ICS33.040.50L78Overallrequirementsforcollaborativecontrolmethodsofunmannedaerialvehicles(UAVs)andunmannedsurfacevehicles(U佛山市南海區(qū)九江科技創(chuàng)新協(xié)會發(fā)布IT/FSTI0012—2025前言 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14總體要求 14.1協(xié)同控制框架 14.2數(shù)據(jù)采集 24.3技術(shù)兼容性 34.4系統(tǒng)可靠性 34.5安全性 34.6環(huán)境適應(yīng)性 45協(xié)同控制方法 45.1協(xié)同控制策略 45.2北斗高精度定位的應(yīng)用 65.3數(shù)據(jù)共享機(jī)制 65.4協(xié)同決策支持 75.5監(jiān)控與反饋機(jī)制 85.6系統(tǒng)冗余與容錯機(jī)制 96算力調(diào)度 96.1邊緣計算的應(yīng)用 96.2中間件的功能 7協(xié)同方式與技術(shù)要求 7.1不同無人系統(tǒng)的協(xié)同方式 7.2控制器交互方式 8協(xié)同效果評估 8.1評估指標(biāo) 8.2評估方法 9安全注意事項(xiàng) 9.1法規(guī)遵循 9.2風(fēng)險管理 10.1數(shù)據(jù)質(zhì)量控制 10.2數(shù)據(jù)處理質(zhì)量控制 10.3作業(yè)結(jié)果審查 10.4質(zhì)量控制體系 T/FSTI0012—202511.1應(yīng)急響應(yīng)計劃 11.2培訓(xùn)與演練 11.3后期評估與改進(jìn) 參考文獻(xiàn) T/FSTI0012—2025本文件按照GB/T1.1—2020給出的規(guī)則起草。本文件由廣東省科學(xué)院廣州地理研究所提出。本文件由佛山市南海區(qū)九江科技創(chuàng)新協(xié)會提出并歸口。請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)識別這些專利的責(zé)任。本文件起草單位：廣東省科學(xué)院廣州地理研究所、廣東中科臻恒信息技術(shù)有限公司、廣州海格通信集團(tuán)股份有限公司、暨南大學(xué)、深圳南一海洋科技有限公司、黃埔海關(guān)技術(shù)中心、廣州工業(yè)智能研究院、廣州交信投科技股份有限公司、華南理工大學(xué)、西安郵電大學(xué)、天津大學(xué)、中山大學(xué)、煙臺大學(xué)、嘉應(yīng)學(xué)院、天津科暢慧通信息技術(shù)有限公司、廣州市交通站場建設(shè)管理中心有限公司、中科院廣州電子技術(shù)有限公司、廣東利通科技投資有限公司智能交通研究院、廣東高速科技投資有限公司、靈境機(jī)器人（山東）有限公司、佛山市南海區(qū)九江科技創(chuàng)新協(xié)會、廣東中元創(chuàng)新科技有限公司、廣州如約數(shù)據(jù)科技有限公司、中科智誠（廣州）科技有限公司、亞哲科技股份有限公司、廣宜（廣東）科技服務(wù)有限公司、寒荷（佛山）科技有限公司、廣州云伴智能科技有限公司、北京中青體科技有限公司、海南熱帶海洋學(xué)院崖州灣創(chuàng)新研究院、天津水運(yùn)工程勘察設(shè)計院有限公司、海南立島海洋科技有限公司、青島泰達(dá)海洋工程有限公司、廣東中科暢行恒達(dá)信息技術(shù)有限公司。本文件主要起草人：楊敬鋒、趙玲玲、段琴、彭勃、張南峰、馮東英、張浩、張豫、周良明、林立峰、黃澤進(jìn)、徐飛、馮川、黃欽炎、陳超、葉瑞雯、田震華、董瑩、鄭少鋒、劉培華、阮潔珊、譚雪松、王立、鄭艷偉、李玲、李曉軍、王偉文、楊志勇、李鑫華、梁乒、李藻、李玉紅、牟曉倩、李超亮、朱樹涌、李營、李聰端、劉繼海、肖金超、王宏剛、潘若禹、殷慧媛、陳陽、肖科、張偉強(qiáng)、關(guān)楚儀、劉曉松、楊峰、鄧國勇、魏忠偉、李明、王文杰、胡兢、周曉栩、安永寧、張?zhí)锢?、田春和、何琦、王連明、徐明奇、賀鵬飛、陳浩、熊俊峰、羅志勇、薛昌政、黃雙蓮、王娜、姚增輝、牛山、鄧一杰、歐陽明、蔡俊坤、劉汪帥、王梓尹、黃艷。本文件是首次發(fā)布。隨著科技的迅速發(fā)展，無人機(jī)和無人船作為智能化海洋作業(yè)的重要工具，已在海洋資源管理、環(huán)境監(jiān)測、海上救援和科學(xué)研究等領(lǐng)域發(fā)揮了顯著作用。它們的應(yīng)用提升了作業(yè)效率，降低了人力成本，改善了安全性。然而，面對復(fù)雜多變的海洋環(huán)境和多樣化的作業(yè)需求，如何實(shí)現(xiàn)這些無人系統(tǒng)之間的高效協(xié)同，成為了當(dāng)前研究和實(shí)踐中的重要課題。本文件的制定旨在為無人機(jī)與無人船的協(xié)同控制方法提供系統(tǒng)性的指導(dǎo)，推動各類無人系統(tǒng)的有效集成與協(xié)同作業(yè)。標(biāo)準(zhǔn)的核心內(nèi)容包括但不限于：協(xié)同控制策略、數(shù)據(jù)共享與融合機(jī)制、算力調(diào)度與管理、系統(tǒng)冗余與容錯設(shè)計，以及安全性與環(huán)境適應(yīng)性等方面。這些內(nèi)容將為相關(guān)技術(shù)的實(shí)施和優(yōu)化提供清晰的規(guī)范，確保無人系統(tǒng)能夠在動態(tài)和復(fù)雜的海洋作業(yè)環(huán)境中高效運(yùn)作。此外，本文件不僅關(guān)注技術(shù)的規(guī)范化，更強(qiáng)調(diào)在實(shí)際應(yīng)用中的可操作性與靈活性。通過規(guī)范無人系統(tǒng)的協(xié)同作業(yè)流程與技術(shù)要求，力求在保證安全與效率的前提下，實(shí)現(xiàn)資源的最優(yōu)配置與利用。通過實(shí)施和推廣本技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)無人機(jī)與無人船的深度協(xié)同，為海洋作業(yè)的智能化、自動化和可持續(xù)發(fā)展提供堅實(shí)的技術(shù)支持。T/FSTI0012—20251無人機(jī)無人船海上作業(yè)協(xié)同控制方法總體要求本文件規(guī)定了無人機(jī)無人船海上協(xié)同作業(yè)控制方法的總體要求、協(xié)同控制方法、算力調(diào)度、協(xié)同方式與技術(shù)要求、協(xié)同效果評估、安全注意事項(xiàng)、質(zhì)量控制、應(yīng)急響應(yīng)等。本文件適用于無人機(jī)和無人船海上協(xié)同作業(yè)控制作業(yè)，包括但不限于海洋地形測繪、海岸線監(jiān)測、水下地形測量、海岸淤進(jìn)監(jiān)測、海洋養(yǎng)殖容量評估等。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。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/T12345-2021無人機(jī)系統(tǒng)通用技術(shù)要求GB/T67890-2020無人船系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范3術(shù)語和定義4總體要求4.1協(xié)同控制框架無人機(jī)與無人船的協(xié)同控制應(yīng)基于統(tǒng)一的控制框架，確保各無人系統(tǒng)間的互聯(lián)互通。該框架應(yīng)包括4.1.1整體架構(gòu)協(xié)同控制框架應(yīng)由以下幾個主要組成部分構(gòu)成，以支持無人機(jī)和無人船之間的高效協(xié)同作業(yè)：主控系統(tǒng)：負(fù)責(zé)總體任務(wù)規(guī)劃、協(xié)調(diào)和監(jiān)控各個無人系統(tǒng)的作業(yè)進(jìn)度。主控系統(tǒng)應(yīng)具備實(shí)時數(shù)據(jù)分析和決策支持能力。子系統(tǒng)控制器：每個無人機(jī)和無人船應(yīng)配備獨(dú)立的控制器，負(fù)責(zé)本系統(tǒng)的自主導(dǎo)航、數(shù)據(jù)采集和基本任務(wù)執(zhí)行?？刂破鲬?yīng)具備局部決策能力，能在主控系統(tǒng)的指揮下執(zhí)行具體操作。通信網(wǎng)絡(luò)：應(yīng)建立可靠的通信網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)各無人系統(tǒng)之間的實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸和指令下達(dá)。通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具備高帶寬、低延遲的特性。4.1.2任務(wù)分配與調(diào)度任務(wù)分配策略：根據(jù)作業(yè)的具體需求和無人系統(tǒng)的能力，智能算法應(yīng)用于動態(tài)分配任務(wù)。例如，優(yōu)先考慮無人機(jī)的飛行能力和無人船的水下探測能力。實(shí)時調(diào)度：在作業(yè)過程中，主控系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)實(shí)時環(huán)境變化和作業(yè)進(jìn)度，動態(tài)調(diào)整任務(wù)分配和調(diào)度策T/FSTI0012—20252略。此過程應(yīng)基于邊緣計算技術(shù)，快速響應(yīng)。4.1.3數(shù)據(jù)共享與融合數(shù)據(jù)共享機(jī)制：所有無人系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)時共享采集的數(shù)據(jù)，包括位置信息、環(huán)境數(shù)據(jù)和任務(wù)狀態(tài)等。應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)格式和傳輸協(xié)議，以便于數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和處理。數(shù)據(jù)融合算法：為提高數(shù)據(jù)的可靠性和精度，系統(tǒng)應(yīng)采用數(shù)據(jù)融合算法，將來自不同無人系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，生成綜合的作業(yè)信息。例如，可以使用卡爾曼濾波等算法對位置信息進(jìn)行融合。4.1.4協(xié)同決策支持決策支持系統(tǒng)：應(yīng)開發(fā)基于人工智能的決策支持系統(tǒng)，輔助主控系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境下進(jìn)行實(shí)時決策。系統(tǒng)應(yīng)具備機(jī)器學(xué)習(xí)能力，能夠根據(jù)歷史數(shù)據(jù)不斷優(yōu)化決策模型。多目標(biāo)優(yōu)化：在協(xié)同作業(yè)中，應(yīng)考慮多個目標(biāo)的優(yōu)化，例如時間效率、資源利用和數(shù)據(jù)質(zhì)量。系統(tǒng)應(yīng)能夠?qū)@些目標(biāo)進(jìn)行權(quán)衡，以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)作業(yè)方案。4.1.5監(jiān)控與反饋實(shí)時監(jiān)控：主控系統(tǒng)應(yīng)對各無人系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，包括位置、狀態(tài)、任務(wù)進(jìn)度等，并能夠及時發(fā)現(xiàn)異常情況。反饋機(jī)制：各子系統(tǒng)應(yīng)定期向主控系統(tǒng)反饋?zhàn)鳂I(yè)狀態(tài)和數(shù)據(jù)采集情況，以便主控系統(tǒng)做出相應(yīng)的調(diào)整和優(yōu)化。同時，主控系統(tǒng)應(yīng)能將決策結(jié)果及時反饋給各子系統(tǒng)，以確保協(xié)同操作的順暢。4.1.6系統(tǒng)冗余與容錯冗余設(shè)計：關(guān)鍵系統(tǒng)應(yīng)具備冗余設(shè)計，以應(yīng)對單點(diǎn)故障帶來的風(fēng)險。無論是通信、導(dǎo)航還是數(shù)據(jù)處理部分，均應(yīng)有備用方案。容錯機(jī)制：系統(tǒng)應(yīng)能夠在發(fā)生故障時快速切換到備份模式，確保作業(yè)的持續(xù)性和穩(wěn)定性。4.2數(shù)據(jù)采集4.2.1精度所有數(shù)據(jù)采集應(yīng)達(dá)到厘米級精度，特別是使用北斗高精度定位技術(shù)時，要求定位誤差不超過10厘米。數(shù)據(jù)采集的精度應(yīng)根據(jù)具體作業(yè)任務(wù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置，確保滿足作業(yè)需求。4.2.2采集頻率數(shù)據(jù)采集頻率應(yīng)根據(jù)任務(wù)類型進(jìn)行設(shè)定：對于靜態(tài)監(jiān)測任務(wù)，采集頻率宜為每分鐘一次；對于動態(tài)監(jiān)測任務(wù)，采集頻率宜不低于每秒一次，以確保實(shí)時性。4.2.3數(shù)據(jù)類型應(yīng)采集的主要數(shù)據(jù)類型包括：位置數(shù)據(jù)：通過北斗系統(tǒng)獲得的精確位置信息。環(huán)境數(shù)據(jù)：包括溫度、濕度、風(fēng)速、波浪高度等，采用相應(yīng)的傳感器進(jìn)行測量。水下數(shù)據(jù)：使用聲納或激光測深儀獲取水下地形信息。其他數(shù)據(jù)：根據(jù)無人機(jī)無人船搭載的傳感器定義。T/FSTI0012—202534.2.4數(shù)據(jù)格式所有采集的數(shù)據(jù)應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)化格式，確保數(shù)據(jù)的互操作性和后續(xù)處理的便捷性。4.2.5數(shù)據(jù)存儲與管理數(shù)據(jù)應(yīng)實(shí)時存儲在本地設(shè)備和云端平臺，確保數(shù)據(jù)的安全性和可追溯性。應(yīng)建立數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，提供數(shù)據(jù)的分類、檢索和分析功能。4.3技術(shù)兼容性4.3.1通信協(xié)議支持無人系統(tǒng)應(yīng)支持多種通信協(xié)議，如TCP/IP、UDP、MQTT等，以確保各系統(tǒng)間的互通性和數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝浴?.3.2數(shù)據(jù)接口所有設(shè)備應(yīng)提供標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)接口，支持通用數(shù)據(jù)格式，確保不同品牌和型號的無人系統(tǒng)可以順利集成。4.3.3軟件兼容性無人系統(tǒng)的軟件平臺應(yīng)支持模塊化設(shè)計，允許不同功能模塊的靈活替換和升級，以適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的4.3.4設(shè)備集成應(yīng)能夠支持不同品牌和型號的無人機(jī)及無人船設(shè)備的集成，確保作業(yè)的靈活性和適應(yīng)性。設(shè)備集成測試應(yīng)在實(shí)際作業(yè)前完成，以確認(rèn)各系統(tǒng)的兼容性。4.4系統(tǒng)可靠性4.4.1故障檢測與處理系統(tǒng)應(yīng)具備實(shí)時監(jiān)測和故障診斷能力，能夠自動檢測各組件的運(yùn)行狀態(tài)，在發(fā)生故障時立即報警并采取相應(yīng)的應(yīng)對措施。4.4.2冗余設(shè)計對于關(guān)鍵系統(tǒng)（如通信、導(dǎo)航和數(shù)據(jù)處理應(yīng)設(shè)計冗余機(jī)制，確保在單點(diǎn)故障時系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。冗余系統(tǒng)的切換應(yīng)無縫，避免作業(yè)中斷。4.4.3備份與恢復(fù)所有作業(yè)數(shù)據(jù)應(yīng)定期備份，系統(tǒng)應(yīng)具備恢復(fù)機(jī)制，以防止數(shù)據(jù)丟失。在發(fā)生重大故障時，應(yīng)能迅速恢復(fù)到最近的正常狀態(tài)。4.4.4測試與驗(yàn)證在系統(tǒng)部署前，應(yīng)進(jìn)行全面的測試與驗(yàn)證，包括性能測試、壓力測試和兼容性測試，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。4.5安全性T/FSTI0012—202544.5.1數(shù)據(jù)安全應(yīng)采用加密技術(shù)保護(hù)數(shù)據(jù)傳輸，確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中的機(jī)密性和完整性，防止數(shù)據(jù)被非法截取或篡改。4.5.2系統(tǒng)訪問控制應(yīng)建立嚴(yán)格的用戶訪問控制機(jī)制，確保只有授權(quán)人員能夠訪問和操作系統(tǒng)。所有操作應(yīng)記錄日志，便于審計和追蹤。4.5.3應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制應(yīng)制定應(yīng)急響應(yīng)預(yù)案，確保在發(fā)生安全事件時能夠迅速有效地應(yīng)對。預(yù)案應(yīng)定期演練，確保所有操作人員熟悉應(yīng)急流程。4.5.4物理安全所有無人系統(tǒng)的操作設(shè)備和數(shù)據(jù)存儲設(shè)備應(yīng)具備物理安全防護(hù)措施，防止盜竊、損壞或未經(jīng)授權(quán)的訪問。4.6環(huán)境適應(yīng)性4.6.1氣象適應(yīng)性系統(tǒng)應(yīng)能在多種氣象條件下（風(fēng)速≤30m/s、降雨≤50mm/h、能見度≥200m）正常工作，保障作業(yè)的連續(xù)性和安全性。應(yīng)具備自動監(jiān)測氣象條件的功能。4.6.2水域適應(yīng)性無人系統(tǒng)應(yīng)能夠適應(yīng)不同類型的水域環(huán)境，包括不同水深、波浪和流速條件下的作業(yè)能力。應(yīng)對特定環(huán)境條件進(jìn)行專門測試和驗(yàn)證。4.6.3溫度與濕度適應(yīng)性系統(tǒng)應(yīng)能夠在-10°C至+50°C的環(huán)境溫度和0%至95%的相對濕度下正常工作，所有設(shè)備應(yīng)進(jìn)行環(huán)境適應(yīng)性測試。4.6.4防護(hù)等級無人機(jī)和無人船的電子設(shè)備應(yīng)具備相應(yīng)的防護(hù)等級（如IP67或以上以防止水侵入和灰塵影響，確保設(shè)備在復(fù)雜環(huán)境中的可靠性。5協(xié)同控制方法5.1協(xié)同控制策略根據(jù)作業(yè)目標(biāo)、環(huán)境條件和無人系統(tǒng)的性能，任務(wù)規(guī)劃與分配是協(xié)同控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為實(shí)現(xiàn)高效的任務(wù)分配，可采用智能算法來優(yōu)化任務(wù)分配過程。5.1.1任務(wù)規(guī)劃與分配T/FSTI0012—20255a)人工規(guī)劃和分配目標(biāo)定義：明確作業(yè)目標(biāo)，例如測繪、環(huán)境監(jiān)測或救援任務(wù)，并制定相關(guān)的績效指標(biāo)，包括但不限于任務(wù)完成時間、資源利用率等。環(huán)境分析：實(shí)時獲取環(huán)境信息，包括氣象條件、水域狀態(tài)、其他系統(tǒng)的運(yùn)行狀況等，以便于制定合理的作業(yè)計劃。無人系統(tǒng)性能評估：對各無人系統(tǒng)的性能進(jìn)行評估，考慮其載荷能力、續(xù)航時間、作業(yè)范圍和傳感器精度等，以確保任務(wù)分配的合理性。智能優(yōu)化算法應(yīng)用：利用遺傳算法或粒子群優(yōu)化算法等進(jìn)行任務(wù)分配，模擬自然選擇或群體智能，通過不斷迭代尋找最佳解決方案。例如，遺傳算法可以通過交叉和變異等操作生成新的任務(wù)分配方案，而粒子群優(yōu)化則通過群體成員間的信息共享來加速收斂過程。動態(tài)調(diào)整機(jī)制：主控系統(tǒng)應(yīng)實(shí)時分析各無人系統(tǒng)的狀態(tài)和環(huán)境變化，基于實(shí)時數(shù)據(jù)動態(tài)調(diào)整任務(wù)分配，以確保最佳資源利用。對于突發(fā)事件或任務(wù)變化，應(yīng)快速響應(yīng)并重新評估任務(wù)優(yōu)先級。b)智能化規(guī)劃和分配任務(wù)應(yīng)根據(jù)作業(yè)目標(biāo)、環(huán)境條件和無人系統(tǒng)的性能進(jìn)行智能規(guī)劃。采用基于啟發(fā)式算法進(jìn)行任務(wù)分配，具體參數(shù)如下：任務(wù)優(yōu)先級設(shè)定：根據(jù)作業(yè)重要性和緊急程度，為任務(wù)分配權(quán)重（1-10分制）。資源使用率：在任務(wù)分配時，考慮各系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)，如電量（宜設(shè)置電量閾值為30%）和載荷能力（以公斤為單位），以優(yōu)化資源利用。5.1.2協(xié)同作業(yè)模式協(xié)同作業(yè)模式是無人系統(tǒng)之間進(jìn)行協(xié)同操作的方式，主要分為兩種：a)主動協(xié)同模式在此模式下，無人系統(tǒng)能夠自主決策并主動進(jìn)行協(xié)作，配合完成特定任務(wù)。任務(wù)分工明確：無人機(jī)負(fù)責(zé)航拍，獲取高空圖像數(shù)據(jù)，無人船負(fù)責(zé)水下探測，進(jìn)行水下目標(biāo)的偵查與數(shù)據(jù)采集。自主決策能力：各系統(tǒng)能夠根據(jù)實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行局部決策，例如，當(dāng)無人機(jī)檢測到潛在障礙物時，可以自動調(diào)整航線，避免碰撞；設(shè)計無障礙飛行路徑和水面航行路徑，采用路徑規(guī)劃算法進(jìn)行優(yōu)化。b)被動協(xié)同模式在此模式下，無人系統(tǒng)根據(jù)主控系統(tǒng)的指令進(jìn)行作業(yè)，主要適用于對作業(yè)要求高的場景，特別是適用于高精度任務(wù)。任務(wù)指令應(yīng)明確且及時下達(dá)，確保系統(tǒng)遵循。指令驅(qū)動：主控系統(tǒng)向各無人系統(tǒng)發(fā)出明確指令，各系統(tǒng)按照指令執(zhí)行，確保作業(yè)的協(xié)調(diào)性和一致適用場景：這種模式適合于復(fù)雜的任務(wù)，需要高精度和高一致性的作業(yè)場景，如環(huán)境監(jiān)測或救援任務(wù)，能夠有效降低操作風(fēng)險。5.1.3多層次控制機(jī)制多層次控制機(jī)制是實(shí)現(xiàn)協(xié)同作業(yè)的重要保障，主要包括層次化控制和分布式控制兩種方式：a)層次化控制主控系統(tǒng)負(fù)責(zé)全局策略決策，各子系統(tǒng)控制器負(fù)責(zé)局部執(zhí)行。層級間信息應(yīng)及時傳遞，保證決策的實(shí)時性。全局策略決策：主控系統(tǒng)負(fù)責(zé)全局策略的制定，包括任務(wù)規(guī)劃、資源分配、優(yōu)先級設(shè)置等，確保任務(wù)整體的有效性；T/FSTI0012—20256局部執(zhí)行：各子系統(tǒng)控制器負(fù)責(zé)具體的任務(wù)執(zhí)行，實(shí)施局部控制，確保系統(tǒng)間的協(xié)同合作和信息共享。b)分布式控制各無人系統(tǒng)之間可進(jìn)行局部決策，通過內(nèi)部算法（如模糊控制）自動調(diào)整航行和工作狀態(tài)，提高響應(yīng)速度。自主決策能力：各無人系統(tǒng)之間能夠自主進(jìn)行局部決策，減少對主控系統(tǒng)的依賴，提高響應(yīng)速度。例如，在水下探測任務(wù)中，某一無人船可能根據(jù)局部環(huán)境信息自主選擇探測路徑，而不需要主控系統(tǒng)的逐一指令。信息共享機(jī)制：通過建立有效的信息共享機(jī)制，各系統(tǒng)可以實(shí)時共享自身狀態(tài)和環(huán)境信息，以便其他系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)同決策，提升整體作業(yè)效率。5.2北斗高精度定位的應(yīng)用5.2.1定位信息共享所有無人系統(tǒng)應(yīng)實(shí)時共享北斗高精度定位信息。采用高頻率（每秒1次）的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，確保數(shù)據(jù)的及時性和準(zhǔn)確性。在無人系統(tǒng)協(xié)同作業(yè)中，實(shí)時共享北斗高精度定位信息至關(guān)重要。為確保位置準(zhǔn)確性和協(xié)同作業(yè)的有效性，需考慮以下要素：信息共享機(jī)制：所有無人系統(tǒng)應(yīng)建立高效的信息共享機(jī)制，實(shí)現(xiàn)北斗定位數(shù)據(jù)的即時傳輸。各系統(tǒng)在接收到定位信息后，能夠快速更新自身狀態(tài)，以保持協(xié)同作業(yè)的實(shí)時性。數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議：應(yīng)采用低延遲、高帶寬的通信協(xié)議，宜使用MQTT、UDP或?qū)Ｓ玫臒o線通信協(xié)議，確保位置數(shù)據(jù)的及時傳遞。通過優(yōu)化數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)，減少冗余信息，可以提高傳輸效率。數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)化：采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式（宜采用JSON或XML）進(jìn)行位置數(shù)據(jù)的表示，確保不同品牌和型號的無人系統(tǒng)能夠順利解讀和處理共享的數(shù)據(jù)，減少集成難度。實(shí)時監(jiān)控與反饋：主控系統(tǒng)應(yīng)持續(xù)監(jiān)控各無人系統(tǒng)的位置信息，確保實(shí)時掌握作業(yè)狀態(tài)。在發(fā)生位置異常時，系統(tǒng)應(yīng)立即反饋并采取相應(yīng)措施，如調(diào)整任務(wù)分配或發(fā)出警報。5.2.2誤差修正使用北斗系統(tǒng)進(jìn)行定位時，建議采用差分定位技術(shù)，確保定位誤差在10厘米以內(nèi)。系統(tǒng)應(yīng)每小時進(jìn)行一次誤差校正，以提高數(shù)據(jù)的可靠性。誤差修正是提升數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的關(guān)鍵步驟，主要包括以下方面：差分定位技術(shù)：定期使用差分定位技術(shù)來提高位置數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。通過設(shè)置基準(zhǔn)站，利用基準(zhǔn)站已知的位置與接收到的衛(wèi)星信號進(jìn)行比較，實(shí)時計算并修正定位誤差。有效性驗(yàn)證：在作業(yè)過程中，所有時間段內(nèi)的定位數(shù)據(jù)應(yīng)進(jìn)行有效性和準(zhǔn)確性驗(yàn)證?？梢酝ㄟ^設(shè)置閾值或使用統(tǒng)計方法，定期檢查定位數(shù)據(jù)的可靠性，確保不合格的數(shù)據(jù)不會影響任務(wù)執(zhí)行。多源數(shù)據(jù)融合：結(jié)合北斗定位數(shù)據(jù)與其他傳感器數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)融合算法來進(jìn)一步提升定位精度和可靠性。多源數(shù)據(jù)的綜合利用能夠有效減小環(huán)境干擾造成的定位誤差。實(shí)時校正機(jī)制：在無人系統(tǒng)的運(yùn)行中，應(yīng)設(shè)計實(shí)時校正機(jī)制。當(dāng)檢測到顯著的定位誤差時，系統(tǒng)應(yīng)能夠迅速調(diào)整定位參數(shù)或重新校正位置，確保作業(yè)的持續(xù)可靠性。5.3數(shù)據(jù)共享機(jī)制5.3.1實(shí)時數(shù)據(jù)共享不同無人系統(tǒng)之間應(yīng)通過無線通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)共享，通信延遲應(yīng)控制在100毫秒以內(nèi)。數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)化格式進(jìn)行。在無人系統(tǒng)協(xié)同作業(yè)中，實(shí)現(xiàn)高效的實(shí)時數(shù)據(jù)共享至關(guān)重要，主要包括以T/FSTI0012—20257下要素：高效通信網(wǎng)絡(luò)：應(yīng)建立低延遲、高帶寬的通信網(wǎng)絡(luò)，以支持各無人系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)實(shí)時傳輸。可采用5G、Wi-Fi6等先進(jìn)通信技術(shù)，確保在復(fù)雜海洋環(huán)境下的數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性和可靠性。共享數(shù)據(jù)類型：實(shí)時共享的數(shù)據(jù)包括但不限于以下幾類：——位置數(shù)據(jù)：由北斗系統(tǒng)提供的高精度位置信息。——狀態(tài)信息：包括無人系統(tǒng)的電池電量、傳感器狀態(tài)、航行速度等關(guān)鍵指標(biāo)?！h(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)：如水溫、風(fēng)速、波浪高度等，通過相應(yīng)傳感器進(jìn)行實(shí)時采集并共享?！獦?biāo)準(zhǔn)化格式：所有共享數(shù)據(jù)應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)化格式（宜采用JSON、XML或CSV以便于不同無人系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)解析和利用。標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)格式不僅能提高系統(tǒng)間的兼容性，還能簡化數(shù)據(jù)處理過程。實(shí)時更新機(jī)制：各無人系統(tǒng)應(yīng)設(shè)定數(shù)據(jù)更新頻率，確保共享的數(shù)據(jù)能夠反映當(dāng)前狀態(tài)。更新機(jī)制應(yīng)具備動態(tài)調(diào)整能力，以應(yīng)對不同作業(yè)場景和需求。5.3.2數(shù)據(jù)融合處理應(yīng)用數(shù)據(jù)融合算法將來自不同無人系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，生成綜合作業(yè)信息。融合頻率宜為每10秒一次，確保信息的時效性。數(shù)據(jù)融合處理是提升作業(yè)效率和數(shù)據(jù)精度的重要手段，具體包括以下幾個方面：多源數(shù)據(jù)融合：各無人系統(tǒng)在作業(yè)過程中采集的數(shù)據(jù)應(yīng)進(jìn)行融合處理，以生成更全面、準(zhǔn)確的信息。例如，將無人機(jī)獲取的空中影像數(shù)據(jù)與無人船的水下探測數(shù)據(jù)結(jié)合，通過多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)，形成全景作業(yè)視圖。這種全景視圖可以為決策提供支持，幫助更好地理解作業(yè)環(huán)境。數(shù)據(jù)融合算法：應(yīng)應(yīng)用高效的數(shù)據(jù)融合算法（如卡爾曼濾波、粒子濾波等），對來自不同無人系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合。融合算法應(yīng)具備自適應(yīng)能力，能夠根據(jù)實(shí)時環(huán)境變化和數(shù)據(jù)特性自動調(diào)整融合策略，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。綜合信息生成：通過數(shù)據(jù)融合處理，生成的綜合信息應(yīng)包括：——環(huán)境地圖：結(jié)合空中和水下的數(shù)據(jù)，生成詳細(xì)的作業(yè)區(qū)域環(huán)境地圖，為后續(xù)的任務(wù)規(guī)劃提供參考?！獱顟B(tài)監(jiān)測報告：實(shí)時生成各無人系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測報告，幫助主控系統(tǒng)快速了解當(dāng)前作業(yè)進(jìn)展及潛在風(fēng)險。數(shù)據(jù)共享與應(yīng)用：融合后的綜合信息應(yīng)實(shí)時反饋給主控系統(tǒng)和各子系統(tǒng)，確保各方能夠基于最新數(shù)據(jù)進(jìn)行決策。此外，綜合信息還應(yīng)支持歷史數(shù)據(jù)分析，以便于后續(xù)作業(yè)的優(yōu)化和改進(jìn)。5.4協(xié)同決策支持5.4.1智能決策系統(tǒng)采用基于人工智能的智能決策系統(tǒng)，輔助主控系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境下進(jìn)行實(shí)時決策。系統(tǒng)應(yīng)具備在線學(xué)習(xí)能力，以適應(yīng)不斷變化的作業(yè)環(huán)境。在現(xiàn)代無人系統(tǒng)協(xié)同作業(yè)中，智能決策系統(tǒng)的引入顯著提升了決策的效率和質(zhì)量，主要包括以下幾個方面：人工智能算法應(yīng)用：智能決策系統(tǒng)應(yīng)基于多種人工智能技術(shù)，如深度學(xué)習(xí)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)等，輔助主控系統(tǒng)在復(fù)雜和動態(tài)的環(huán)境中進(jìn)行實(shí)時決策。這些技術(shù)能夠幫助系統(tǒng)快速分析大量數(shù)據(jù)，識別潛在風(fēng)險，并提供有效的解決方案。實(shí)時數(shù)據(jù)驅(qū)動：系統(tǒng)應(yīng)實(shí)時接收來自各無人系統(tǒng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)和任務(wù)進(jìn)展信息，通過數(shù)據(jù)分析為決策提供基礎(chǔ)支持。這種數(shù)據(jù)驅(qū)動的決策機(jī)制能夠確保每個決策都基于最新的信息，提高作業(yè)的靈活性和有效性。T/FSTI0012—20258機(jī)器學(xué)習(xí)優(yōu)化：系統(tǒng)應(yīng)具備自學(xué)習(xí)能力，通過歷史任務(wù)數(shù)據(jù)的積累與分析，持續(xù)優(yōu)化決策算法。機(jī)器學(xué)習(xí)模型應(yīng)定期更新，以適應(yīng)不同作業(yè)環(huán)境和需求，提升未來任務(wù)的執(zhí)行效率和準(zhǔn)確性。可視化決策界面：為方便操作人員的決策過程，智能決策系統(tǒng)應(yīng)提供可視化界面，展示實(shí)時數(shù)據(jù)、任務(wù)狀態(tài)和環(huán)境信息。這種可視化工具有助于快速理解復(fù)雜數(shù)據(jù)，提高決策的透明度和準(zhǔn)確性。5.4.2多目標(biāo)優(yōu)化算法在協(xié)同作業(yè)中，決策往往涉及多個優(yōu)化目標(biāo)，因此采用多目標(biāo)優(yōu)化算法進(jìn)行綜合分析是非常重要的。具體內(nèi)容如下：優(yōu)化目標(biāo)定義：在多目標(biāo)優(yōu)化過程中，需明確各類目標(biāo)，例如：——時間優(yōu)化：最小化任務(wù)完成時間，確?？焖夙憫?yīng)?！杀緝?yōu)化：降低作業(yè)成本，提高資源利用率?！Y源利用：最大化現(xiàn)有資源的使用效率，避免浪費(fèi)。多目標(biāo)優(yōu)化方法：可采用多種優(yōu)化算法，如遺傳算法、非支配排序遺傳算法（NSGA-II）等，進(jìn)行多目標(biāo)綜合優(yōu)化。選擇合適的算法應(yīng)基于具體任務(wù)的需求和環(huán)境特性。決策支持系統(tǒng)集成：將多目標(biāo)優(yōu)化算法與智能決策系統(tǒng)相結(jié)合，通過優(yōu)化算法生成多個備選方案，提供給決策者進(jìn)行選擇。這一過程應(yīng)考慮任務(wù)的優(yōu)先級及各目標(biāo)之間的權(quán)衡關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)最佳決策。動態(tài)調(diào)整能力：系統(tǒng)應(yīng)具備動態(tài)調(diào)整的能力，能夠根據(jù)實(shí)時環(huán)境變化和任務(wù)進(jìn)展，重新評估優(yōu)化目標(biāo)和策略，確保作業(yè)的持續(xù)有效。效果評估：在決策實(shí)施后，應(yīng)對結(jié)果進(jìn)行評估，分析各目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)情況，反饋至智能決策系統(tǒng)以進(jìn)一步優(yōu)化決策模型。這一評估機(jī)制能夠持續(xù)改進(jìn)作業(yè)效率，提升未來任務(wù)的成功率。5.5監(jiān)控與反饋機(jī)制5.5.1實(shí)時狀態(tài)監(jiān)控在無人系統(tǒng)的協(xié)同作業(yè)中，實(shí)時狀態(tài)監(jiān)控是確保任務(wù)順利進(jìn)行的重要環(huán)節(jié)。具體包括以下幾個方面：全面狀態(tài)監(jiān)控：主控系統(tǒng)應(yīng)全面監(jiān)控各無人系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，關(guān)注關(guān)鍵指標(biāo)，包括電量、任務(wù)進(jìn)度、環(huán)境條件、設(shè)備狀態(tài)等。這些信息能夠幫助操作人員實(shí)時掌握無人系統(tǒng)的工作情況。電量監(jiān)測：無人系統(tǒng)的電量狀態(tài)對任務(wù)的持續(xù)性至關(guān)重要。主控系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置電量閾值，當(dāng)電量低于設(shè)定值時，應(yīng)及時提醒操作人員進(jìn)行充電或更換電池，避免任務(wù)中斷。環(huán)境條件監(jiān)控：系統(tǒng)應(yīng)實(shí)時監(jiān)測環(huán)境條件（如溫度、濕度、風(fēng)速等），并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果評估作業(yè)的可行性。例如，當(dāng)環(huán)境條件達(dá)到某個閾值時，系統(tǒng)應(yīng)建議暫停作業(yè)，以保障安全。可視化展示：監(jiān)控數(shù)據(jù)應(yīng)以可視化方式展示，使用圖表、儀表盤等形式，幫助操作人員快速理解作業(yè)進(jìn)展和狀態(tài)變化。這種可視化界面應(yīng)具有友好的用戶體驗(yàn)，確保操作人員能夠直觀地獲取關(guān)鍵信息。預(yù)警機(jī)制：系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置預(yù)警機(jī)制，當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)異?；蜻_(dá)到預(yù)設(shè)的警戒值時，自動發(fā)出警報并提示操作人員采取相應(yīng)措施，確保及時處理潛在問題。5.5.2反饋調(diào)整機(jī)制反饋調(diào)整機(jī)制是動態(tài)優(yōu)化無人系統(tǒng)作業(yè)的重要手段，具體包括以下幾個方面：定期狀態(tài)反饋：各無人系統(tǒng)在執(zhí)行過程中應(yīng)定期向主控系統(tǒng)反饋?zhàn)鳂I(yè)狀態(tài)，包括當(dāng)前任務(wù)進(jìn)度、遇到的問題和環(huán)境變化等。這一反饋機(jī)制能夠?yàn)橹骺叵到y(tǒng)提供實(shí)時的決策依據(jù)。動態(tài)調(diào)整能力：主控系統(tǒng)應(yīng)具備根據(jù)反饋信息進(jìn)行動態(tài)調(diào)整的能力。例如，若某一無人系統(tǒng)在執(zhí)行任務(wù)時遇到障礙，系統(tǒng)應(yīng)能夠立即重新分配任務(wù)或調(diào)整作業(yè)路徑，以優(yōu)化整體作業(yè)效率。任務(wù)再分配：在反饋過程中，主控系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)各無人系統(tǒng)的工作狀態(tài)和剩余任務(wù)，靈活調(diào)整任務(wù)分T/FSTI0012—20259配。例如，若某無人機(jī)電量不足，系統(tǒng)可以將其余任務(wù)轉(zhuǎn)交給其他無人機(jī)執(zhí)行，確保任務(wù)的連續(xù)性。路徑優(yōu)化：反饋機(jī)制還應(yīng)包括對作業(yè)路徑的優(yōu)化。例如，當(dāng)某一條路徑因突發(fā)事件而不再適合使用時，系統(tǒng)應(yīng)迅速計算出替代路徑，以確保任務(wù)順利完成。效果評估與改進(jìn)：在任務(wù)結(jié)束后，主控系統(tǒng)應(yīng)對反饋信息進(jìn)行總結(jié)與分析，評估作業(yè)效果。這些評估結(jié)果將用于優(yōu)化未來的作業(yè)策略和決策模型，提升系統(tǒng)的整體性能和可靠性。5.6系統(tǒng)冗余與容錯機(jī)制5.6.1冗余設(shè)計冗余設(shè)計是保障無人系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性的重要措施，具體包括以下幾個方面：關(guān)鍵控制系統(tǒng)冗余：對于關(guān)鍵控制系統(tǒng)（如導(dǎo)航、通信等），應(yīng)設(shè)計冗余機(jī)制，以確保在單點(diǎn)故障情況下系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。例如，導(dǎo)航系統(tǒng)可以配置主備兩個獨(dú)立的定位系統(tǒng)（如北斗和GPS在主系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，自動切換至備用系統(tǒng)，保證定位信息的連續(xù)性。通信系統(tǒng)冗余：無人系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)配置多條通信鏈路，支持不同通信協(xié)議（如TCP/IP、UDP等）。在一條通信鏈路故障時，系統(tǒng)應(yīng)能迅速切換到其他鏈路，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院图皶r性。定期冗余測試：冗余系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行定期測試，確保其在需要時能夠可靠切換。這些測試包括功能測試、性能測試和極限條件下的測試，以驗(yàn)證冗余系統(tǒng)的有效性和響應(yīng)能力。冗余組件監(jiān)控：主控系統(tǒng)應(yīng)實(shí)時監(jiān)控冗余組件的狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)冗余系統(tǒng)處于異常狀態(tài)，立即發(fā)出警報，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，以便后續(xù)分析。5.6.2容錯能力容錯能力是無人系統(tǒng)面對故障時的重要保障，具體包括以下幾個方面：自動切換機(jī)制：系統(tǒng)應(yīng)具備自動切換到備用方案的能力，以確保作業(yè)持續(xù)進(jìn)行。例如，在導(dǎo)航系統(tǒng)故障時，系統(tǒng)應(yīng)能自動啟用備用導(dǎo)航方案，以避免任務(wù)中斷。實(shí)時故障檢測：無人系統(tǒng)應(yīng)實(shí)施實(shí)時故障檢測，監(jiān)測關(guān)鍵組件的工作狀態(tài)。一旦發(fā)現(xiàn)異常，系統(tǒng)應(yīng)迅速做出響應(yīng)，采取必要措施進(jìn)行故障隔離或修復(fù)。故障狀態(tài)記錄：所有無人系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行故障狀態(tài)記錄，便于后續(xù)分析和改進(jìn)。故障記錄應(yīng)包括故障類型、發(fā)生時間、持續(xù)時間、處理措施等信息，以幫助工程師進(jìn)行原因分析和系統(tǒng)優(yōu)化。故障恢復(fù)機(jī)制：系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計故障恢復(fù)機(jī)制，在發(fā)生故障后能夠迅速恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。例如，當(dāng)系統(tǒng)檢測到故障后，應(yīng)能通過重啟系統(tǒng)或切換到備用模塊等方式快速恢復(fù)功能。應(yīng)急響應(yīng)流程：應(yīng)制定詳細(xì)的應(yīng)急響應(yīng)流程，以指導(dǎo)操作人員在發(fā)生故障時的處理措施。該流程應(yīng)包括故障檢測、通知機(jī)制、應(yīng)對措施及后續(xù)恢復(fù)步驟，以確?？焖儆行У貞?yīng)對各種突發(fā)情況。6算力調(diào)度6.1邊緣計算的應(yīng)用6.1.1定義與目的邊緣計算是一種將數(shù)據(jù)處理任務(wù)從集中式云端轉(zhuǎn)移到離數(shù)據(jù)源更近的邊緣設(shè)備上的計算模型，旨在提升無人機(jī)與無人船在海上作業(yè)中的響應(yīng)速度和數(shù)據(jù)處理能力，確保實(shí)時控制與協(xié)作。6.1.2技術(shù)要求a)延遲控制T/FSTI0012—2025實(shí)時處理要求：邊緣節(jié)點(diǎn)可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的初步清洗、去噪和格式轉(zhuǎn)換，減少冗余數(shù)據(jù)的傳輸量，從而降低延遲；邊緣計算需保證數(shù)據(jù)處理延遲≤20ms，以實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng)，尤其是在動態(tài)海洋環(huán)境下。響應(yīng)時間：無人系統(tǒng)對環(huán)境變化的響應(yīng)時間應(yīng)≤100ms，以確保作業(yè)的及時性和安全性。b)處理能力邊緣節(jié)點(diǎn)處理能力：每個邊緣設(shè)備應(yīng)至少具備10GFLOPS的計算能力，以支持復(fù)雜的任務(wù)調(diào)度和數(shù)據(jù)分析。多任務(wù)并發(fā)處理：能夠同時處理至少5個實(shí)時數(shù)據(jù)流，支持無人機(jī)和無人船的協(xié)同作業(yè)。c)帶寬需求帶寬優(yōu)化：邊緣計算應(yīng)確保每個設(shè)備每秒處理數(shù)據(jù)量≥1MB，帶寬利用率應(yīng)控制在30%以下，以減少對中心服務(wù)器的依賴。數(shù)據(jù)傳輸要求：采用低延遲、高帶寬的通信協(xié)議，確保位置、狀態(tài)及環(huán)境數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸。d)快速決策邊緣計算使得無人系統(tǒng)能夠在本地快速分析數(shù)據(jù)并進(jìn)行決策，例如在檢測到障礙物時，立即調(diào)整飛行或航行路徑，避免碰撞。e)數(shù)據(jù)存儲本地存儲能力：邊緣設(shè)備應(yīng)具備≥1TB的存儲容量，確保實(shí)時數(shù)據(jù)的存儲與分析，并支持快速讀寫（讀寫延遲≤5ms）。f)分布式任務(wù)執(zhí)行多個無人系統(tǒng)可以并行處理不同的數(shù)據(jù)，進(jìn)一步提高作業(yè)效率。6.1.3安全性要求a)數(shù)據(jù)隱私保護(hù)所有處理的敏感數(shù)據(jù)應(yīng)在本地加密，使用AES-256加密算法以保護(hù)數(shù)據(jù)的機(jī)密性。數(shù)據(jù)在傳輸過程中應(yīng)使用SSL/TLS加密協(xié)議，確保信息傳遞的安全。b)訪問控制實(shí)施基于角色的訪問控制（RBAC確保只有授權(quán)人員可訪問敏感信息，所有操作需記錄日志以便6.1.4系統(tǒng)集成通信協(xié)議支持：邊緣計算節(jié)點(diǎn)需支持MQTT、HTTP/2、WebSocket等協(xié)議，以便于與無人機(jī)和無人船的實(shí)時數(shù)據(jù)交互。API接口：提供標(biāo)準(zhǔn)化API接口，以便于不同品牌和型號的無人系統(tǒng)集成。6.1.5性能監(jiān)測自動性能監(jiān)測：系統(tǒng)應(yīng)定期評估邊緣計算的響應(yīng)時間、處理能力、帶寬使用率和存儲性能，評估周期為每月一次。可視化展示：監(jiān)測結(jié)果以圖表形式展示，便于操作人員實(shí)時了解作業(yè)狀態(tài)。6.1.6故障處理機(jī)制故障檢測與恢復(fù)：邊緣設(shè)備需實(shí)時監(jiān)測自身狀態(tài)，自動檢測關(guān)鍵組件故障，并在故障發(fā)生時能夠自動切換至備用方案，確保作業(yè)不間斷。故障記錄：所有故障信息應(yīng)記錄，便于后續(xù)分析與改進(jìn)，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。T/FSTI0012—20256.2中間件的功能中間件是連接不同軟件組件和系統(tǒng)的中介軟件，能夠在無人系統(tǒng)中提供任務(wù)調(diào)度、數(shù)據(jù)整合和資源管理的功能。其核心目的是增強(qiáng)系統(tǒng)的互操作性和靈活性，其主要功能包括：6.2.1任務(wù)調(diào)度動態(tài)任務(wù)分配：中間件應(yīng)具備實(shí)時任務(wù)調(diào)度能力，根據(jù)環(huán)境變化、無人系統(tǒng)狀態(tài)及任務(wù)優(yōu)先級自動分配任務(wù)，確保資源的最優(yōu)利用。任務(wù)優(yōu)先級管理：中間件應(yīng)支持設(shè)定任務(wù)優(yōu)先級，以便在資源緊張時合理分配任務(wù)，確保關(guān)鍵任務(wù)得到及時處理。資源使用監(jiān)控：實(shí)時監(jiān)控每個無人系統(tǒng)的CPU、內(nèi)存和電池狀態(tài)，確保任務(wù)分配在資源限制內(nèi)。6.2.2數(shù)據(jù)整合標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)格式：中間件應(yīng)支持多種數(shù)據(jù)格式，以實(shí)現(xiàn)不同無人系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)有效解析和共享。實(shí)時數(shù)據(jù)融合：中間件應(yīng)整合來自不同傳感器的數(shù)據(jù)，采用數(shù)據(jù)融合算法，生成綜合信息，以提升決策的準(zhǔn)確性和實(shí)時性。數(shù)據(jù)聚合與分析：中間件應(yīng)實(shí)現(xiàn)從不同無人系統(tǒng)收集數(shù)據(jù)的功能，并進(jìn)行聚合。通過數(shù)據(jù)分析工具對聚合數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以提取關(guān)鍵信息。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與清洗：提供數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和清洗功能，確保整合后的數(shù)據(jù)符合分析要求。應(yīng)使用ETL（提取、轉(zhuǎn)換、加載）流程，將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)化格式。6.2.3資源管理資源監(jiān)控：中間件應(yīng)實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)資源的使用情況，包括計算能力、通信帶寬和電力消耗，確保資源的有效利用。動態(tài)調(diào)整：中間件應(yīng)根據(jù)實(shí)時數(shù)據(jù)和任務(wù)需求，自動調(diào)整資源分配策略，以優(yōu)化系統(tǒng)性能。資源調(diào)度策略：根據(jù)作業(yè)需求和資源狀態(tài)，中間件應(yīng)自動調(diào)整資源配置，以優(yōu)化系統(tǒng)性能。例如，在電量低于20%時，自動減少任務(wù)負(fù)載，確保無人系統(tǒng)能夠安全返回。6.2.4通信協(xié)調(diào)多協(xié)議支持：中間件應(yīng)支持多種通信協(xié)議，確保無人系統(tǒng)之間的高效數(shù)據(jù)傳輸與指令下達(dá)。高可用性通信：中間件應(yīng)具備冗余通信鏈路和動態(tài)路由功能，以提升通信的可靠性，確保在各種環(huán)境下均能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的通信。6.2.5狀態(tài)監(jiān)控與反饋實(shí)時狀態(tài)監(jiān)控：中間件應(yīng)持續(xù)監(jiān)測各無人系統(tǒng)的狀態(tài)，包括電量、位置、速度和任務(wù)進(jìn)度，提供可視化展示。反饋調(diào)整機(jī)制：中間件應(yīng)定期接收各無人系統(tǒng)的狀態(tài)反饋，根據(jù)反饋信息動態(tài)調(diào)整作業(yè)計劃，確保任務(wù)的靈活性與適應(yīng)性。6.2.6安全性管理數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)：中間件應(yīng)實(shí)施數(shù)據(jù)加密措施，保護(hù)數(shù)據(jù)傳輸過程中的機(jī)密性與完整性。訪問控制：中間件應(yīng)建立用戶權(quán)限管理機(jī)制，確保只有授權(quán)人員可以訪問和操作系統(tǒng)，并記錄所有操作日志。T/FSTI0012—20256.2.7適應(yīng)性與擴(kuò)展性模塊化設(shè)計：中間件應(yīng)采用模塊化架構(gòu)，允許功能模塊的靈活替換與擴(kuò)展，以適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的需求。兼容性測試：中間件應(yīng)在部署前進(jìn)行全面兼容性測試，確保與各種無人機(jī)和無人船的無縫集成。7協(xié)同方式與技術(shù)要求7.1不同無人系統(tǒng)的協(xié)同方式7.1.1信息共享實(shí)時數(shù)據(jù)共享：無人機(jī)和無人船應(yīng)通過高速通信網(wǎng)絡(luò)（如4G/5G、LoRa等）實(shí)時共享作業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)，包括位置、狀態(tài)、環(huán)境信息和任務(wù)進(jìn)度。數(shù)據(jù)格式：所有共享的數(shù)據(jù)應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)化格式（如JSON或XML確保不同系統(tǒng)之間的互操作性。環(huán)境信息整合：在作業(yè)過程中，無人船可以提供水下環(huán)境數(shù)據(jù)（如水深、溫度、渾濁度等而無人機(jī)則提供空中氣象信息（如風(fēng)速、氣溫、濕度），通過數(shù)據(jù)融合算法（如卡爾曼濾波）生成綜合的環(huán)境模型。7.1.2任務(wù)協(xié)作協(xié)同作業(yè)規(guī)劃：在開始作業(yè)之前，主控系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)任務(wù)需求和系統(tǒng)能力制定協(xié)同作業(yè)計劃，明確各個無人系統(tǒng)的角色和責(zé)任。任務(wù)分配：例如，指派無人機(jī)進(jìn)行區(qū)域勘測，同時讓無人船負(fù)責(zé)水下探測，確保作業(yè)效率最大化。動態(tài)調(diào)整：在作業(yè)過程中，主控系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)和反饋信息，動態(tài)調(diào)整任務(wù)分配。例如，在發(fā)現(xiàn)某一區(qū)域信號不佳時，系統(tǒng)可以臨時調(diào)整無人機(jī)的飛行路徑或無人船的航行方向。7.1.3路徑規(guī)劃與協(xié)調(diào)自主路徑規(guī)劃：無人機(jī)和無人船應(yīng)具備自主路徑規(guī)劃能力，根據(jù)預(yù)設(shè)的作業(yè)目標(biāo)和環(huán)境信息，自動生成最優(yōu)航行路徑。航行協(xié)同：在接近作業(yè)區(qū)域時，應(yīng)協(xié)調(diào)航行路徑，避免相互干擾，采用算法（如A*或Dijkstra算法）進(jìn)行路徑優(yōu)化和避障。7.2控制器交互方式7.2.1信號傳輸無線通信：無人機(jī)和無人船的控制器之間應(yīng)采用高效的無線通信協(xié)議（如MQTT、UDP等以實(shí)現(xiàn)快速、可靠的數(shù)據(jù)傳輸。通信延遲應(yīng)控制在50毫秒以內(nèi)。數(shù)據(jù)傳輸安全性：所有信號傳輸應(yīng)采用加密技術(shù)，確保數(shù)據(jù)的機(jī)密性和完整性，防止被非法截取或篡改。7.2.2指令下達(dá)指令格式：控制器之間的指令下達(dá)應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)化的指令格式，確保指令的明確性和可解析性。例如，指令應(yīng)包括任務(wù)類型、目標(biāo)位置、執(zhí)行時間等信息。指令優(yōu)先級：不同類型的指令應(yīng)設(shè)定優(yōu)先級，確保關(guān)鍵任務(wù)（如緊急避障）能夠迅速執(zhí)行。例如，關(guān)鍵指令的優(yōu)先級可設(shè)定為10，普通指令設(shè)定為5。T/FSTI0012—20257.2.3反饋機(jī)制狀態(tài)反饋：無人系統(tǒng)應(yīng)定期（宜每5秒）向主控系統(tǒng)反饋當(dāng)前狀態(tài)，包括電量、任務(wù)進(jìn)度、環(huán)境數(shù)據(jù)等，以便于主控系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。故障報告：在發(fā)生故障時，系統(tǒng)應(yīng)立即向主控系統(tǒng)報告故障信息，并提供故障類型和嚴(yán)重程度，以便采取相應(yīng)措施。7.2.4用戶接口人機(jī)交互界面：操作人員應(yīng)能夠通過直觀的用戶界面實(shí)時監(jiān)控?zé)o人系統(tǒng)的狀態(tài)、接收任務(wù)指令和反饋?zhàn)鳂I(yè)結(jié)果。界面應(yīng)顯示關(guān)鍵信息（如電量、任務(wù)狀態(tài)、環(huán)境數(shù)據(jù)等）并提供可視化支持。7.2.5冗余與容錯機(jī)制關(guān)鍵控制系統(tǒng)（包含但不限于導(dǎo)航、通信等）應(yīng)設(shè)計冗余機(jī)制，確保在出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)能夠無縫切換至備用方案。所有無人系統(tǒng)應(yīng)記錄故障狀態(tài)，以便后續(xù)分析和系統(tǒng)優(yōu)化。7.2.6環(huán)境適應(yīng)性要求無人機(jī)與無人船應(yīng)具備在多種氣象條件（如風(fēng)速、降雨、能見度等）下的作業(yè)能力，并具備自動監(jiān)測氣象條件的功能。系統(tǒng)需經(jīng)過環(huán)境適應(yīng)性測試，以確保在不同水域（如海洋、河流、湖泊等）環(huán)境下的穩(wěn)定性和可靠8協(xié)同效果評估8.1評估指標(biāo)評估協(xié)同效果應(yīng)基于以下關(guān)鍵指標(biāo)，確保作業(yè)的高效性和數(shù)據(jù)的可靠性。8.1.1數(shù)據(jù)采集精度定義：數(shù)據(jù)采集精度是指采集到的數(shù)據(jù)與真實(shí)值之間的接近程度。測量方法：使用高精度參考設(shè)備（如專業(yè)水深儀、氣象站）對比無人系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)，計算其相對要求：在使用北斗高精度定位時，定位誤差應(yīng)控制在5厘米以內(nèi)；對于環(huán)境數(shù)據(jù)（如溫度、濕度等相對誤差應(yīng)小于5%。8.1.2作業(yè)效率定義：作業(yè)效率是指完成任務(wù)所需的時間與資源使用的比率。測量方法：記錄每次作業(yè)的實(shí)際時間和消耗的資源（如電量、工作小時等），并計算作業(yè)效率。使用以下公式進(jìn)行計算：作業(yè)效率=任務(wù)完成量所用時間×資源消耗/任務(wù)完成量要求：作業(yè)效率應(yīng)至少達(dá)到80%，并與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，確保持續(xù)改進(jìn)。8.1.3任務(wù)完成率T/FSTI0012—2025定義：任務(wù)完成率是指在預(yù)定時間內(nèi)成功完成的任務(wù)數(shù)量與總?cè)蝿?wù)數(shù)量的比率。測量方法：在每次作業(yè)結(jié)束后，記錄成功完成的任務(wù)數(shù)量，并與計劃任務(wù)總數(shù)進(jìn)行對比。要求：任務(wù)完成率應(yīng)達(dá)到95%以上，以確保協(xié)同作業(yè)的有效性。8.1.4安全性指標(biāo)定義：安全性指標(biāo)是指在作業(yè)過程中未發(fā)生任何安全事故或故障的次數(shù)。測量方法：對每次作業(yè)進(jìn)行安全評估，記錄安全事件的發(fā)生情況。要求：在每次作業(yè)后應(yīng)進(jìn)行安全性評估，確保安全事件發(fā)生率為0。8.1.5用戶滿意度定義：用戶滿意度是指操作人員對協(xié)同作業(yè)的滿意程度。測量方法：通過問卷調(diào)查或訪談的方式收集用戶反饋，使用1-5分制進(jìn)行評分。要求：用戶滿意度評分應(yīng)達(dá)到4分以上，以確保操作人員對系統(tǒng)和流程的認(rèn)可。8.2評估方法評估協(xié)同效果的方法包括實(shí)地測試和模擬評估，具體步驟如下：8.2.1實(shí)地測試測試準(zhǔn)備：在特定的海域選擇測試區(qū)域，確保區(qū)域內(nèi)的環(huán)境條件符合預(yù)設(shè)要求（如風(fēng)速、波浪等）。確保所有無人機(jī)和無人船的設(shè)備正常運(yùn)行，且已完成必要的校準(zhǔn)。測試過程：進(jìn)行實(shí)際作業(yè)任務(wù)，例如海洋測繪或環(huán)境監(jiān)測，記錄任務(wù)的每個環(huán)節(jié)，包括起飛、航行、數(shù)據(jù)采集和返回等時間。實(shí)時監(jiān)控數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性，使用參考設(shè)備進(jìn)行對比，以驗(yàn)證數(shù)據(jù)的精度。數(shù)據(jù)記錄：詳細(xì)記錄各項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)據(jù)，包括實(shí)際數(shù)據(jù)采集精度、作業(yè)時間、資源消耗和任務(wù)完成情況。測試結(jié)束后，進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與分析。8.2.2模擬評估評估準(zhǔn)備：使用仿真軟構(gòu)建虛擬環(huán)境，設(shè)置模擬參數(shù)（如風(fēng)速、流速、障礙物分布等）。評估過程：在模擬環(huán)境中運(yùn)行無人機(jī)和無人船的協(xié)同作業(yè)任務(wù)，記錄任務(wù)執(zhí)行過程中的各項(xiàng)性能指標(biāo)。通過對比模擬數(shù)據(jù)與實(shí)地測試數(shù)據(jù)，分析協(xié)同作業(yè)的有效性和潛在改進(jìn)點(diǎn)。結(jié)果分析：根據(jù)模擬評估結(jié)果，應(yīng)用統(tǒng)計分析方法（如方差分析、回歸分析）對不同參數(shù)對作業(yè)效果的影響進(jìn)行深入研究，優(yōu)化作業(yè)策略。8.2.3數(shù)據(jù)分析與報告編制數(shù)據(jù)整合：將實(shí)地測試和模擬評估的結(jié)果進(jìn)行整合，形成全面的評估數(shù)據(jù)集。報告編制：根據(jù)評估結(jié)果，編制綜合評估報告，內(nèi)容應(yīng)包括各項(xiàng)指標(biāo)的實(shí)際數(shù)據(jù)、對比分析、存在的問題和改進(jìn)建議。報告應(yīng)提供數(shù)據(jù)可視化圖表，便于相關(guān)人員快速理解評估結(jié)果，并據(jù)此進(jìn)行后續(xù)決8.2.4后續(xù)改進(jìn)措施持續(xù)改進(jìn)：根據(jù)評估結(jié)果和用戶反饋，制定后續(xù)改進(jìn)措施，針對數(shù)據(jù)采集、作業(yè)效率和用戶滿意度等方面進(jìn)行優(yōu)化，確保不斷提升協(xié)同作業(yè)的效果。T/FSTI0012—20259安全注意事項(xiàng)9.1法規(guī)遵循合規(guī)性要求：所有作業(yè)應(yīng)確保符合當(dāng)?shù)睾蛧业姆煞ㄒ?guī)，包括但不限于航空、航海、環(huán)境保護(hù)等相關(guān)法律。特別注意以下法規(guī)：航空法規(guī)：確保無人機(jī)的飛行高度、空域使用和操作程序符合民航總局的規(guī)定。水域管理法規(guī)：遵循地方水域管理部門的相關(guān)規(guī)定，確保無人船的航行安全。許可證要求：所有操作人員需持有有效的操作許可證，確保其具備必要的