1ICS17.180.30 CCSN35 团体标准 T/CI172-2023 扑翼飞行机器人机载视觉系统 Thetechnicalspecificationfortheairbornevision systemofbionicflappingwingunmannedaerialvehicle 2023-11-02发布 中国国际科技促进会发布2023-11-02实施 ÑϽû¸´ÖÆ 全国团体标准信息平台 I目次 前言....................................................................II 1范围.......................................................................1 2规范性引用文件.............................................................1 3术语、定义和缩略语.........................................................1 4系统功能和组成.............................................................2 5技术要求...................................................................9 6验证试验..................................................................11 7标识、包装、运输和贮存....................................................13 ÑϽû¸´ÖÆ 全国团体标准信息平台 II前言 本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》 起草。 某些内容可能涉及专利，本标准的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本文件由中国国际科技促进会提出并归口。 本文件起草单位：北京科技大学、中国兵器装备集团自动化研究所有限公司、泉州装备 制造研究所、安徽大学、湖南大学、山东大学、北京科技大学天津学院。 本文件主要起草人：贺威、付强、何修宇、刘志杰、张春华、谢勇、李文法、张爽、刘 红敏、冯楠、孙长银、张辉、钟杭、邹尧、黄海丰、王靖元、李擎、吴逸帆、赵民、吴晓阳、 王久斌、张素杰、魏宪、郭杰龙、俞辉、王超群、张国腾、刘义祥。 ÑϽû¸´ÖÆ 全国团体标准信息平台 1扑翼飞行机器人机载视觉系统 1范围 本文件规定了仿生扑翼飞行机器人（以下简称“扑翼飞行机器人”）机载视觉系统的功 能和组成及技术要求，飞行环境一般为开阔环境。 本文件适用于仿生扑翼飞行机器人（翼展在0.18m~2m）的机载视觉系统及其部件的设 计与验证，其他扑翼飞行机器人机载视觉系统可参照执行。 2规范性引用文件 下列文件对于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）适用于本文件。 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/T191包装储运图示标志 GB/T35018民用无人驾驶航空器系统分类及分级 GB/T38152无人驾驶航空器系统术语 GB/T38924(所有部分)民用轻小型无人机系统环境试验方法 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电骚扰限值和测量方法 3术语、定义和缩略语 3.1术语和定义 GB/T35018、GB/T38152界定的以及下列术语和定义适用于本文件。仿生扑翼飞行机 器人是指通过模仿鸟类扑动翅膀来改变飞行姿态，将举升、悬停和推进功能集成于一身的飞 行机器人。 3.2缩略语 下列缩略语适用于本文件。 CAN:控制器局域网总线(ControllerAreaNetwork) ÑϽû¸´ÖÆ 全国团体标准信息平台 2GNSS: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) PSNR:峰值信噪比(PeakSignal-to-NoiseRatio) SSIM:结构相似性(StructuralSIMilarity) 4系统功能和组成 4.1概述 扑翼飞行机器人机载视觉系统功能及组成如图1所示。 图1扑翼飞行机器人机载视觉系统功能及组成 扑翼飞行机器人机载视觉系统功能包括：实时航拍功能、目标识别与跟踪功能、数据记 录功能、自检功能、设备管理功能等；系统组成部件包括：传感部件、计算部件和执行部件。 4.2系统功能 4.2.1实时航拍功能 4.2.1.1一般要求 系统应具有以下实时航拍功能： a)云台感知机身的姿态和运动趋势，通过控制电机实现相机在俯仰、偏航、滚转至少2 个方向上的运动； b)扑翼飞行机器人巡航可通过图传将图像回传至管理人员的移动或固定设备，具备实 时传回清晰图像的功能。 c)具备视频消抖功能，消抖后视频PSNR宜不小于20，SSIM宜不小于0.7，满足人员 ÑϽû¸´ÖÆ 全国团体标准信息平台 3观看需求； d)能够获取高清晰立体影像数据，自动生成三维地理信息模型，快速实现地理信息的 获取。 4.2.1.2云台消抖功能 系统应具有以下云台消抖功能： a)云台具有较高的控制精度和较快的响应速度； b)可抑制转动干扰力和力矩； c)具备守望功能和断电记忆功能。 4.2.1.3图像传输功能 系统应具有以下图像传输功能： a)图像采集与处理； b)数据实时传输。 图像传输模块通常具备抗干扰性和可靠性，以确保地面端与天空端具备稳定的通信和可 靠的数据传输能力。 4.2.1.4图像处理功能 系统应具有以下图像处理功能： a)图像预处理； b)特征识别与拟合； c)模式匹配； d)3D测量功能。 数据处理功能包括但不限于以上单项或者多项功能。 4.2.1.5外部控制功能 系统应具有以下视觉单元功能： a)暂停； b)继续运行； c)复位； d)停止运动。 视觉单元应能够接受外部系统的控制命令来执行不同的操作。 4.2.1.6状态输出功能 ÑϽû¸´ÖÆ 全国团体标准信息平台 4系统应具有以下状态输出功能： a)系统是否准备就绪； b)航拍输出信号：视觉单元在完成图像获取时输出状态变化； c)出错预警：当视觉单元出现正常运行的异常时输出告警状态指示； d)障碍物相关信息，如：距离。 视觉单元应具备通过通信接口输出以上状态信息。 4.2.1.7相机模态切换控制功能 系统应具有以下相机模态切换控制功能： a)可根据控制需要随时手动切换不同视角模式； b)可根据航拍对象的大小实自主长/短焦切换。 4.2.2目标识别与跟踪功能 4.2.2.1目标识别功能 如图2所示，系统应具有以下目标识别功能: a)执行飞行任务时能够对特定目标（如人、车、建筑物）等进行识别； b)获得车辆、行人等目标的位置、形状及大小信息。 图2扑翼飞行机器人机载视觉系统目标识别功能 进行目标识别时，目标识别准确度均值宜不小于0.6。 4.2.2.2目标跟踪功能 在执行飞行任务时，除了进行目标识别外，还需对特定目标进行跟踪（如图3所示）， 应包括： a)在实际飞行任务中，车辆、人等目标是不断移动变化的，需具备实时信息动态更新 功能； ÑϽû¸´ÖÆ 全国团体标准信息平台 5b)目标跟踪时具备路径优化功能。 进行目标跟踪时，目标持续处于画面中的时间宜不小于1min。 图3扑翼飞行机器人机载视觉系统目标跟踪功能 4.2.3数据记录功能 4.2.3.1机载视觉系统数据要求 机载视觉系统应能够以≥10Hz的频率向机载数据记录系统提供如下信息： a)云台姿态； b)目标图像坐标； c)视频流传输状态； d)相机模式信息； e)系统故障信息； f)系统告警信息； g)其他要求的信息。 4.2.3.2地面控制单元数据要求 扑翼飞行机器人系统地面控制单元配备了地面数据记录系统时，机载视觉系统应能够以 ≥1Hz的频率向地面控制单元发送如下信息： a)云台姿态； b)视频流传输状态； c)相机模式信息； d)其他要求的信息。 4.2.3.3记录要求 ÑϽû¸´ÖÆ 全国团体标准信息平台