劉岳 李宗鶴 吳永亮 李小龍

（中國航天標(biāo)準(zhǔn)化研究所， 北京， 100071）

引言

近年來， 無人機(jī)逐漸進(jìn)入軍事偵察打擊和民用領(lǐng)域， 如環(huán)境監(jiān)測、 智慧農(nóng)業(yè)、 快遞運(yùn)輸?shù)?。隨著無人機(jī)產(chǎn)業(yè)的日趨發(fā)展， 世界各航空強(qiáng)國正在針對無人機(jī)系統(tǒng)開展標(biāo)準(zhǔn)的制定工作， 無人機(jī)市場之爭已經(jīng)超越產(chǎn)品和技術(shù)的競爭， 轉(zhuǎn)向基于標(biāo)準(zhǔn)的競爭， 無人機(jī)標(biāo)準(zhǔn)的制定已刻不容緩[1-3]。

無人機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化是引導(dǎo)行業(yè)在安全健康、 低碳環(huán)保等方面進(jìn)行統(tǒng)籌兼顧， 向有利于技術(shù)和產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的方向演進(jìn)的一種有效的技術(shù)管理手段。 然而， 無人機(jī)系統(tǒng)管理要求復(fù)雜， 需要多部門協(xié)同管理， 與此同時(shí)由于無人機(jī)系統(tǒng)行業(yè)應(yīng)用廣泛、 用戶需求各異， 技術(shù)差異性非常大， 必須統(tǒng)籌規(guī)劃、 兼容并蓄， 同時(shí)加強(qiáng)與國際標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)的合作， 共同建立國際無人機(jī)標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)，為設(shè)計(jì)、 生產(chǎn)、 使用、 監(jiān)管等提供依據(jù)。

國外 （尤其是美國） 非常重視無人機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化工作的頂層規(guī)劃， 部分重點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)化文件從不同層面提出了無人機(jī)系統(tǒng)或分系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化體系結(jié)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)化路線圖， 在一定程度上體現(xiàn)了國外無人機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系現(xiàn)狀， 對于我國開展無人機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化工作具有重要的參考價(jià)值。

此外， 分析美國無人機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化路線圖，可以為我國無人機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化路線圖的制定提供借鑒經(jīng)驗(yàn)， 在了解國際無人機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化情況的基礎(chǔ)上， 支撐我國無人機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化工作開展。

1 美國 《無人機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化路線圖》 背景及簡介

美國的標(biāo)準(zhǔn)體制較為分散， 就無人機(jī)而言，涉及的民用標(biāo)準(zhǔn)有適航性標(biāo)準(zhǔn)、 飛行作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（通用）、 飛行作業(yè)標(biāo)準(zhǔn) （關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施檢查與商業(yè)服務(wù)）、 飛行作業(yè)標(biāo)準(zhǔn) （公共安全） 4 大類， 包括設(shè)計(jì)建造、 質(zhì)量保證、 隱私、 操作風(fēng)險(xiǎn)評估、搜救等34 個(gè)子類， 共計(jì)千余項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。 發(fā)布的路線圖就是致力于 “為無人機(jī)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)制定構(gòu)建框架”， “對標(biāo)準(zhǔn)化工作實(shí)施持續(xù)指導(dǎo)、 協(xié)調(diào)， 并提升其水平”， 以此進(jìn)一步推動(dòng)業(yè)界的協(xié)調(diào)與合作，并努力將其融入美國國家航空系統(tǒng)的體系之內(nèi)。

2018 年12 月， 美國標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì) （ANSI） 發(fā)布 《無人機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化路線圖 （1.0）》。 路線圖由美國最具權(quán)威的標(biāo)準(zhǔn)化組織——美國無人機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)作小組 （UASSC） 制定， 該路線圖涵蓋了適航性、 飛行作業(yè)、 人員培訓(xùn)、 資格認(rèn)證等多個(gè)領(lǐng)域， 闡明了當(dāng)前和未來無人機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化前景， 評估了現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)和開發(fā)中標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)際需求間的差距，并針對每一個(gè)差距提出了相應(yīng)的行動(dòng)建議， 確定了優(yōu)先級別。 路線圖顯示， 當(dāng)前無人機(jī)標(biāo)準(zhǔn)制定工作還有很多空白， 需要盡快完成相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定。

該路線圖的目標(biāo)是協(xié)調(diào)和加速開發(fā)符合利益相關(guān)者需求的無人機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。 其目的是促進(jìn)無人機(jī)系統(tǒng)融入國家空域系統(tǒng) （NAS）， 促進(jìn)無人機(jī)工業(yè)的發(fā)展， 重點(diǎn)是民用、 商業(yè)和公共安全應(yīng)用。 因此， 該路線圖可被視為一種工具， 旨在幫助集中無人機(jī)系統(tǒng)行業(yè)資源， 讓無人機(jī)系統(tǒng)相關(guān)企業(yè)、 團(tuán)體共同參與規(guī)劃和制定全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)， 開展相關(guān)研發(fā)活動(dòng)， 明確研發(fā)需求和方向。 它還可以為與國際接軌和協(xié)調(diào)有關(guān)的政策和技術(shù)討論提供基礎(chǔ)。

2020 年7 月， ANSI 發(fā)布 《無人機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化路線圖 （2.0）》， 其更新的主要內(nèi)容包括：

● 擴(kuò)大所涉專題 （例如頻譜、 娛樂活動(dòng)、 城市空中機(jī)動(dòng)性等）；

● 請以前未參與的專題專家參加；

● 查明可能被忽視的問題和差距；

● 跟蹤處理路線圖建議的進(jìn)展情況， 包括新的或已完成的工作；

● 審查優(yōu)先事項(xiàng)， 注意到指導(dǎo)委員會(huì)對高度優(yōu)先差距的排名；

● 納入與會(huì)者的反饋意見， 并酌情更新文件。

2 美國 《無人機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化路線圖》 主要內(nèi)容

2.1 路線圖架構(gòu)

美國 《無人機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化路線圖》 共有10 個(gè)章節(jié)： 第1 章， 導(dǎo)言， 介紹了美國民用無人機(jī)系統(tǒng)的總體情況， 無人機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化路線圖的發(fā)布背景、目標(biāo)和受眾， 以及主要內(nèi)容結(jié)構(gòu)； 第2 章， 美國聯(lián)邦航空管理局 （Federal Aviation Administration，F(xiàn)AA） 作為監(jiān)管者的角度提供了介紹性的背景；第3～5 章， 分別概述了美國聯(lián)邦政府機(jī)構(gòu)、 私營部門標(biāo)準(zhǔn)制定組織 （SDO） 和行業(yè)利益相關(guān)者的無人機(jī)系統(tǒng) （UAS） 活動(dòng)； 第6～10 章， 介紹標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的差距分析， 并映射到工作組 （Work Group， WG） 結(jié)構(gòu)， WG1 對應(yīng)第6 章內(nèi)容， WG2對應(yīng)第7 章和第10 章內(nèi)容， WG3 對應(yīng)第8 章內(nèi)容， WG4 對應(yīng)第9 章內(nèi)容。

2.2 路線圖核心內(nèi)容

a） 路線圖明確了其無人機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化的核心概念

路線圖明確了包括 “無人機(jī)系統(tǒng)” 和 “標(biāo)準(zhǔn)”等核心概念， 為后續(xù)的路線圖內(nèi)容奠定基礎(chǔ)。 此處的無人機(jī)系統(tǒng)是指“一種沒有人類飛行員而是由地面人員操縱的飛機(jī)”； 此處的標(biāo)準(zhǔn)則是指自愿性標(biāo)準(zhǔn) （voluntary consensus standards）， 符合美國《1995 年國家技術(shù)轉(zhuǎn)讓和促進(jìn)法》 （National Technology Transfer and Advancement Act of 1995）、 美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì) （AIAA） 《基本規(guī)范：美國國家標(biāo)準(zhǔn)的正當(dāng)程序要求》 （Essential Requirements： Due Process Requirements for American National Standards） 等的相關(guān)原則規(guī)定。同時(shí)， 路線圖也明確了其中的重要概念 “空當(dāng)（gap）”， 它是指對于存在問題的特定事項(xiàng)， 尚無已發(fā)布的對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。

b） 路線圖明確了無人機(jī)行業(yè)及無人機(jī)標(biāo)準(zhǔn)的利益相關(guān)方

除了作為美國民用航空管理的官方機(jī)構(gòu)FAA之外， 路線圖將相關(guān)組織分為3 大類， 即特定的聯(lián)邦政府機(jī)構(gòu)、 私營部門標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)和特定的無人機(jī)產(chǎn)業(yè)利益相關(guān)方。 特定的美國聯(lián)邦政府機(jī)構(gòu)包括國土安全部、 內(nèi)政部、 國際貿(mào)易署 （International Trade Administration）、 國家航空航天局、 國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院等， 涉及到無人機(jī)的多領(lǐng)域應(yīng)用、技術(shù)測評、 標(biāo)準(zhǔn)測試、 訓(xùn)練指導(dǎo)等活動(dòng)； 私營部門標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)包括美國機(jī)械工程師協(xié)會(huì) （ASME）、美國電氣電子工程師學(xué)會(huì) （IEEE）、 航空公共安全認(rèn)證委員會(huì) （Airborne Public Safety Accreditation Commission） 等， 涉及到無人機(jī)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)研、制定、 測試、 評估等活動(dòng)； 特定的無人機(jī)產(chǎn)業(yè)利益相關(guān)方包括無人機(jī)創(chuàng)新聯(lián)盟 （Alliance for Drone Innovation）、 電信產(chǎn)業(yè)解決方案聯(lián)盟 （Alliance for Telecommunications Industry Solutions）、 商業(yè)無人機(jī)聯(lián)盟（Commercial Drone Alliance）、 國家農(nóng)業(yè)航空 協(xié) 會(huì)（ National Agricultural Aviation Association）、 無人機(jī)系統(tǒng)公共安全國家委員會(huì)（National Council on Public Safety UAS） 等， 涉及到無人機(jī)產(chǎn)業(yè)的相關(guān)政策支持、 技術(shù)支持及組織協(xié)調(diào)活動(dòng)等。

c） 分析現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)與在研標(biāo)準(zhǔn)， 查找與實(shí)際需求之間的 “差距”， 并提供推薦的解決方案

路線圖將現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)與在研標(biāo)準(zhǔn)共分成4 大類，即適航性標(biāo)準(zhǔn)、 飛行作業(yè)標(biāo)準(zhǔn) （通用）、 飛行作業(yè)標(biāo)準(zhǔn) （關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施檢查與商業(yè)服務(wù)）、 公共安全標(biāo)準(zhǔn)。 每一大類標(biāo)準(zhǔn)包含數(shù)量不等的小類， 如適航性標(biāo)準(zhǔn)包含設(shè)計(jì)建造、 安全性、 質(zhì)量保證／質(zhì)量管控、 航空電子設(shè)備及其子系統(tǒng)、 電氣系統(tǒng)等11 個(gè)子類。 而在每一子類之下， 均按照已發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)（Published Standards）、 在研標(biāo)準(zhǔn) （In-development Standards）、 已發(fā)布的行業(yè)相關(guān)通用標(biāo)準(zhǔn)（Relevant Published General Industry Standards）、 在研的行業(yè)相關(guān)通用標(biāo)準(zhǔn)（Relevant In-development General Industry Standards） 進(jìn)行匯總。 以此為基礎(chǔ)， 路線圖分析得出該子類與實(shí)際需求之間的 “差距”， 并運(yùn)用優(yōu)先級矩陣 （Prioritization Matrix） 中列舉的測試方法確定其輕重緩急， 在判斷是否需要開展研發(fā)工作的基礎(chǔ)上， 提供推薦的解決方案， 同時(shí)明確相關(guān)的參與機(jī)構(gòu)／組織。 以適航性標(biāo)準(zhǔn)中的電氣系統(tǒng)為例， 路線圖認(rèn)為已發(fā)布的有人航空業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)并不足以有效解決無人機(jī)行業(yè)對電氣系統(tǒng)、 布線、 電氣負(fù)載、 飛機(jī)照明等方面的較高要求， 因此認(rèn)為不但需要將其加入研發(fā)工作， 而且優(yōu)先級別也確定為“高”， 最后提供了2 個(gè)方面的解決思路。

3 美國 《無人機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化路線圖》 主要亮點(diǎn)

3.1 確定工作組及標(biāo)準(zhǔn)制定框架

UASSC 確定由4 個(gè)工作組 （WG） 制定無人機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化路線圖。

● 適航性標(biāo)準(zhǔn) （WG1）： 包括飛機(jī)系統(tǒng)和與地面控制站的通信；

● 飛行作業(yè)和人員資格標(biāo)準(zhǔn) （WG2）： 涵蓋一般飛行規(guī)劃和運(yùn)營問題， 以及人員培訓(xùn)、 資格和認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)；

● 關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施檢查和商業(yè)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)（WG3）： 涵蓋垂直、 線性和廣域環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施檢查、 精確農(nóng)業(yè)和商業(yè)包裝交付的具體操作問題；

●公共安全標(biāo)準(zhǔn) （WG4）： 涵蓋開展公共安全行動(dòng)的具體操作問題， 包括應(yīng)急和醫(yī)療響應(yīng)等。

通過梳理每個(gè)工作組涉及的標(biāo)準(zhǔn)， 路線圖中的標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 美國 《無人機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化路線圖》 中的標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)

3.2 確定標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目的優(yōu)先級矩陣

“空當(dāng)” 指的是沒有公布的標(biāo)準(zhǔn)、 規(guī)范等，也包括存在特定問題的標(biāo)準(zhǔn)。 在查明和描述差距時(shí)， 這些差距包括說明是否需要額外的標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)、 關(guān)于應(yīng)當(dāng)如何填補(bǔ)差距的建議、 解決差距的優(yōu)先事項(xiàng)， 以及可能根據(jù)其當(dāng)前活動(dòng)范圍開展研發(fā)和／或標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的組織 （例如， 可持續(xù)發(fā)展組織或研究組織）。 “空當(dāng)” 可以用已完成、 正在進(jìn)行、 停滯、 廢止、 未知等狀態(tài)進(jìn)行標(biāo)識。

每個(gè)空當(dāng)都按照下文表1 所描述的高、 中或低優(yōu)先級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評估和排名。 在采取行動(dòng)處理優(yōu)先事項(xiàng)方面， 公布標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)期時(shí)限如下： 高度優(yōu)先級（0～2 年）、 中等優(yōu)先級 （2～5 年） 和低等優(yōu)先級（5 年以上）。 UASSC 規(guī)定的優(yōu)先排序矩陣見表1。

表1 UASSC 優(yōu)先排序矩陣 （由ANSI 提供）

4 意義與不足

4.1 意義

美國 《無人機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化路線圖》 描述了當(dāng)前美國無人機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)格局和發(fā)展現(xiàn)狀， 分析了標(biāo)準(zhǔn)化需求， 全面梳理了當(dāng)前美國國防政府機(jī)構(gòu)、 標(biāo)準(zhǔn)化專業(yè)機(jī)構(gòu)、 典型無人機(jī)系統(tǒng)利益相機(jī)構(gòu)的無人機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化政策、 規(guī)劃及發(fā)布、 在編的標(biāo)準(zhǔn)情況。 UASSC 發(fā)布路線圖的目標(biāo)是支持無人機(jī)市場發(fā)展， 尤其是在民用、 商業(yè)和公共安全方面的應(yīng)用。 雖然UASSC 本身并不制定標(biāo)準(zhǔn)， 但其路線圖所提出建議預(yù)計(jì)將被標(biāo)準(zhǔn)界廣泛應(yīng)用， 為美國無人機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化工作發(fā)展指明了方向， 成為了解美國無人機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀及未來趨勢的重要文件。其意義主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

首先， 該路線圖為美國無人機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)化工作提供了戰(zhàn)略框架， 不但摸清了美國無人機(jī)標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀， 也為其未來的標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展提供了有益指導(dǎo)。

其次， 該路線圖明確了當(dāng)前及未來的無人機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化圖景， 從而使得利益相關(guān)方能夠在標(biāo)準(zhǔn)參與過程中更好地集中資源。 通過系統(tǒng)全面地梳理， 路線圖分門別類地總結(jié)歸納了已制定及在研的所有無人機(jī)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)， 起到了較好的參考借鑒作用。

最后， 該路線圖可以向無人機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化的地區(qū)及國際受眾提供具有連貫性且協(xié)調(diào)一致的美國相關(guān)政策和技術(shù)參考。

4.2 不足

需要指出的是， 該路線圖仍然存在些許值得改進(jìn)之處。 首先， 路線圖多側(cè)重于技術(shù)層面， 政策層面的相對較少； 其次， 路線圖對于無人機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化工作的相關(guān)時(shí)間節(jié)點(diǎn)并未作出具體明確， 只是確定了改進(jìn)領(lǐng)域的優(yōu)先級別； 再次， 該路線圖并不具有強(qiáng)制性， 正如UASSC 所說， 他們希望該路線圖中的相關(guān)建議能夠被各標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)廣泛采用， 實(shí)現(xiàn)無人機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化的良性發(fā)展， 因此其實(shí)施效果在某種程度上會(huì)受到影響。

5 借鑒經(jīng)驗(yàn)

5.1 建立統(tǒng)一的無人機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)分類方式

路線圖將現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)與在研標(biāo)準(zhǔn)共分成4 大類，成立4 個(gè)工作組， 通過系統(tǒng)全面的梳理， 分門別類地總結(jié)歸納了已制定及在研的所有無人機(jī)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)， 有助于梳理現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的情況。 我國各級無人機(jī)標(biāo)準(zhǔn)目前沒有統(tǒng)一的無人機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系框架， 沒有統(tǒng)一的無人機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)分類方式， 各級無人機(jī)標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建維度不統(tǒng)一， 導(dǎo)致無法準(zhǔn)確梳理出我國已有標(biāo)準(zhǔn)無人機(jī)標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)際需求的差距， 所以我國無人機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化路線圖在標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)中應(yīng)借鑒此經(jīng)驗(yàn)， 統(tǒng)一無人機(jī)標(biāo)準(zhǔn)的分類劃分方式， 建立統(tǒng)一的無人機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系。

5.2 運(yùn)用優(yōu)先級矩陣確定標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目的優(yōu)先級

美國 《無人機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化路線圖》 運(yùn)用優(yōu)先級矩陣 （Prioritization Matrix） 中列舉的測試方法，按照重要性、 完成時(shí)間、 所需資源、 實(shí)施效果4個(gè)因素進(jìn)行分析， 研究確定標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目的優(yōu)先級，在判斷是否需要研發(fā)工作的基礎(chǔ)上， 提供推薦的解決方案， 同時(shí)明確相關(guān)的參與機(jī)構(gòu)／組織。 后續(xù)建議我國開展 《無人機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化路線圖》 的編制， 在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研制中， 應(yīng)結(jié)合無人機(jī)發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)需求， 借鑒此經(jīng)驗(yàn)， 確定標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目的優(yōu)先級，更加科學(xué)合理的規(guī)劃我國無人機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的研制。

5.3 彌補(bǔ)美國路線圖的不足之處

我國《無人機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化路線圖》 的建設(shè)不僅側(cè)重技術(shù)層面的標(biāo)準(zhǔn)化工作， 同時(shí)也應(yīng)注重政策層面的標(biāo)準(zhǔn)化工作； 其次， 我國 《無人機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化路線圖》對于無人機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化工作的相關(guān)時(shí)間節(jié)點(diǎn)應(yīng)作出具體明確的規(guī)定， 而不是只確定了標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目研制的優(yōu)先級別； 再次， 我國《無人機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化路線圖》 應(yīng)具有強(qiáng)制性， 相關(guān)建議應(yīng)能夠被各標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)廣泛采用， 保障標(biāo)準(zhǔn)化路線圖的實(shí)施效果。