【GB国家标准】 民用轻小型固定翼无人机飞行控制系统通用要求

ICS49.090
中华人民共和国国家标准
GB/T38996—2020
民用轻小型固定翼无人机飞行控制系统通用要求
General requirements for the flight control system of civil small and light fixedwingunmanned aircraft
2020-07-21发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2021-02-01实施
GB/T38996—2020
规范性引用文件
术语、定义和缩略语
术语和定义
缩略语
通用要求
组成部件
安全性·
可靠性
维修性
环境适应性
电磁兼容性
使用与维护
验证试验
试验类型
型式试验
出厂检验
标识、包装、运输和贮存.
运输和贮存
本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草本标准由全国航空器标准化技术委员会（SAC/TC435)提出并归口。GB/T38996—2020
本标准起草单位：中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所、广东泰一高新技术发展有限公司、西北工业大学、中国航空综合技术研究所、易瓦特科技股份公司、西安爱生技术集团公司、北京空间飞行器总体设计部。
本标准主要起草人：向欣、胡应东、王锐、黄山、杨国强、张小林、赵国成、张宁、潘计辉、舒振杰、曹国杰、肖颖、刘建、余青松、叶川。S
1范围
民用轻小型固定翼无人机飞行控制系统通用要求
GB/T38996—2020
本标准规定了民用轻小型固定翼无人机（以下简称“无人机”）飞行控制系统的通用要求、验证试验、标识、包装、运输和贮存。
本标准适用于最大起飞重量在0.25kg～150kg之间的民用轻小型固定翼无人机飞行控制系统及其部件的设计与验证，其他无人机飞行控制系统可参照执行。规范性引用文件
下列文件对干本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单)适用干本文件。GB/T191
包装储运图示标志
GB/T8566信息技术软件生存周期过程GB/T9254—2008信息技术设备的无线申骚扰限值和测量方法GB/T14394计算机软件可靠性和可维护性管理GB/T17618—2015信息技术设备抗扰度限值和测量方法GB/T35018
民用无人驾驶航空器系统分类及分级2无人驾驶航空器系统术语
GB/T38152
GB/T38924（所有部分）民用轻小型无人机系统环境试验方法术语、定义和缩略语
术语和定义
GB/T35018、GB/T38152界定的术语和定义适用于本文件。3.2
2缩略语
下列缩略语适用于本文件。
ADS-B：广播式自动相关监视（AutomaticDependentSurveillance-Broadcast）CAN：控制器局域网总线（ControllerAreaNetwork）GNSS：全球导航卫.星系统（GlobalNavigationSatelliteSystem）IMU：惯性测量单元（InertialMeasurementUnit）UART：通用异步收发传输器（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter）USB：通用串行总线（UniversalSerialBus）1
GB/T389962020
4通用要求
4.1功能
4.1.1总则
4.1.1.1功能组成
飞行控制系统功能应包括：飞行控制功能、飞行管理功能、自检测与余度管理功能、设备管理功能等。
飞行控制功能
飞行控制功能为无人机提供良好的稳定性和操纵性，应包括：增稳功能、自动驾驶仪功能、限制与保护、控制分配与重构功能等。
飞行管理功能
飞行管理功能为无人机提供使用约束条件下安全的起飞/着陆（发射/回收）、空中制导能力，应包括：飞行任务规划功能、制导功能、应急飞行功能、遥控指令处理功能、遥测信息处理功能、飞行参数记录功能、性能管理等。
4.1.1.4自检测与余度管理功能
自检测功能实现设备故障诊断，应包括：上申自检测、飞行前自检测、飞行中自检测和维护自检测等功能；余度管理功能实现穴余信息的管理功能，与自检测功能一起实现故障的诊断、隔离、恢复、重构等功能。
设备管理功能
设备管理功能实现平台各机电设备、任务设备的控制与管理功能，应包括：动力管理、电气管理、申气刹车装置管理、转向装置管理、灯光管理、伞降装置管理、任务设备管理等。4.1.2
飞行控制功能
4.1.2.1增稳功能
增稳功能应包括：
俯仰轴增稳功能；
横滚轴增稳功能；
偏航轴增稳功能。
自动驾驶仪功能
自动驾驶仪功能应包括：
俯仰角给定与保持功能；
高度给定与保持功能；
垂直速度给定与保持功能；
横滚角给定与保持功能；
e）航向给定与保持功能；
空中水平航迹控制功能；
地面水平航迹控制功能(适用于轮式起降无人机)；g）
速度保持与控制功能。
限制与保护功能
限制与保护功能应包括：
俯仰角限制功能；
横滚角限制功能；
过载限制功能；
迎角限制功能；
最大飞行高度限制功能；
低高度拉起保护功能；
最大飞行速度限制功能；
失速保护功能；
最大上升/下降速度限制功能。
控制分配与重构功能
对于具有穴余操纵面的无人机，控制分配与重构功能宜包括：GB/T38996—2020
将俯仰、横滚、偏航三个控制通道控制量转换为每个舵面执行机构的控制量；a
舵面执行机构卡滞或故障松浮状态下进行控制重构的功能；c)
操纵面出现损伤情况下进行控制重构的功能；d）
高度、速度等传感信息失效时通过其他信息进行信息重构的功能。4.1.3
飞行管理功能
飞行任务规划功能
飞行任务规划功能应包括：
飞行任务在线规划/重规划功能；飞行任务在线装订、修改功能；飞行任务规划/重规划时应避开限飞区且满足最大飞行高度限制的功能。制导功能
制导功能应包括：
根据飞行计划及无人机当前信息计算侧偏、侧偏变化率、待飞距离、待飞时间等引导信息的功能；
航段交接功能；
航线切换功能；
模式转换功能；
根据必要的机载传感器信息，确定无人机当前的飞行阶段和飞行状态，给出无人机的控制方式及有关系统状态的功能。
GB/T38996—2020
4.1.3.3应急飞行功能
关键或重要机载设备（如电源、舵面执行机构、发动机等)发生故障时，飞行控制系统应进行自动应飞行，应包括：
a）应急返场功能；
b）应回收（着陆、伞降等)功能；c）
应急迫降功能。
4.1.3.4遥控指令处理功能
遥控指令处理功能应包括：
a）接收并处理与飞行控制、任务控制相关的各种遥控指令数据；b）谣控指令处理时应具有对上行谣控指令的有效性判断和容错功能；处理指令响应条件设计时应充分考虑误指令、传输误码等带来不利影响的功能；c）
d）接收飞行计划、限飞区、场高等信息的装订或修改并进行存储的功能。遥测信息处理功能
遥测信息处理功能应包括：
a）收集遥测参数并通过数据链下传的功能；谣测信息中应包括无人机及机载设备的主要参数与状态；b）
c）遥测信息中应包括可说明系统工作情况的主要参数；d)i
遥测信息中应包括地面站上行的遥控指令的回报信息：遥测信息中宜包括告警信息，如：故障告警、低高告警、超高告警、超速告警、失速告警、接近限e）
飞区告警、飞入限飞区告警、余油/余电不足告警等飞行参数记录功能
飞行参数记录功能应包括：
收集飞行参数信息并通过接口发送给数据记录设备进行记录的功能；a）
飞行参数信息中应包括无人机及全部机载设备的参数与状态；b）
飞行参数信息中应包括可说明系统工作情况的参数；飞行参数信息中应包括地面站上行谣控指令的回报信息；d)
飞行参数信息中应包括故障设备完整的故障信息；飞行参数信息中宜包括告警信息，如：故障告警、低高告警、超高告警、超速告警、失速告警、挖近限飞区告警、飞人限飞区告警、余油/余申不足告警等。性能管理功能
系统应能按照相关指标最优原则，控制无人机的空速、迎角以及爬升率等参数随着高度、时间和重量等状态进行变化，实现如最快爬升、最省油巡航等性能管理功能。4.1.4自检测与余度管理功能
4.1.4.1上电自检功能
系统地面上申应自动完成上电自检测，其测试结果宜记录于非易失存储器中；上电自检测应完成各4
申子部件（或模块)的处理器、接口等功能正确性检测。飞行前自检功能
飞行前自检测功能应包括：
部件或模块的功能正确性检测功能；a）
关键部件或模块的性能检测功能；b）
起飞条件检查功能；
给出检测结果正常或故障的指示功能；存在故障时进行故障定位功能；进人/退出联锁条件判断功能，以确保飞行前自检功能可靠进人/退出；测试结果宜记录于非易失存储器中。飞行中自检功能
飞行中自检测功能应包括：
申子部件应具有飞行中自检功能；处理器、电源、接口等基本模块应具备飞行中自检功能；b）
测试结果宜记录在非易失存储器中维护自检功能
维护自检功能应包括：
无人机全部设备维护检测的功能；a）
GB/T38996—2020
采用人机交互式的处理过程，允许操作人员选择各种测试模式、测试项目、显示模式；b)
软件版本查询、故障下载等功能；d）动力装置启动与关闭功能；
传感器校准或对准等功能；
进人/退出联锁条件判断功能，以确保维护自检可靠进人/退出余度管理功能
对干采用了穴余技术的系统，应具备余度管理功能。余度管理功能应包括：输人信号余度管理功能；
计算部件余度管理功能；
输出信号余度管理功能；
设备余度管理功能。
设备管理功能
动力管理功能
动力管理功能应包括：
动力装置启动功能；
b）动力装置停机功能；
动力装置功率控制功能；
动力装置参数与状态监测功能；d）
GB/T38996—2020
燃油驱动设备空中重启动功能；电动动力设备剩余电量提示与告警功能。电气管理功能
电气管理功能应包括：
a）电气参数与状态监测功能；
相关用申设备接通与断开控制功能；b）
对相关用设备供电自保护功能；余度电源切换控制功能；
申池余量计算与余电不足告警功能。刹车装置管理功能
轮式起降类无人机的飞行控制系统应具备刹车管理功能，包括：a)
正常刹车控制功能；
刹车装置状态监视功能。
转向装置功能
轮式起降类无人机的飞行控制系统应具备转向装置管理功能，包括：转向装置控制功能；
转向装置状态监视功能。
灯光管理功能
飞行控制系统宜具备灯光管理功能，包括：a)
系统状态指示灯管理功能；
故障状态指示灯管理功能；wwW.bzxz.Net
航行灯管理功能。
伞降装置管理功能
伞降回收类无人机或具备应急伞降功能无人机的飞行控制系统应具备伞降装置管理功能4.1.5.7
任务设备管理功能
任务设备管理功能应包括：
任务设备控制功能：
任务设备状态监视功能；
c）任务设备控制命令转发功能。2性能
4.2.1一般要求
除另有规定外，飞行控制要求适用于平稳大气环境条件下程控飞行控制方式，包括传感器误差。对于考虑结构弹性的飞行控制模态响应，系统应满足规定的稳定性要求6
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