宜使用 HDMI、以太网、USB 接口之一进行图像数据传输。

　　光电类载荷宜使用 UART 、CAN、USB、以太网接口之一进行命令数据、响应数据、状态数据、地理空间位置、时间同步数据的传输。

　　需要压缩的图像数据应参照 ISO/IEC 14496-10 标准进行压缩。

　　5.3.2 音频类载荷

　　音频类任务载荷接口宜具备即插即用功能。

　　5.3.2.1 机械特性

　　音频类载荷接口两端宜不借助工具完成装配和拆卸。

　　5.3.2.2 电气特性

　　载荷接口传输音频信号频率应符合无人机电磁兼容性标准，满足 HB 8566-2019 的相关要求。

　　5.3.2.3 通信接口

　　未压缩音频数据宜使用以太网和 USB 接口之一进行数据传输。

　　压缩的音频、命令数据、响应数据、状态数据宜使用 UART 、CAN、USB、以太网接口之一进行数据传输。

　　5.3.3 投放类载荷

　　5.3.3.1 机械特性

　　投放类载荷接口应根据载荷类型额外使用加固结构，且能够承受无人机任务载荷的自身重量，以及加速、降落或冲击时产生的附加动态载荷。

　　5.3.3.2 通信接口

　　投放类载荷的命令数据、响应数据、状态数据宜使用 UART、CAN、USB、以太网接口之一进行数据传输。

　　5.3.4 触发类载荷

　　5.3.4.1 机械特性

　　触发类载荷接口宜具备减震结构，且减震结构宜放置载荷端。

　　5.3.4.2 通信接口

　　触发动作宜使用脉冲信号进行触发。

　　触发类载荷的命令数据、响应数据、状态数据宜使用 UART、CAN、USB、以太网接口之一进行数据传输。

　　5.3.5 采集类载荷

　　5.3.5.1 机械接口

　　采集类载荷接口应根据载荷类型额外使用加固结构，且能够承受无人机任务载荷的自身重量，以及加速、降落或冲击时产生的附加动态载荷。

　　5.3.5.2 通信接口

　　采集类载荷的命令数据、响应数据、状态数据宜使用 UART、CAN、USB、以太网接口之一进行数据传输。

　　5.3.6 雷达类载荷

　　5.3.6.1 机械特性

　　雷达类载荷机械接口应选择变形小的刚性连接。

　　5.3.6.2 通信接口

　　命令数据、响应数据、状态数据宜使用 UART 和 USB 接口之一进行数据传输。图像数据和目标信息数据通过 UART、以太网接口、USB 接口和CAN 接口之一进行传输。

　　参考文献

　　[1] ISO 11898 Road vehicles—Controller area network (CAN)

　　[2] ISO/IEC 14496 - 10 Information technology—Coding of audio-visual objects—Part 10: Advanced Video Coding

　　[3] RS-232 Interface Between Data Terminal Equipment and Data Circuit-Terminating Equipment Employing Serial Binary Data Interchange

　　[4] RS-422 Electrical Characteristics of Balanced Voltage Digital Interface Circuits

　　[5] RS-485 Electrical Characteristics of Generators and Receivers for Use in Balanced Digital Multipoint Systems