無人機(jī)協(xié)同作業(yè)協(xié)調(diào)規(guī)程一、概述

無人機(jī)協(xié)同作業(yè)協(xié)調(diào)規(guī)程旨在規(guī)范多架無人機(jī)在執(zhí)行任務(wù)時的行為標(biāo)準(zhǔn)、通信機(jī)制和操作流程，確保作業(yè)效率、安全性和可靠性。本規(guī)程適用于測繪、巡檢、物流等場景下的多無人機(jī)協(xié)同作業(yè)，通過明確的協(xié)調(diào)機(jī)制，避免碰撞、干擾和任務(wù)沖突。

二、基本原則

（一）安全第一

1.所有無人機(jī)操作必須符合空域管理規(guī)定，避開禁飛區(qū)、人群密集區(qū)等敏感區(qū)域。

2.協(xié)同作業(yè)前需進(jìn)行空域掃描，確認(rèn)無其他飛行器干擾。

3.設(shè)定應(yīng)急返航和緊急停止預(yù)案，確保單架無人機(jī)故障時能及時退出任務(wù)。

（二）通信保障

1.所有無人機(jī)需配備可靠的通信鏈路，支持實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸和指令同步。

2.采用統(tǒng)一的通信頻率或動態(tài)頻段分配機(jī)制，減少信號干擾。

3.每架無人機(jī)需有唯一識別碼，便于任務(wù)分配和狀態(tài)監(jiān)控。

（三）任務(wù)分配與協(xié)同

1.主控端根據(jù)任務(wù)需求，將整體作業(yè)區(qū)域劃分為子區(qū)域，分配給不同無人機(jī)。

2.無人機(jī)之間需實(shí)時共享位置、速度和作業(yè)進(jìn)度，避免重疊作業(yè)。

3.當(dāng)兩架無人機(jī)接近臨界距離時，自動觸發(fā)避讓程序或暫停部分任務(wù)。

三、操作流程

（一）作業(yè)前準(zhǔn)備

1.檢查無人機(jī)硬件狀態(tài)：電池電量（建議不低于80%）、傳感器校準(zhǔn)、載具負(fù)載平衡。

2.通過地面站規(guī)劃作業(yè)路線，設(shè)定協(xié)同參數(shù)（如飛行高度、隊形間距）。

3.確認(rèn)所有無人機(jī)與主控端建立連接，測試通信延遲（示例：延遲≤50ms）。

（二）協(xié)同飛行階段

1.主控端發(fā)布初始指令，包括起飛順序、區(qū)域分配和時間節(jié)點(diǎn)。

2.無人機(jī)按預(yù)定隊形（如V形、行列式）飛行，保持固定間距（示例：5-10米）。

3.實(shí)時監(jiān)控每架無人機(jī)的續(xù)航時間（示例：典型載荷下單架續(xù)航≥30分鐘）。

（三）任務(wù)中動態(tài)調(diào)整

1.當(dāng)某架無人機(jī)電量低于20%時，自動觸發(fā)返航或切換至備用無人機(jī)。

2.如遇突發(fā)障礙物，無人機(jī)需執(zhí)行預(yù)設(shè)避障算法，并立即向主控端報告。

3.主控端可根據(jù)實(shí)時反饋，動態(tài)調(diào)整剩余無人機(jī)的任務(wù)分配。

（四）作業(yè)后收尾

1.所有無人機(jī)完成指定區(qū)域作業(yè)后，按順序降落，避免地面擁堵。

2.匯總每架無人機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸日志，檢查任務(wù)完成度（示例：覆蓋率≥95%）。

3.關(guān)閉通信鏈路，進(jìn)行設(shè)備維護(hù)記錄，更新協(xié)同作業(yè)報告。

四、注意事項

（一）環(huán)境適應(yīng)性

1.高速流動區(qū)域（如風(fēng)力＞5級）需降低協(xié)同密度，增加安全距離。

2.光照復(fù)雜場景（如強(qiáng)反光地面）需調(diào)整相機(jī)曝光參數(shù)，避免定位誤差。

（二）數(shù)據(jù)同步

1.所有無人機(jī)需在協(xié)同前校準(zhǔn)時間戳，確保位置數(shù)據(jù)同步精度（示例：誤差≤1米）。

2.關(guān)鍵數(shù)據(jù)（如測繪點(diǎn)云）需采用冗余傳輸，避免單點(diǎn)故障導(dǎo)致信息丟失。

（三）人員職責(zé)

1.主控操作員需具備協(xié)同作業(yè)資質(zhì)，熟悉應(yīng)急預(yù)案。

2.地面輔助人員負(fù)責(zé)設(shè)備檢查和空域觀察，及時干預(yù)異常情況。

五、附錄

（一）術(shù)語解釋

-協(xié)同密度：單位面積內(nèi)無人機(jī)數(shù)量（示例：≤2架/平方公里）。

-臨界距離：兩架無人機(jī)觸發(fā)避讓程序的最小間隔（示例：≤15米）。

（二）示例場景應(yīng)用

1.測繪場景：4架無人機(jī)采用菱形隊形，分別負(fù)責(zé)四個象限數(shù)據(jù)采集。

2.巡檢場景：2架無人機(jī)交替飛行，單架負(fù)責(zé)50%區(qū)域，實(shí)時交叉驗證異常點(diǎn)。

**一、概述**

無人機(jī)協(xié)同作業(yè)協(xié)調(diào)規(guī)程旨在規(guī)范多架無人機(jī)在執(zhí)行任務(wù)時的行為標(biāo)準(zhǔn)、通信機(jī)制和操作流程，確保作業(yè)效率、安全性和可靠性。本規(guī)程適用于測繪、巡檢、物流等場景下的多無人機(jī)協(xié)同作業(yè)，通過明確的協(xié)調(diào)機(jī)制，避免碰撞、干擾和任務(wù)沖突。其核心目標(biāo)在于最大化任務(wù)覆蓋率和數(shù)據(jù)完整性，同時最小化資源消耗和操作風(fēng)險。本規(guī)程作為標(biāo)準(zhǔn)操作指南，需對所有參與協(xié)同作業(yè)的人員進(jìn)行培訓(xùn)，并定期進(jìn)行演練以檢驗其有效性。

**二、基本原則**

（一）安全第一

1.所有無人機(jī)操作必須符合空域管理規(guī)定，避開禁飛區(qū)、人群密集區(qū)、電磁干擾強(qiáng)區(qū)域、低空障礙物密集區(qū)等敏感區(qū)域。操作前必須通過官方渠道查詢并確認(rèn)空域可用性。

2.協(xié)同作業(yè)前需進(jìn)行空域掃描，確認(rèn)無其他飛行器或大型固定翼障礙物干擾。使用雷達(dá)或?qū)I(yè)掃描設(shè)備探測潛在的沖突風(fēng)險。

3.設(shè)定應(yīng)急返航和緊急停止預(yù)案，確保單架無人機(jī)故障（如信號丟失、電池嚴(yán)重不足、失控）時能及時退出任務(wù)，并通知其他無人機(jī)調(diào)整隊形或路徑。所有無人機(jī)應(yīng)配備可靠的地標(biāo)返航或羅盤返航功能。

（二）通信保障

1.所有無人機(jī)需配備可靠的通信鏈路，支持實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸和指令同步。優(yōu)先使用專用頻段或數(shù)字?jǐn)U頻通信系統(tǒng)，減少信號干擾。建立主從通信架構(gòu)，主控端負(fù)責(zé)統(tǒng)一調(diào)度，從機(jī)負(fù)責(zé)區(qū)域性信息交互。

2.采用統(tǒng)一的通信頻率或動態(tài)頻段分配機(jī)制，根據(jù)作業(yè)環(huán)境和需求，通過協(xié)議設(shè)定共享頻率或自動掃描可用頻段。使用跳頻技術(shù)或加密通信增強(qiáng)抗干擾能力。

3.每架無人機(jī)需有唯一識別碼（如設(shè)備編號、MAC地址或預(yù)設(shè)呼號），便于任務(wù)分配和狀態(tài)監(jiān)控。主控端應(yīng)實(shí)時顯示每架無人機(jī)的ID、位置、速度、狀態(tài)（飛行、懸停、待命、返航）和通信質(zhì)量指示。

（三）任務(wù)分配與協(xié)同

1.主控端根據(jù)任務(wù)需求，將整體作業(yè)區(qū)域劃分為子區(qū)域，分配給不同無人機(jī)。劃分時應(yīng)考慮無人機(jī)的續(xù)航能力、傳感器范圍、作業(yè)效率要求以及可能的障礙物分布?？墒褂镁W(wǎng)格劃分、圓形覆蓋或自定義路徑規(guī)劃方法。

2.無人機(jī)之間需實(shí)時共享位置、速度、航向、電池狀態(tài)和作業(yè)進(jìn)度，避免重疊作業(yè)。通過預(yù)設(shè)的協(xié)同協(xié)議（如基于時間分區(qū)、空域分割或動態(tài)避讓算法）實(shí)現(xiàn)。例如，設(shè)定最小垂直間隔（示例：≥15米）和水平間隔（示例：≥30米）。

3.當(dāng)兩架無人機(jī)接近臨界距離時，自動觸發(fā)避讓程序或暫停部分任務(wù)。避讓程序應(yīng)包括側(cè)向移動、高度調(diào)整或臨時停止，并優(yōu)先保證不發(fā)生碰撞。避讓決策可由單架無人機(jī)基于傳感器數(shù)據(jù)自主執(zhí)行，或由主控端統(tǒng)一指令。

**三、操作流程**

（一）作業(yè)前準(zhǔn)備

1.檢查無人機(jī)硬件狀態(tài)：

(1)電池電量：確保所有無人機(jī)電池電量符合任務(wù)要求（建議不低于80%），進(jìn)行預(yù)充或更換滿電電池。

(2)傳感器校準(zhǔn)：檢查并校準(zhǔn)IMU（慣性測量單元）、GPS/GNSS接收器、相機(jī)云臺等關(guān)鍵傳感器，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

(3)載具負(fù)載平衡：檢查掛載設(shè)備（如相機(jī)、傳感器）是否牢固，評估重量分布是否均衡，確保飛行穩(wěn)定。

2.通過地面站規(guī)劃作業(yè)路線：

(1)設(shè)定協(xié)同參數(shù)：輸入作業(yè)區(qū)域邊界、飛行高度（示例：50-150米，根據(jù)法規(guī)和任務(wù)需求）、隊形間距（示例：5-10米）、飛行速度（示例：5-10米/秒）等參數(shù)。

(2)設(shè)計協(xié)同模式：選擇合適的協(xié)同隊形（如V形、楔形、編隊飛行）或覆蓋模式（如平行掃描、螺旋上升），并設(shè)定無人機(jī)間的相對位置關(guān)系和通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

3.確認(rèn)所有無人機(jī)與主控端建立連接：

(1)檢查連接穩(wěn)定性：確保每架無人機(jī)都能穩(wěn)定連接到主控端或中繼站，測試信號強(qiáng)度和延遲（示例：延遲≤50ms）。

(2)同步時間戳：通過NTP或主控端廣播，確保所有無人機(jī)的系統(tǒng)時間同步，為協(xié)同作業(yè)提供時間基準(zhǔn)。

（二）協(xié)同飛行階段

1.主控端發(fā)布初始指令：

(1)發(fā)起起飛：按預(yù)設(shè)順序或同時指令無人機(jī)起飛至指定懸停高度。

(2)分配任務(wù)：根據(jù)規(guī)劃，將區(qū)域分配給各無人機(jī)，并明確起始點(diǎn)、飛行路徑和作業(yè)要求。指令應(yīng)包含目標(biāo)區(qū)域的地理坐標(biāo)、邊界框或詳細(xì)路徑點(diǎn)。

2.無人機(jī)按預(yù)定隊形飛行：

(1)保持隊形：根據(jù)指令，無人機(jī)自動調(diào)整相對位置和航向，維持預(yù)定隊形（如V形領(lǐng)航機(jī)與跟隨機(jī)保持角度和距離，編隊機(jī)保持橫向間距）。

(2)路徑跟蹤：各無人機(jī)精確跟蹤分配的路徑點(diǎn)或虛擬參考點(diǎn)，保持速度和航向穩(wěn)定。

3.實(shí)時監(jiān)控每架無人機(jī)的續(xù)航時間：

(1)電池監(jiān)控：主控端實(shí)時顯示每架無人機(jī)的剩余飛行時間（基于當(dāng)前速度、高度和剩余電量估算），示例：典型載荷下單架續(xù)航≥30分鐘。

(2)續(xù)航預(yù)警：設(shè)定低電量閾值（示例：20%），當(dāng)無人機(jī)電量低于閾值時，自動觸發(fā)低電量警報，并執(zhí)行預(yù)設(shè)動作（如返航、懸停等待指令）。

（三）任務(wù)中動態(tài)調(diào)整

1.處理低電量情況：

(1)自動返航：低電量無人機(jī)接收到返航指令后，自動脫離協(xié)同隊形，執(zhí)行返航程序飛往指定降落點(diǎn)。

(2)切換任務(wù)：主控端重新規(guī)劃剩余無人機(jī)的任務(wù)，覆蓋低電量無人機(jī)原定區(qū)域，或調(diào)整整體作業(yè)計劃。

2.應(yīng)對突發(fā)障礙物：

(1)傳感器探測：無人機(jī)利用前視攝像頭、激光雷達(dá)（LiDAR）或毫米波雷達(dá)探測前方障礙物。

(2)避障決策：基于傳感器數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)避障算法（如人工勢場法、向量場直方圖法），計算安全路徑。優(yōu)先選擇側(cè)向避讓或高度調(diào)整。

(3)狀態(tài)上報：執(zhí)行避障動作的無人機(jī)立即向主控端報告障礙物信息（類型、距離、位置）和自身狀態(tài)。

3.動態(tài)任務(wù)分配調(diào)整：

(1)實(shí)時反饋：主控端收集各無人機(jī)的作業(yè)進(jìn)度、數(shù)據(jù)質(zhì)量反饋（如圖像清晰度、點(diǎn)云密度）和當(dāng)前狀態(tài)。

(2)優(yōu)化調(diào)度：根據(jù)反饋，主控端可動態(tài)調(diào)整任務(wù)優(yōu)先級，重新分配部分區(qū)域給效率更高或狀態(tài)更好的無人機(jī)，或暫時中止部分非關(guān)鍵任務(wù)以支援受阻區(qū)域。

（四）作業(yè)后收尾

1.按順序降落：

(1)完成任務(wù)：各無人機(jī)確認(rèn)自身任務(wù)完成（如區(qū)域覆蓋率達(dá)標(biāo)、數(shù)據(jù)傳輸完畢）后，向主控端報告。

(2)降落指令：主控端根據(jù)預(yù)設(shè)順序或剩余電量情況，依次發(fā)出降落指令。無人機(jī)按指令飛抵指定著陸區(qū)或自動降落點(diǎn)。

2.數(shù)據(jù)匯總與檢查：

(1)傳輸日志：無人機(jī)降落前或后，將作業(yè)日志、影像數(shù)據(jù)、點(diǎn)云數(shù)據(jù)等通過無線或有線方式傳輸至數(shù)據(jù)管理服務(wù)器。

(2)完成度檢查：主控端或后臺軟件自動檢查任務(wù)完成度（示例：覆蓋率≥95%）、數(shù)據(jù)完整性及關(guān)鍵信息提取的初步結(jié)果。

3.設(shè)備維護(hù)與記錄：

(1)關(guān)閉通信：確認(rèn)所有數(shù)據(jù)傳輸完成后，關(guān)閉無人機(jī)與地面站、中繼站的通信鏈路。

(2)維護(hù)記錄：記錄本次協(xié)同作業(yè)的無人機(jī)編號、使用時間、飛行時長、電量消耗、遇到的問題及處理方法、數(shù)據(jù)量等，存檔備查。

(3)更新報告：撰寫協(xié)同作業(yè)總結(jié)報告，包含任務(wù)概述、執(zhí)行情況、效率評估、存在問題及改進(jìn)建議。

**四、注意事項**

（一）環(huán)境適應(yīng)性

1.高速流動區(qū)域：

(1)降低密度：在風(fēng)道、水流湍急或氣流不穩(wěn)定區(qū)域，增加無人機(jī)間的安全距離（示例：≥50米），減少隊形密度。

(2)速度限制：適當(dāng)降低飛行速度（示例：≤5米/秒），以增強(qiáng)對風(fēng)擾動的抵抗能力。

2.光照復(fù)雜場景：

(1)參數(shù)調(diào)整：針對強(qiáng)反光地面（如水面、金屬表面），調(diào)整相機(jī)曝光補(bǔ)償、增益和HDR（高動態(tài)范圍）設(shè)置，避免過曝或欠曝。

(2)傳感器校準(zhǔn)：確保IMU和GPS/GNSS在復(fù)雜光照下仍能穩(wěn)定工作，必要時進(jìn)行額外校準(zhǔn)。

（二）數(shù)據(jù)同步

1.時間戳校準(zhǔn)：

(1)精確同步：在協(xié)同作業(yè)開始前，使用主控端或外部時間源（如GPS時間）對所有無人機(jī)的時間系統(tǒng)進(jìn)行精確同步，確保位置、速度和事件記錄的時間基準(zhǔn)一致。

(2)檢查誤差：作業(yè)中可通過已知地標(biāo)或相對距離測量，檢查無人機(jī)間的相對時間同步精度（示例：誤差≤50ms）。

2.冗余傳輸機(jī)制：

(1)數(shù)據(jù)備份：關(guān)鍵數(shù)據(jù)（如高精度測繪點(diǎn)云、結(jié)構(gòu)化視頻分析結(jié)果）應(yīng)采用雙通道或多通道傳輸，即同時發(fā)送到主控端和本地存儲。

(2)故障切換：若主通信鏈路中斷，無人機(jī)應(yīng)能自動切換到備用通信鏈路或存儲本地數(shù)據(jù)，待恢復(fù)后上傳。

（三）人員職責(zé)

1.主控操作員：

(1)資質(zhì)要求：操作員需經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，熟悉協(xié)同作業(yè)流程、應(yīng)急預(yù)案、無人機(jī)操作手冊和通信協(xié)議。

(2)監(jiān)控職責(zé)：全程監(jiān)控所有無人機(jī)的狀態(tài)、位置、通信鏈路和作業(yè)進(jìn)度，及時發(fā)現(xiàn)并處理異常情況。

(3)指令發(fā)布：準(zhǔn)確、及時地發(fā)布起飛、任務(wù)分配、調(diào)整、返航等指令，并確認(rèn)指令執(zhí)行情況。

2.地面輔助人員：

(1)設(shè)備支持：負(fù)責(zé)無人機(jī)的日常維護(hù)、充電、檢查，確保設(shè)備處于良好狀態(tài)。

(2)環(huán)境觀察：在作業(yè)區(qū)域附近擔(dān)任觀察員，使用目視或輔助設(shè)備（如望遠(yuǎn)鏡、地面站屏幕）監(jiān)控?zé)o人機(jī)飛行狀態(tài)和周邊環(huán)境，提供實(shí)時反饋。

(3)應(yīng)急干預(yù)：在操作員無法及時處理或出現(xiàn)緊急情況時，協(xié)助執(zhí)行地面應(yīng)急程序（如手動回收、設(shè)置警示標(biāo)志）。

**五、附錄**

（一）術(shù)語解釋

-協(xié)同密度：單位面積內(nèi)無人機(jī)數(shù)量（示例：≤2架/平方公里）。指在特定空域和時間段內(nèi)，同時執(zhí)行協(xié)同任務(wù)的無人機(jī)數(shù)量。

-臨界距離：兩架無人機(jī)觸發(fā)避讓程序或系統(tǒng)自動進(jìn)行安全規(guī)避動作的最小間隔（示例：≤15米）。該距離需根據(jù)無人機(jī)尺寸、重量、飛行速度及傳感器性能進(jìn)行評估和設(shè)定。

-主控端：在協(xié)同作業(yè)中，負(fù)責(zé)任務(wù)規(guī)劃、指令發(fā)布、狀態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)管理的中央控制系統(tǒng)或地面站。

-從機(jī)：在協(xié)同作業(yè)中，接收主控端指令并執(zhí)行具體任務(wù)的無人機(jī)。

-覆蓋率：無人機(jī)協(xié)同作業(yè)系統(tǒng)完成指定區(qū)域任務(wù)的比例（示例：≥95%）。通常以地面像元或三維空間點(diǎn)云的覆蓋程度來衡量。

（二）示例場景應(yīng)用

1.大面積測繪場景：

(1)預(yù)設(shè)模式：采用“虛擬網(wǎng)格+蛇形覆蓋”模式。設(shè)定4-6架無人機(jī)，將區(qū)域劃分為等間距的網(wǎng)格，每架無人機(jī)負(fù)責(zé)2-3條平行的測線，采用蛇形飛行路徑相互接續(xù)，確保無覆蓋盲區(qū)。

(2)參數(shù)設(shè)定：飛行高度100米，測線間距20米，旁向重疊率50%，相機(jī)曝光時間50ms，IMU采樣率100Hz。

(3)協(xié)同流程：主控端分配測線，無人機(jī)按隊形（2架在前，2架在后或左右并列）沿測線飛行，實(shí)時共享位置避免重疊，使用差分GPS（如果可用）提高定位精度。

2.管線巡檢場景：

(1)預(yù)設(shè)模式：采用“雙線跟蹤+側(cè)向掃描”模式。設(shè)定2架主無人機(jī)沿管線中心線飛行（主線），另配2-3架無人機(jī)在主線側(cè)方一定距離（示例：5米）進(jìn)行同步掃描（側(cè)線）。

(2)參數(shù)設(shè)定：主線飛行高度50米，速度8米/秒；側(cè)線飛行高度45米，速度7米/秒，相機(jī)傾斜角度調(diào)整以覆蓋管線及周邊區(qū)域。

(3)協(xié)同流程：主線無人機(jī)負(fù)責(zé)管線中心區(qū)域的高清影像采集，側(cè)線無人機(jī)負(fù)責(zé)管線附屬設(shè)施（如閥門、支撐結(jié)構(gòu)）的補(bǔ)充拍攝。無人機(jī)間保持固定橫向距離，通過主控端指令同步拍攝關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)（如閥門處）。如發(fā)現(xiàn)異常，側(cè)線無人機(jī)可自主懸停拍攝或通知主線無人機(jī)調(diào)整路徑靠近。

一、概述

無人機(jī)協(xié)同作業(yè)協(xié)調(diào)規(guī)程旨在規(guī)范多架無人機(jī)在執(zhí)行任務(wù)時的行為標(biāo)準(zhǔn)、通信機(jī)制和操作流程，確保作業(yè)效率、安全性和可靠性。本規(guī)程適用于測繪、巡檢、物流等場景下的多無人機(jī)協(xié)同作業(yè)，通過明確的協(xié)調(diào)機(jī)制，避免碰撞、干擾和任務(wù)沖突。

二、基本原則

（一）安全第一

1.所有無人機(jī)操作必須符合空域管理規(guī)定，避開禁飛區(qū)、人群密集區(qū)等敏感區(qū)域。

2.協(xié)同作業(yè)前需進(jìn)行空域掃描，確認(rèn)無其他飛行器干擾。

3.設(shè)定應(yīng)急返航和緊急停止預(yù)案，確保單架無人機(jī)故障時能及時退出任務(wù)。

（二）通信保障

1.所有無人機(jī)需配備可靠的通信鏈路，支持實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸和指令同步。

2.采用統(tǒng)一的通信頻率或動態(tài)頻段分配機(jī)制，減少信號干擾。

3.每架無人機(jī)需有唯一識別碼，便于任務(wù)分配和狀態(tài)監(jiān)控。

（三）任務(wù)分配與協(xié)同

1.主控端根據(jù)任務(wù)需求，將整體作業(yè)區(qū)域劃分為子區(qū)域，分配給不同無人機(jī)。

2.無人機(jī)之間需實(shí)時共享位置、速度和作業(yè)進(jìn)度，避免重疊作業(yè)。

3.當(dāng)兩架無人機(jī)接近臨界距離時，自動觸發(fā)避讓程序或暫停部分任務(wù)。

三、操作流程

（一）作業(yè)前準(zhǔn)備

1.檢查無人機(jī)硬件狀態(tài)：電池電量（建議不低于80%）、傳感器校準(zhǔn)、載具負(fù)載平衡。

2.通過地面站規(guī)劃作業(yè)路線，設(shè)定協(xié)同參數(shù)（如飛行高度、隊形間距）。

3.確認(rèn)所有無人機(jī)與主控端建立連接，測試通信延遲（示例：延遲≤50ms）。

（二）協(xié)同飛行階段

1.主控端發(fā)布初始指令，包括起飛順序、區(qū)域分配和時間節(jié)點(diǎn)。

2.無人機(jī)按預(yù)定隊形（如V形、行列式）飛行，保持固定間距（示例：5-10米）。

3.實(shí)時監(jiān)控每架無人機(jī)的續(xù)航時間（示例：典型載荷下單架續(xù)航≥30分鐘）。

（三）任務(wù)中動態(tài)調(diào)整

1.當(dāng)某架無人機(jī)電量低于20%時，自動觸發(fā)返航或切換至備用無人機(jī)。

2.如遇突發(fā)障礙物，無人機(jī)需執(zhí)行預(yù)設(shè)避障算法，并立即向主控端報告。

3.主控端可根據(jù)實(shí)時反饋，動態(tài)調(diào)整剩余無人機(jī)的任務(wù)分配。

（四）作業(yè)后收尾

1.所有無人機(jī)完成指定區(qū)域作業(yè)后，按順序降落，避免地面擁堵。

2.匯總每架無人機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸日志，檢查任務(wù)完成度（示例：覆蓋率≥95%）。

3.關(guān)閉通信鏈路，進(jìn)行設(shè)備維護(hù)記錄，更新協(xié)同作業(yè)報告。

四、注意事項

（一）環(huán)境適應(yīng)性

1.高速流動區(qū)域（如風(fēng)力＞5級）需降低協(xié)同密度，增加安全距離。

2.光照復(fù)雜場景（如強(qiáng)反光地面）需調(diào)整相機(jī)曝光參數(shù)，避免定位誤差。

（二）數(shù)據(jù)同步

1.所有無人機(jī)需在協(xié)同前校準(zhǔn)時間戳，確保位置數(shù)據(jù)同步精度（示例：誤差≤1米）。

2.關(guān)鍵數(shù)據(jù)（如測繪點(diǎn)云）需采用冗余傳輸，避免單點(diǎn)故障導(dǎo)致信息丟失。

（三）人員職責(zé)

1.主控操作員需具備協(xié)同作業(yè)資質(zhì)，熟悉應(yīng)急預(yù)案。

2.地面輔助人員負(fù)責(zé)設(shè)備檢查和空域觀察，及時干預(yù)異常情況。

五、附錄

（一）術(shù)語解釋

-協(xié)同密度：單位面積內(nèi)無人機(jī)數(shù)量（示例：≤2架/平方公里）。

-臨界距離：兩架無人機(jī)觸發(fā)避讓程序的最小間隔（示例：≤15米）。

（二）示例場景應(yīng)用

1.測繪場景：4架無人機(jī)采用菱形隊形，分別負(fù)責(zé)四個象限數(shù)據(jù)采集。

2.巡檢場景：2架無人機(jī)交替飛行，單架負(fù)責(zé)50%區(qū)域，實(shí)時交叉驗證異常點(diǎn)。

**一、概述**

無人機(jī)協(xié)同作業(yè)協(xié)調(diào)規(guī)程旨在規(guī)范多架無人機(jī)在執(zhí)行任務(wù)時的行為標(biāo)準(zhǔn)、通信機(jī)制和操作流程，確保作業(yè)效率、安全性和可靠性。本規(guī)程適用于測繪、巡檢、物流等場景下的多無人機(jī)協(xié)同作業(yè)，通過明確的協(xié)調(diào)機(jī)制，避免碰撞、干擾和任務(wù)沖突。其核心目標(biāo)在于最大化任務(wù)覆蓋率和數(shù)據(jù)完整性，同時最小化資源消耗和操作風(fēng)險。本規(guī)程作為標(biāo)準(zhǔn)操作指南，需對所有參與協(xié)同作業(yè)的人員進(jìn)行培訓(xùn)，并定期進(jìn)行演練以檢驗其有效性。

**二、基本原則**

（一）安全第一

1.所有無人機(jī)操作必須符合空域管理規(guī)定，避開禁飛區(qū)、人群密集區(qū)、電磁干擾強(qiáng)區(qū)域、低空障礙物密集區(qū)等敏感區(qū)域。操作前必須通過官方渠道查詢并確認(rèn)空域可用性。

2.協(xié)同作業(yè)前需進(jìn)行空域掃描，確認(rèn)無其他飛行器或大型固定翼障礙物干擾。使用雷達(dá)或?qū)I(yè)掃描設(shè)備探測潛在的沖突風(fēng)險。

3.設(shè)定應(yīng)急返航和緊急停止預(yù)案，確保單架無人機(jī)故障（如信號丟失、電池嚴(yán)重不足、失控）時能及時退出任務(wù)，并通知其他無人機(jī)調(diào)整隊形或路徑。所有無人機(jī)應(yīng)配備可靠的地標(biāo)返航或羅盤返航功能。

（二）通信保障

1.所有無人機(jī)需配備可靠的通信鏈路，支持實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸和指令同步。優(yōu)先使用專用頻段或數(shù)字?jǐn)U頻通信系統(tǒng)，減少信號干擾。建立主從通信架構(gòu)，主控端負(fù)責(zé)統(tǒng)一調(diào)度，從機(jī)負(fù)責(zé)區(qū)域性信息交互。

2.采用統(tǒng)一的通信頻率或動態(tài)頻段分配機(jī)制，根據(jù)作業(yè)環(huán)境和需求，通過協(xié)議設(shè)定共享頻率或自動掃描可用頻段。使用跳頻技術(shù)或加密通信增強(qiáng)抗干擾能力。

3.每架無人機(jī)需有唯一識別碼（如設(shè)備編號、MAC地址或預(yù)設(shè)呼號），便于任務(wù)分配和狀態(tài)監(jiān)控。主控端應(yīng)實(shí)時顯示每架無人機(jī)的ID、位置、速度、狀態(tài)（飛行、懸停、待命、返航）和通信質(zhì)量指示。

（三）任務(wù)分配與協(xié)同

1.主控端根據(jù)任務(wù)需求，將整體作業(yè)區(qū)域劃分為子區(qū)域，分配給不同無人機(jī)。劃分時應(yīng)考慮無人機(jī)的續(xù)航能力、傳感器范圍、作業(yè)效率要求以及可能的障礙物分布。可使用網(wǎng)格劃分、圓形覆蓋或自定義路徑規(guī)劃方法。

2.無人機(jī)之間需實(shí)時共享位置、速度、航向、電池狀態(tài)和作業(yè)進(jìn)度，避免重疊作業(yè)。通過預(yù)設(shè)的協(xié)同協(xié)議（如基于時間分區(qū)、空域分割或動態(tài)避讓算法）實(shí)現(xiàn)。例如，設(shè)定最小垂直間隔（示例：≥15米）和水平間隔（示例：≥30米）。

3.當(dāng)兩架無人機(jī)接近臨界距離時，自動觸發(fā)避讓程序或暫停部分任務(wù)。避讓程序應(yīng)包括側(cè)向移動、高度調(diào)整或臨時停止，并優(yōu)先保證不發(fā)生碰撞。避讓決策可由單架無人機(jī)基于傳感器數(shù)據(jù)自主執(zhí)行，或由主控端統(tǒng)一指令。

**三、操作流程**

（一）作業(yè)前準(zhǔn)備

1.檢查無人機(jī)硬件狀態(tài)：

(1)電池電量：確保所有無人機(jī)電池電量符合任務(wù)要求（建議不低于80%），進(jìn)行預(yù)充或更換滿電電池。

(2)傳感器校準(zhǔn)：檢查并校準(zhǔn)IMU（慣性測量單元）、GPS/GNSS接收器、相機(jī)云臺等關(guān)鍵傳感器，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

(3)載具負(fù)載平衡：檢查掛載設(shè)備（如相機(jī)、傳感器）是否牢固，評估重量分布是否均衡，確保飛行穩(wěn)定。

2.通過地面站規(guī)劃作業(yè)路線：

(1)設(shè)定協(xié)同參數(shù)：輸入作業(yè)區(qū)域邊界、飛行高度（示例：50-150米，根據(jù)法規(guī)和任務(wù)需求）、隊形間距（示例：5-10米）、飛行速度（示例：5-10米/秒）等參數(shù)。

(2)設(shè)計協(xié)同模式：選擇合適的協(xié)同隊形（如V形、楔形、編隊飛行）或覆蓋模式（如平行掃描、螺旋上升），并設(shè)定無人機(jī)間的相對位置關(guān)系和通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

3.確認(rèn)所有無人機(jī)與主控端建立連接：

(1)檢查連接穩(wěn)定性：確保每架無人機(jī)都能穩(wěn)定連接到主控端或中繼站，測試信號強(qiáng)度和延遲（示例：延遲≤50ms）。

(2)同步時間戳：通過NTP或主控端廣播，確保所有無人機(jī)的系統(tǒng)時間同步，為協(xié)同作業(yè)提供時間基準(zhǔn)。

（二）協(xié)同飛行階段

1.主控端發(fā)布初始指令：

(1)發(fā)起起飛：按預(yù)設(shè)順序或同時指令無人機(jī)起飛至指定懸停高度。

(2)分配任務(wù)：根據(jù)規(guī)劃，將區(qū)域分配給各無人機(jī)，并明確起始點(diǎn)、飛行路徑和作業(yè)要求。指令應(yīng)包含目標(biāo)區(qū)域的地理坐標(biāo)、邊界框或詳細(xì)路徑點(diǎn)。

2.無人機(jī)按預(yù)定隊形飛行：

(1)保持隊形：根據(jù)指令，無人機(jī)自動調(diào)整相對位置和航向，維持預(yù)定隊形（如V形領(lǐng)航機(jī)與跟隨機(jī)保持角度和距離，編隊機(jī)保持橫向間距）。

(2)路徑跟蹤：各無人機(jī)精確跟蹤分配的路徑點(diǎn)或虛擬參考點(diǎn)，保持速度和航向穩(wěn)定。

3.實(shí)時監(jiān)控每架無人機(jī)的續(xù)航時間：

(1)電池監(jiān)控：主控端實(shí)時顯示每架無人機(jī)的剩余飛行時間（基于當(dāng)前速度、高度和剩余電量估算），示例：典型載荷下單架續(xù)航≥30分鐘。

(2)續(xù)航預(yù)警：設(shè)定低電量閾值（示例：20%），當(dāng)無人機(jī)電量低于閾值時，自動觸發(fā)低電量警報，并執(zhí)行預(yù)設(shè)動作（如返航、懸停等待指令）。

（三）任務(wù)中動態(tài)調(diào)整

1.處理低電量情況：

(1)自動返航：低電量無人機(jī)接收到返航指令后，自動脫離協(xié)同隊形，執(zhí)行返航程序飛往指定降落點(diǎn)。

(2)切換任務(wù)：主控端重新規(guī)劃剩余無人機(jī)的任務(wù)，覆蓋低電量無人機(jī)原定區(qū)域，或調(diào)整整體作業(yè)計劃。

2.應(yīng)對突發(fā)障礙物：

(1)傳感器探測：無人機(jī)利用前視攝像頭、激光雷達(dá)（LiDAR）或毫米波雷達(dá)探測前方障礙物。

(2)避障決策：基于傳感器數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)避障算法（如人工勢場法、向量場直方圖法），計算安全路徑。優(yōu)先選擇側(cè)向避讓或高度調(diào)整。

(3)狀態(tài)上報：執(zhí)行避障動作的無人機(jī)立即向主控端報告障礙物信息（類型、距離、位置）和自身狀態(tài)。

3.動態(tài)任務(wù)分配調(diào)整：

(1)實(shí)時反饋：主控端收集各無人機(jī)的作業(yè)進(jìn)度、數(shù)據(jù)質(zhì)量反饋（如圖像清晰度、點(diǎn)云密度）和當(dāng)前狀態(tài)。

(2)優(yōu)化調(diào)度：根據(jù)反饋，主控端可動態(tài)調(diào)整任務(wù)優(yōu)先級，重新分配部分區(qū)域給效率更高或狀態(tài)更好的無人機(jī)，或暫時中止部分非關(guān)鍵任務(wù)以支援受阻區(qū)域。

（四）作業(yè)后收尾

1.按順序降落：

(1)完成任務(wù)：各無人機(jī)確認(rèn)自身任務(wù)完成（如區(qū)域覆蓋率達(dá)標(biāo)、數(shù)據(jù)傳輸完畢）后，向主控端報告。

(2)降落指令：主控端根據(jù)預(yù)設(shè)順序或剩余電量情況，依次發(fā)出降落指令。無人機(jī)按指令飛抵指定著陸區(qū)或自動降落點(diǎn)。

2.數(shù)據(jù)匯總與檢查：

(1)傳輸日志：無人機(jī)降落前或后，將作業(yè)日志、影像數(shù)據(jù)、點(diǎn)云數(shù)據(jù)等通過無線或有線方式傳輸至數(shù)據(jù)管理服務(wù)器。

(2)完成度檢查：主控端或后臺軟件自動檢查任務(wù)完成度（示例：覆蓋率≥95%）、數(shù)據(jù)完整性及關(guān)鍵信息提取的初步結(jié)果。

3.設(shè)備維護(hù)與記錄：

(1)關(guān)閉通信：確認(rèn)所有數(shù)據(jù)傳輸完成后，關(guān)閉無人機(jī)與地面站、中繼站的通信鏈路。

(2)維護(hù)記錄：記錄本次協(xié)同作業(yè)的無人機(jī)編號、使用時間、飛行時長、電量消耗、遇到的問題及處理方法、數(shù)據(jù)量等，存檔備查。

(3)更新報告：撰寫協(xié)同作業(yè)總結(jié)報告，包含任務(wù)概述、執(zhí)行情況、效率評估、存在問題及改進(jìn)建議。

**四、注意事項**

（一）環(huán)境適應(yīng)性

1.高速流動區(qū)域：

(1)降低密度：在風(fēng)道、水流湍急或氣流不穩(wěn)定區(qū)域，增加無人機(jī)間的安全距離（示例：≥50米），減少隊形密度。

(2)速度限制：適當(dāng)降低飛行速度（示例：≤5米/秒），以增強(qiáng)對風(fēng)擾動的抵抗能力。

2.光照復(fù)雜場景：

(1)參數(shù)調(diào)整：針對強(qiáng)反光地面（如水面、金屬表面），調(diào)整相機(jī)曝光補(bǔ)償、增益和HDR（高動態(tài)范圍）設(shè)置，避免過曝或欠曝。

(2)傳感器校準(zhǔn)：確保IMU和GPS/GNSS在復(fù)雜光照下仍能穩(wěn)定工作，必要時進(jìn)行額外校準(zhǔn)。

（二）數(shù)據(jù)同步

1.時間戳校準(zhǔn)：

(1)精確同步：在協(xié)同作業(yè)開始前，使用主控端或外部時間源（如GPS時間）對所有無人機(jī)的時間系統(tǒng)進(jìn)行精確同步，確保位置、速度和事件記錄的時間基準(zhǔn)一致。

(2)檢查誤差：作業(yè)中可通過已知地標(biāo)或相對距離測量，檢查無人機(jī)間的相對時間同步精度（示例：誤差≤50ms）。

2.冗余傳輸機(jī)制：

(1)數(shù)據(jù)備份：關(guān)鍵數(shù)據(jù)（如高精度測繪點(diǎn)云、結(jié)構(gòu)化視頻分析結(jié)果）應(yīng)采用雙通道或多通道傳輸，即同時發(fā)送到主控端和本地存儲。

(2)故障切換：若主通信鏈路中斷，無人機(jī)應(yīng)能自動切換到備用通信鏈路或存儲本地數(shù)據(jù)，待恢復(fù)后上傳。

（三）