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请叫我雷锋 · 发表于 2017-7-22 12:04:42

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《On Integrating Unmanned Aircraft Systems into the National Airspace System: Issues, Challenges, Operational Restrictions, Certification, and Recommendations》
关于将无人飞机系统纳入国家空域系统的问题：问题、挑战、业务限制、核证和建议
作者：
Konstantinos Dalamagkidis
University of South Florida
Department of Computer Science
and Engineering

Dr. Les. A. Piegl
University of South Florida
Department of Computer Science
and Engineering

Kimon P. Valavanis
University of Denver
Department of Electrical and Computer Engineering

出版社：Springer
出版时间：2009年

《On Integrating Unmanned Aircraft Systems into the National Airspace System: Issues, Challenges, Op ...

目录
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 Motivation and Rationale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Background Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.3 Definitions and Clarifications. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3.1 UAS vs UAV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3.2 Safety Analysis Terms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.4 On Regulating Safety . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.5 Book Objectives and Outline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2 Aviation History and UAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.1 Early Designs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2 Modern Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.3 Remarks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3 Current Manned Aviation Regulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.2 Airworthiness Certification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.2.1 Type Certificate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.2.2 Standard Certificates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.2.3 Special Certificates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.3 Special Aircraft Categories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.3.1 Vehicles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.3.2 R/C Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.4 Pilot Certification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.5 FAR Operation Rules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.5.1 Flight Rules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.5.2 Emergency Rules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.5.3 Maintenance Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.6 Airspace Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
xiii
xiv Contents
3.7 Regulation Development Models. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
4 Unmanned Aircraft Systems Regulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.2 International Civil Aviation Organization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.3 United States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
4.3.1 RTCA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
4.3.2 ASTM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
4.3.3 Current Certification Paths and Operational Guidelines . . . . . 47
4.4 Europe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
4.4.1 Light UAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
4.4.2 EUROCAE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
4.4.3 EUROCONTROL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
4.4.4 Other Organizations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
4.5 Australia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
4.6 Canada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
4.7 Japan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
4.8 Military Regulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
4.8.1 United States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
4.8.2 Europe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
4.8.3 NATO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
5 UAS Safety Assessment and Functional Requirements . . . . . . . . . . . . . . 63
5.1 Equivalent Level of Safety . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
5.1.1 Manned Aviation Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
5.1.2 Derivation of an ELOS for UAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
5.1.3 UAS Accident Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
5.1.4 Mid-air Collision Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
5.1.5 Ground Impact Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
5.2 Translating an Accident TLS to System Reliability Requirements . . 75
5.3 Case Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
6 Thoughts and Recommendations on a UAS Integration Roadmap . . . 109
6.1 Regulation Development . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
6.1.1 Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
6.1.2 Sacrificability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
6.1.3 Pilot Physically Removed from Cockpit . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
6.1.4 Take-OffWeight . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
6.1.5 Payload . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
6.2 Operational Risk Reference System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
6.3 UAS Classification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
6.3.1 Classification Based on Ground Impact Risk . . . . . . . . . . . . . 116
Contents xv
6.3.2 Classification Based on Mid-air Collision Risk . . . . . . . . . . . 118
6.3.3 Classification Based on Autonomy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
6.3.4 Other Classifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
6.4 Certification Paths . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
6.5 Operator Training and Certification. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
6.6 Technology Issues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
6.6.1 Collision Avoidance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
6.6.2 Sensors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
6.6.3 Communications. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
6.6.4 Power and Propulsion Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
6.6.5 Launch and Recovery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
6.6.6 Technology Testing and Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
6.6.7 Data Gathering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
7 Epilogue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
7.1 Why UAS? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
7.2 UAS for Military Applications and Related Challenges . . . . . . . . . . . 132
7.3 UAS for Civilian Applications: Challenges and Issues . . . . . . . . . . . . 134
7.4 Challenges, Enabling Technologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
7.5 The Road Ahead . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
A Ground Fatality Probability Model Sensitivity Analysis . . . . . . . . . . . . 141
A.1 Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
A.2 Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
A.2.1 Kinetic Energy at Impact Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
A.2.2 Parameter α Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
A.2.3 Sheltering Factor Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
A.3 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
B UAS Reference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197

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璀璨星空 · 发表于 2017-10-29 21:59:00

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jjj · 发表于 2018-1-29 20:58:59

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御锋 · 发表于 2018-8-8 10:41:11

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cuteme1002 · 发表于 2018-8-28 10:23:10

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oygx210 · 发表于 2018-8-28 22:50:26

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GOOWOO · 发表于 2018-9-16 10:34:32

好书

leetring · 发表于 2018-11-15 08:51:09

好东西，学习了

大猴子 · 发表于 2018-11-20 08:38:16

感谢

greathun · 发表于 2019-10-15 00:19:30

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