菲航户外

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总体产品需求文档 (Master PRD) ​

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文档编号PRD-MASTER-V0.1
版本V0.1
状态草稿
日期2026-04-14
作者产品团队
产品名称XX 农业无人机（内部代号待定）
对标产品大疆 T100 农业无人机

第1章 产品概述 ​

1.1 产品定位与愿景 ​

本产品定位为大田植保作业型农业无人机，对标大疆 T100，面向中国大田农业喷洒市场。

产品愿景：打造一款安全可靠、高效易用的农业植保无人机，使农户和飞防服务队能够以更低成本完成大田喷洒作业，最终实现农业航空植保的规模化应用。

V1.0 核心目标：2025年10月前交付约100台种子用户样机，验证整机结构强度、喷洒效果和安全保护三大核心能力。

产品对标策略：以大疆 T100 为性能基准，在关键指标（起飞重量、载荷、喷洒效率、安全保护）上达到同等水平，同时保持最大起飞重量 ≤150 kg 以满足法规豁免要求。

1.2 目标用户画像 ​

用户类型特征描述核心需求优先级
大田种植户个人或家庭农场，种植面积100-500亩，自主操作为主操作简单、价格合理、基本喷洒功能可靠P0
飞防服务队专业植保服务组织，每年作业面积数万亩，多机多人协作高效率、高可靠性、易维护、续航长P0
农场/合作社大型农场或农业合作社，种植面积1000亩以上，雇佣专人操作作业效率、数据记录、设备管理P1

1.3 核心使用场景 ​

场景一：大田喷洒作业（P0 — V1必须支持）

  • 水稻、小麦、棉花等大田作物的农药/叶面肥喷洒
  • 典型作业流程：规划地块→设定航线→自动/AB点喷洒→断点续喷→作业恢复
  • 参考 T100 作业模式：大田航线作业、AB点作业、手动作业（来源：T100手册第6章，p48-56）

场景二：果树航线作业（P1 — V1应当支持）

  • 果园场景下的果树航线喷洒
  • 需要三维航线规划和定高/绕行避障能力
  • 参考 T100 果树航线模式（来源：T100手册第6.3节，p50）

场景三：航测作业（P2 — V1期望支持）

  • 通过 FPV 相机采集农田/果园影像，本地离线重建高清地图
  • 辅助精准规划地块，提升打点精度
  • 参考 T100 航测作业模式（来源：T100手册第6.2节，p48-49）

1.4 产品边界 ​

V1.0 做什么（种子用户版）：

  • 基础飞行控制（起飞/降落/悬停/航向控制）
  • 大田喷洒作业（大田航线、AB点、手动）
  • 断点续喷与作业恢复
  • 安全保护（低电返航、失控返航、地理围栏、避障）
  • 遥控器+App 基础操控
  • RTK 厘米级定位
  • 单机单控操作

V1.0 不做什么：

  • 多机协同作业
  • 机队管理与调度系统
  • 精准变量喷洒（处方图作业）
  • 播撒/吊运模式（V1.5规划）
  • 第三方云平台对接
  • AI 作物识别与智能决策

第2章 系统架构 ​

2.1 系统组成 ​

本产品系统由以下五大组成部分构成：

2.2 子系统划分与职责矩阵 ​

子系统缩写职责描述
机身结构系统AF整机结构设计、机臂折叠机构、起落架、作业箱安装、防护等级实现；是整机重量/重心的物理约束基础
能源系统PS动力电池供电（含BMS充放电保护）、充电机管理；为全系统提供稳定直流电源
飞控系统FC飞行姿态控制、航线执行、任务管理、喷洒协调、安全保护逻辑总控；基于PX4二次开发
电调系统ESC接收飞控CAN指令，FOC算法驱动电机精确转速控制，反馈电机/电调状态
导航定位系统NAVGNSS多星座定位（GPS/BeiDou/Galileo）、RTK差分处理、飞控EKF辅助观测、航线跟踪
避障系统OA多传感器（毫米波雷达、激光雷达、视觉）障碍物检测、前向刹停、仿地飞行
感知融合系统PF四目视觉+毫米波+激光雷达数据融合，输出位置/速度/地形高度估计，为飞控EKF提供辅助观测
遥控器系统RC用户操控输入（摇杆/按键/触屏）、飞行器状态显示、图传视频接收、RTK数据中继；关键路径（SRRC认证）
操控App系统APP作业规划（地块/航线）、飞行实时监控、参数配置、设备管理、数据记录与导出；运行于遥控器Android系统
喷洒系统SP水泵驱动、流量精准控制、喷头离心雾化、管路密封；与飞控速度联动实现定量喷洒
云平台系统CP远程设备管理、MAVLink TCP遥测中继、OTA固件升级、作业记录存储；V1.0支持100台种子用户

2.3 通信架构 ​

系统采用 MAVLink + 自定义专用协议 双协议架构：

通信链路协议频段用途
遥控器↔飞行器直连数据链（方案A: SIYI / 方案B: AR8131）2.4 GHz / 5.8 GHz遥控指令、遥测数据、图传
遥控器↔飞行器 (增强)4G LTE移动网络远距离增强图传、远程控制
飞控↔电调自定义协议有线（CAN）电机转速指令、状态反馈（ICD-01）
飞控↔喷洒系统自定义协议有线（GPIO/UART）流量控制、开关指令（ICD-05）
飞控↔避障系统自定义协议有线（UART/以太网）障碍物距离数据、避障指令（ICD-04）
飞控↔导航模块MAVLink有线（串口/UART）定位数据、RTK差分数据（ICD-03）
感知融合↔飞控自定义协议有线（以太网）位置/速度/地形高度融合输出，为EKF提供辅助观测（ICD-09）
App↔遥控器网卡接口 + Linux Input内部（虚拟网卡/以太网）App直接通过网卡MAVLink通信，摇杆/按键通过Input（ICD-06）
飞控↔云平台MAVLink TCP Relay移动网络（4G）实时遥测中继、设备状态上报（ICD-07）
App↔云平台REST API移动网络（4G）业务服务：OTA触发、作业记录上传、设备管理
充电器↔飞行器无数字通信有线（物理）仅物理充电接口，无协议交互（ICD-08）

2.4 数据流图 ​

2.5 架构决策说明 ​

2.5.1 整机构型：V1四旋翼 ​

决策项决策内容
V1构型四旋翼对称十字布局，4个电机/电调/螺旋桨
V2规划升级为4轴同轴双旋翼（对标T100：每轴2电机，共8电机），8个电机/电调/螺旋桨
选型理由成本控制（4套动力vs8套）、研发周期更短、种子用户阶段优先验证作业逻辑而非极限性能
影响范围SUB-FC（混控矩阵4路）、SUB-ESC（4个）、ICD-01（CAN总线4个ESC）、SUB-AF（十字布局）
注意事项失一/失二容错能力为V2同轴双旋翼版本特性，V1四旋翼不支持——飞控软件架构应预留混控矩阵扩展

2.5.2 遥控器架构：薄固件+厚App ​

决策项决策内容
架构方案薄固件（仅驱动） + 厚App（持有全部业务协议）
固件职责AR8131驱动（虚拟网卡）、摇杆ADC（Linux Input）、按键GPIO、BSP定制
App职责MAVLink协议栈、视频流解码、航线规划、任务管理、参数设置
选型理由固件团队工作量小、App团队可独立迭代、方案A(SIYI)/方案B(AR8131)共用同一App代码
影响范围ICD-02（传输层ICD）、ICD-06（驱动接口）、SUB-RC（固件需求）、SUB-APP（直连通信）

2.5.3 4G远程通信：MAVLink TCP + REST分离 ​

决策项决策内容
架构方案实时通道走MAVLink TCP Relay透传，业务服务走REST API
弃用方案全MQTT方案（需额外协议转换层，开发量大，App需维护两套协议栈）
选型理由前期开发量最低、App直连/4G代码完全复用、种子用户100台不需要Pub/Sub
升级路径V1 TCP Relay → V1.5 加WebSocket推送 → V2.0 加MQTT fanout层
影响范围ICD-07（通信架构）、SUB-CP（云平台部署）

第3章 系统级功能需求 ​

3.1 基本飞行控制 ​

编号需求描述优先级验证方式
SYS-F-001系统应支持一键起飞功能，飞行器自动上升至预设高度并悬停P0飞行测试
SYS-F-002系统应支持一键降落功能，飞行器自动下降并着地停机P0飞行测试
SYS-F-003系统应支持精准悬停（普通挡/N挡/F挡），启用RTK时悬停精度水平±10cm、垂直±10cm（参考T100手册p28）P0飞行测试+GPS记录
SYS-F-004系统应支持遥控器摇杆手动操控飞行，包括俯仰/横滚/偏航/油门四通道控制P0飞行测试
SYS-F-005系统应支持至少两种飞行挡位：普通挡（精准悬停）和姿态挡（增稳飞行）（参考T100手册p16）P0飞行测试
SYS-F-006系统应支持启动电机（双摇杆打杆或单杆解锁）和停止电机（油门最低保持）操作（参考T100手册p36）P0飞行测试
SYS-F-007系统应支持空中停机功能（紧急情况下通过急停按键组合停止电机）（参考T100手册p36）P0飞行测试

3.2 作业模式 ​

编号需求描述优先级验证方式
SYS-F-010系统应支持大田航线作业模式：用户在App上规划地块边界，系统自动生成喷洒航线并执行（参考T100手册p49-51）P0实地作业测试
SYS-F-011系统应支持AB点作业模式：用户记录A/B两点，系统自动生成平行航线进行喷洒（参考T100手册p52-53）P0实地作业测试
SYS-F-012系统应支持手动作业模式：用户通过遥控器手动操控飞行器进行喷洒，适用于不规则地块（参考T100手册p53-54）P0实地作业测试
SYS-F-013系统应支持果树航线作业模式：在高清地图或三维视图上规划果树航线（参考T100手册p50）P1实地作业测试
SYS-F-014系统应支持航测作业模式：通过FPV相机采集地图影像，本地离线重建高清地图（参考T100手册p48-49）P2实地测试+地图比对
SYS-F-015系统应支持断点续喷：中途退出作业时自动记录断点坐标，支持后续从断点恢复作业（参考T100手册p54-55）P0实地作业测试
SYS-F-016系统应支持多地块连续作业：选中多个地块后按顺序自动执行喷洒（参考T100手册p53）P1实地作业测试
SYS-F-017系统应支持智能断点续航：根据断点位置和飞行器位置计算最优返回点，减少空载飞行（参考T100手册p55）P1实地作业测试
SYS-F-018系统应支持无药告警：作业箱药液耗尽时App提示，飞行器自动关闭喷头（参考T100手册p56）P0实地作业测试

3.3 安全保护 ​

编号需求描述优先级验证方式
SYS-F-020系统应支持低电量返航：电池电量降至预设阈值时自动触发返航（参考T100手册p40）P0飞行测试
SYS-F-021系统应支持失控返航：遥控器信号丢失超过3秒后自动执行预设动作（返航/降落/悬停）（参考T100手册p40）P0飞行测试
SYS-F-022系统应支持智能返航：长按返航按键触发，飞行器沿安全路径返回返航点（参考T100手册p39）P0飞行测试
SYS-F-023系统应支持GEO地理围栏系统：禁飞区/限飞区/授权区自动限制（参考T100手册p32）P0系统测试
SYS-F-024系统应支持高度和距离限制：可在App中设置最大飞行高度和最远距离（参考T100手册p33）P0飞行测试
SYS-F-025系统应支持全向避障：雷达+视觉融合，检测障碍物后自动刹停/绕行（参考T100手册p13-14）P0障碍物模拟测试
SYS-F-026系统应支持定高及绕行功能：根据作业场景（平地/山地/果树/水面）自动选择仿地或绕行策略（参考T100手册p14）P1实地测试
SYS-F-027系统应支持返航避障：返航路径上遇到障碍物时自动绕行或升高避让（参考T100手册p40）P0飞行测试
SYS-F-028系统应支持降落保护功能：到达返航点上方后自动下降至3米，等待用户确认后降落（参考T100手册p40）P1飞行测试

3.4 电池管理 ​

编号需求描述优先级验证方式
SYS-F-030系统应在App和遥控器界面实时显示飞行器电池电量（百分比+电压）P0UI检查+数据验证
SYS-F-031系统应支持多级低电量预警：普通低电量告警和严重低电量告警（参考T100手册p43）P0飞行测试
SYS-F-032系统应支持电池异常保护指示：过流/过压/过温/短路等异常通过LED和App告警（参考T100手册p60）P0实验室测试
SYS-F-033系统应支持电池电量LED指示灯显示（4级或8级电量指示）（参考T100手册p59-60）P0功能检查
SYS-F-034系统应支持风冷散热器充电，飞行结束后将高温电池放入散热器冷却后充电（参考T100手册p58）P1充电测试

3.5 定位导航 ​

编号需求描述优先级验证方式
SYS-F-040系统应支持 GNSS 多星座定位（GPS + BeiDou + Galileo）（参考T100手册p28）P0定位精度测试
SYS-F-041系统应支持 RTK 厘米级定位，可配合 D-RTK 基站或网络RTK服务（参考T100手册p17）P0定位精度测试
SYS-F-042系统应支持自定义网络RTK服务：接入第三方CORS站实现网络RTK定位（参考T100手册p17）P1网络RTK联调
SYS-F-043系统应在App上显示RTK状态（已连接/未连接/定位精度），RTK图标为绿色表示可用（参考T100手册p17）P0UI功能检查
SYS-F-044系统应支持校准指南针功能，并在需要校准时通过App提示用户（参考T100手册p35）P0功能检查
SYS-F-045系统应支持返航点自动记录与手动更新（参考T100手册p39）P0飞行测试

第4章 系统级性能需求 ​

4.1 飞行器总体性能 ​

编号性能指标我方目标值T100参考值来源优先级验证方式
SYS-P-001最大起飞重量≤150 kg148.9 kg（2喷头，海平面） / 149.9 kg（4喷头）T100手册p28P0（硬性法规）称重测试
SYS-P-002空机重量≤75 kg73 kgT100手册p28P0称重测试
SYS-P-003最大载荷（喷洒模式，海平面）≥70 kg75 kg（海平面附近）T100手册p28P0称重+飞行测试
SYS-P-004作业箱容积≥75 L75 LT100手册p29P1实物量测
SYS-P-005悬停时间（满载）≥6 min6.1 min（@41000mAh & 149.9kg）T100手册p28P0飞行计时测试
SYS-P-006最大飞行时间≥8 min10 min（@41000mAh & 149.9kg）T100手册p28P1飞行计时测试
SYS-P-007单次作业面积≥15亩/次约16-20亩/次（75L水箱计）项目总纲P1实地作业测试

4.2 飞行性能 ​

编号性能指标我方目标值T100参考值来源优先级验证方式
SYS-P-010最大飞行速度≥10 m/s13.8 m/sT100手册p28P1飞行测试+GPS测速
SYS-P-011作业飞行速度≥7 m/s7 m/s（参考项目总纲）项目总纲P0实地作业测试
SYS-P-012最大上升/下降速度≥3 m/s3 m/sT100手册p28P1飞行测试
SYS-P-013最大可承受风速≥6 m/s6 m/sT100手册p28P0风洞/实地测试
SYS-P-014可设置最大飞行高度30 m30 mT100手册p28P0系统参数验证
SYS-P-015可设置最大飞行半径≥2000 m2000 mT100手册p28P1飞行测试
SYS-P-016最大起飞海拔高度≥4500 m4500 mT100手册p29P2高海拔测试

4.3 定位精度 ​

编号性能指标我方目标值T100参考值来源优先级验证方式
SYS-P-020悬停精度（RTK开启）水平±10cm，垂直±10cm水平±10cm，垂直±10cmT100手册p28P0RTK定位精度测试
SYS-P-021悬停精度（RTK关闭）水平±60cm，垂直±30cm水平±60cm，垂直±30cmT100手册p28P0GPS精度测试
SYS-P-022飞行航迹精度偏航距≤0.4m，速度偏差≤0.3m/s偏航距≤0.4m，速度偏差≤0.3m/sT100手册p28P0航线跟踪测试

4.4 喷洒性能 ​

编号性能指标我方目标值T100参考值来源优先级验证方式
SYS-P-030有效喷幅≥5 m5-11 mT100手册p29P0喷洒均匀度测试
SYS-P-031雾化粒径50-500 μm50-500 μmT100手册p29P0激光粒度仪测试
SYS-P-032水泵流量≥12 L/min15 L/min（单泵）T100手册p29P0流量计测试
SYS-P-033喷洒均匀度（变异系数CV）≤35%[TBD-需讨论：参考行业标准GB/T 43071]行业标准P0雾滴采集卡测试
SYS-P-034作业效率≥200亩/小时约240-320亩/小时（T100官网参考）项目总纲P1实地连续作业统计
SYS-P-035喷头数量≥22（标配），可扩展至4T100手册p29P0实物检查

4.5 环境适应性 ​

编号性能指标我方目标值T100参考值来源优先级验证方式
SYS-P-040工作环境温度0°C ~ 40°C0°C ~ 40°CT100手册p28P0环境模拟测试
SYS-P-041防护等级（飞行器）≥IP56IP56（整机），IP67（核心模块）T100手册p29P0IP防护测试
SYS-P-042抗电磁干扰能力≥10 V/m10 V/mT100手册p29P1EMC测试

4.6 通信性能 ​

编号性能指标我方目标值T100参考值来源优先级验证方式
SYS-P-050图传有效距离（SRRC标准）≥3 km5 km（SRRC），4 km（MIC/CE）T100手册p64P1实地通信测试
SYS-P-051遥控器通信范围信号良好时≥300m可正常对频使用对频需≤300mT100手册p23P0通信测试
SYS-P-052图传延迟[TBD-需讨论][TBD-需测试T100实际延迟]—P1延迟测试

第5章 安全需求 ​

5.1 飞行安全 ​

编号需求描述优先级验证方式
SYS-S-001失控保护：遥控器信号丢失超过3秒后，飞行器应自动执行预设动作（返航/降落/悬停），默认为返航（参考T100手册p43、安全概要p1）P0信号屏蔽测试
SYS-S-002断桨/电机失效降级：单个动力失效时，飞行器应能维持可控飞行并安全降落，飞控自动向失效电机对侧偏航飞行（参考T100手册p43）P0模拟故障测试
SYS-S-003多电机失效保护：超过一个动力失效导致飞行器坠落时，应自动关闭电机以减少伤害（参考T100手册p43）P0模拟故障测试
SYS-S-004低电量分级保护：普通低电量→告警+可选返航；严重低电量→强制原地降落，不可取消（参考T100手册p40、43）P0电量模拟测试
SYS-S-005过热保护：电池严重过热告警时，App应提示并允许用户立即遥控降落或返航（参考T100手册p43）P0温度模拟测试
SYS-S-006定位信号丢失处理：RTK丢失时切换卫星定位，卫星定位也不可用时自动切换姿态模式并提示谨慎飞行（参考T100手册p43）P0信号屏蔽测试
SYS-S-007地理围栏执行：进入禁飞区自动降落、限高区自动限制高度、授权区需解锁（参考T100手册p32-33）P0GEO系统联调

5.2 作业安全 ​

编号需求描述优先级验证方式
SYS-S-010喷头防堵检测：应能检测喷头雾化异常（堵塞/雾化不良），并在App上告警提示（参考T100手册p41维护章节）P1喷洒系统测试
SYS-S-011药液泄漏检测：管路系统应设计防泄漏机构，如检测到异常流量应告警（参考安全概要p1"安全操作须知"）P1管路压力测试
SYS-S-012作业箱药液不足告警：App应根据剩余药量和航线计算无药点并在地图上显示（参考T100手册p56）P0实地作业测试
SYS-S-013喷洒自动启停：飞行器仅在作业航线上飞行时自动喷洒农药，转弯和过渡航线段不喷洒（参考T100手册p51）P0实地作业测试
SYS-S-014流量校准功能：支持用户校准流量计，确保实际喷洒量与设定量一致（参考T100手册p48）P0流量校准测试

5.3 人员安全 ​

编号需求描述优先级验证方式
SYS-S-020操作安全距离：作业时操作人员应与飞行器保持≥6米安全距离，App/手册应明确标注（参考T100手册p30、安全概要p1）P0文档检查+App提示
SYS-S-021紧急停机：遥控器应设置急停按键组合（C1+C2+急停），按下后立即停止所有电机（参考T100手册p36）P0功能测试
SYS-S-022声光警示：飞行器应配备机头/机尾指示灯（红/绿常亮指示方向）和夜航灯（参考T100手册p15-16）P0功能检查
SYS-S-023遥控器振动+声音告警：异常状态（低电量、失控、返航等）时遥控器应发出连续提示音和振动（参考T100手册p23）P0功能测试
SYS-S-024起飞前安全检查清单：App应在起飞前引导用户完成飞行前检查项（参考T100手册p35飞行前检查）P0功能检查
SYS-S-025第三方人员安全：起降场应管控，起降时保持10米以上安全距离（参考安全概要p1）P0操作规程检查
SYS-S-026安全警示标识：飞行器机身应张贴高温警示、夹手警示、桨尖安全、电池操作、农药使用、电源警示等标识（参考T100手册p70-72）P0实物检查

5.4 电池安全 ​

编号需求描述优先级验证方式
SYS-S-030过充保护：BMS应在电芯电压达到上限时自动断开充电回路（参考T100手册p60异常指示）P0充电测试
SYS-S-031过放保护：电芯电压降至下限时应自动切断放电，避免电池电量低于15%继续飞行（参考T100手册p57）P0放电测试
SYS-S-032短路保护：BMS应在检测到短路时立即切断输出，通过LED指示异常（参考T100手册p60）P0短路模拟测试
SYS-S-033过温保护：充电温度超限时自动停止充电，放电温度超限时告警并限制输出（参考T100手册p58、60）P0温度测试
SYS-S-034热失控预防：电池起火时应使用沙/灭火毯/水冷却处理，产品手册应包含起火应急处理流程（参考T100手册p44）P0文档检查+培训
SYS-S-035存储安全：长期存储时电池应充电至40%-60%，存储温度-20°C至40°C（参考T100手册p61）P1文档检查

第6章 合规需求 ​

6.1 航空法规 ​

编号需求描述优先级验证方式
SYS-C-001最大起飞重量≤150kg：根据国务院令第761号《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》，农用无人机最大起飞重量≤150kg可享受操作员执照豁免和飞行活动审批豁免。这是整个产品最核心的硬性约束。P0（硬性）称重测试+合规审查
SYS-C-002实名登记：产品应支持通过民航局无人机实名登记系统完成登记，App内提供登记指引（参考T100手册p3，https://uom.caac.gov.cn）P0登记流程验证
SYS-C-003飞行限制区域遵从：系统应内置GEO地理围栏数据库，自动限制在禁飞区/限飞区的飞行（参考T100手册p32）P0GEO系统验证
SYS-C-004飞行数据记录：系统应完整记录飞行数据并可导出，支持事后追溯和监管检查需求（参考T100手册p41）P0数据记录验证
SYS-C-005远程识别（Remote ID）：根据 GB46761—2025 / GB46750—2025（2026年5月1日起强制实施），国内销售机型须内置远程识别模块（蓝牙/Wi-Fi 或蜂窝/卫星），开机后每秒向监管平台上报身份标识、实时位置、速度等数据；飞行记录须自动存储 ≥120小时且不可手动删除。澳大利亚出口型号暂无此强制要求，可不配置该模块。P0（国内版）/ 豁免（出口版）软硬件测试+监管平台联调

6.2 产品标准 ​

编号需求描述优先级验证方式
SYS-C-010GB/T 43071-2023 植保无人飞机 通用技术要求：产品应满足该国家标准中的技术要求，包括喷洒均匀度、安全功能、环境适应性等P0标准符合性检查
SYS-C-011SRRC型号核准：遥控器无线电发射设备须取得SRRC型号核准证，认证周期约2-3个月（关键路径）P0SRRC认证报告
SYS-C-0123C认证：充电器等电子设备须取得3C强制认证P03C认证报告
SYS-C-013RoHS合规：产品应符合GB/T 26572有害物质限制要求（参考T100手册p4产品信息表）P1材料检测报告

6.3 无线电合规 ​

编号需求描述优先级验证方式
SYS-C-0202.4 GHz频段辐射功率应≤20 dBm（SRRC/CE/MIC标准）（参考T100手册p28）P0EMC测试报告
SYS-C-0215.8 GHz频段辐射功率应≤30 dBm（SRRC标准）（参考T100手册p28）P0EMC测试报告
SYS-C-022遥控器发射功率应符合出口管制第四十四条微功率短距离无线电设备的规定（参考安全概要p2）P0检测报告

6.4 农药喷洒相关法规 ​

编号需求描述优先级验证方式
SYS-C-030产品手册应明确标注农药使用安全须知：使用合规农药、遵守安全间隔期、配戴防护装备（参考安全概要p1"农药使用须知"）P0文档审查
SYS-C-031喷洒作业应避免对周边水源、居民区、蜂场等敏感区域造成漂移污染（参考安全概要p1）P0操作规程检查
SYS-C-032产品应支持作业记录导出（作业时间、地块、用药量等），满足农药使用可追溯性要求P1数据导出验证

第7章 子系统需求分解 ​

7.1 飞控系统 (FC) ​

  • 职责边界：飞行姿态控制、航线执行、安全保护逻辑总控，基于PX4二次开发
  • 关键输入：遥控器指令（MAVLink）、导航定位数据、避障数据、电池状态
  • 关键输出：电调PWM指令、喷洒控制指令、遥测数据
  • 子系统PRD：SUB-FC-V0.1-飞控系统PRD.md
  • 相关ICD：ICD-01（飞控↔电调）、ICD-02（飞控↔遥控器）、ICD-03（飞控↔导航）、ICD-04（飞控↔避障）、ICD-05（飞控↔喷洒）、ICD-07（飞控↔App远程）

7.2 电调系统 (ESC) ​

  • 职责边界：接收飞控CAN指令，FOC算法驱动4个电机实现精确转速控制（V1四旋翼构型）
  • 关键输入：飞控转速指令（PWM/CAN）
  • 关键输出：电机驱动信号、电机/电调状态反馈
  • 子系统PRD：SUB-ESC-V0.1-电调系统PRD.md
  • 相关ICD：ICD-01（飞控↔电调）、ICD-08（电源↔各子系统）

7.3 遥控器系统 (RC) — 最紧急 ​

  • 职责边界：用户操控输入、飞行器状态显示、图传视频接收、RTK数据中继
  • 关键输入：用户操控（摇杆/按键/触屏）、飞行器遥测数据、图传视频流、RTK差分数据
  • 关键输出：遥控指令（直连数据链）、RTK数据转发、App运行平台
  • 子系统PRD：SUB-RC-V0.1-遥控器系统PRD.md
  • 相关ICD：ICD-02（飞控↔遥控器）、ICD-06（遥控器↔App）
  • 关键风险：SRRC认证周期2-3个月，为当前关键路径

7.4 机身结构系统 (AF) ​

  • 职责边界：整机结构设计，包括机架、机臂折叠机构、起落架、作业箱安装、防护等级实现
  • 关键输入：各子系统安装需求、重量/重心约束
  • 关键输出：结构件、安装接口、防护密封
  • 子系统PRD：SUB-AF-V0.1-机身结构系统PRD.md
  • 相关ICD：无专属ICD，通过机械接口文档定义

7.5 动力电池系统 (PS) ​

  • 职责边界：为飞行器供电，BMS管理充放电过程，保护电池安全
  • 关键输入：充电器充电输入（62V DC）、飞行器用电负载
  • 关键输出：52.5V/52.78V直流供电（参考T100 DB2160/DB2212电池，T100手册p65）、电量/温度/异常状态数据
  • 子系统PRD：SUB-PS-V0.1-动力电池系统PRD.md
  • 相关ICD：ICD-08（电源↔各子系统）

7.6 喷洒系统 (SP) ​

  • 职责边界：水泵驱动、流量控制、喷头雾化、管路密封，实现精准均匀喷洒
  • 关键输入：飞控喷洒控制指令（开/关/流量设定）
  • 关键输出：实际喷洒流量反馈、药液余量、喷洒状态
  • 子系统PRD：SUB-SP-V0.1-喷洒系统PRD.md
  • 相关ICD：ICD-05（飞控↔喷洒）

7.7 避障系统 (OA) ​

  • 职责边界：多传感器（前/后/下雷达+视觉系统）障碍物感知与避障决策
  • 关键输入：雷达/视觉原始数据
  • 关键输出：障碍物距离/方向数据、避障建议指令
  • 子系统PRD：SUB-OA-V0.1-避障系统PRD.md
  • 相关ICD：ICD-04（飞控↔避障）
  • 参考：T100安全系统探测距离最大60m（T100手册p29），有效避障速度≤13.8m/s（T100手册p28）

7.8 操控App系统 (APP) ​

  • 职责边界：作业规划（地块/航线）、飞行实时监控、参数设置、设备管理、数据记录与导出
  • 关键输入：遥控器转发的遥测/图传数据、用户触屏操作、地图数据
  • 关键输出：作业规划参数、用户操作指令（通过遥控器转发）、作业记录文件
  • 子系统PRD：SUB-APP-V0.1-操控App系统PRD.md
  • 相关ICD：ICD-06（遥控器↔App）、ICD-07（飞控↔App远程4G）
  • 参考：界面参考大疆农业App，沿用用户操作习惯（项目总纲）

7.9 导航定位系统 (NAV) ​

  • 职责边界：GNSS多星座定位、RTK差分处理、航线跟踪导航
  • 关键输入：卫星信号（GPS/BeiDou/Galileo）、RTK差分数据（D-RTK基站或网络RTK）
  • 关键输出：高精度位置/速度/航向数据（经飞控使用）
  • 子系统PRD：SUB-NAV-V0.1-导航定位系统PRD.md
  • 相关ICD：ICD-03（飞控↔导航定位）

7.10 云平台系统 (CP) ​

  • 职责边界：远程设备管理、实时遥测中继、OTA固件升级、作业记录存储与查询；V1.0支持100台种子用户
  • 关键输入：飞控MAVLink遥测流（经4G上传）、App REST请求、OTA固件包
  • 关键输出：遥测数据透传至App、OTA下发指令、设备状态仪表盘
  • 子系统PRD：SUB-CP-V0.1-云平台系统PRD.md
  • 相关ICD：ICD-07（飞控↔App远程4G）

7.11 感知融合系统 (PF) ​

  • 职责边界：将四目视觉、毫米波雷达、激光雷达的原始数据进行时空同步与融合，输出高置信度的位置/速度/地形高度估计，作为飞控EKF的辅助观测源
  • 关键输入：四目相机图像帧、毫米波点云、激光雷达点云
  • 关键输出：融合位姿估计（位置/速度/高度）→飞控EKF，三维点云地图→避障系统
  • 子系统PRD：SUB-PF-V0.1-感知融合系统PRD.md
  • 相关ICD：ICD-09（感知融合↔飞控）

第8章 验收标准 ​

8.1 种子用户测试验收标准（2025年10月） ​

验收标准分为三级：必须通过（不通过则不交付）、应当通过（影响用户满意度）、可延后（后续版本完善）。

必须通过的测试项（P0 — 安全+基础作业） ​

序号测试项通过标准对应需求
A-01最大起飞重量合规满载称重≤150 kgSYS-P-001, SYS-C-001
A-02基本飞行控制起飞/悬停/降落/航向控制正常，无异常抖动SYS-F-001~007
A-03RTK精准定位RTK开启后悬停精度水平±10cmSYS-P-020
A-04大田航线喷洒规划地块→自动航线→喷洒完成，航迹偏差≤0.5mSYS-F-010, SYS-P-022
A-05AB点作业记录AB点后自动生成航线并喷洒，航迹平行度合格SYS-F-011
A-06手动作业遥控器操控飞行+手动喷洒正常SYS-F-012
A-07断点续喷中途退出后恢复作业，断点坐标偏差≤0.5mSYS-F-015
A-08低电量返航电量降至阈值后自动触发返航并安全降落SYS-F-020, SYS-S-004
A-09失控返航遮断遥控器信号后3秒内触发返航流程SYS-F-021, SYS-S-001
A-10避障刹停正面遇障碍物时自动刹停，距离≥1mSYS-F-025
A-11紧急停机按下急停按键组合后电机立即停止SYS-S-021
A-12电池安全保护过充/过放/短路保护正常触发SYS-S-030~032
A-13喷洒均匀度变异系数CV≤35%（标准测试条件下）SYS-P-033
A-14防护等级通过IP56防护测试SYS-P-041
A-15结构强度满载作业50小时无结构件开裂/变形[TBD-子系统PRD定义]

应当通过的测试项（P1 — 用户体验） ​

序号测试项通过标准对应需求
B-01果树航线作业果树航线规划+自动喷洒基本可用SYS-F-013
B-02多地块连续作业选中多地块后按序自动执行SYS-F-016
B-03App界面易用性种子用户培训后30分钟内独立完成一次完整作业SUB-APP
B-04遥控器操控手感摇杆响应线性、按键布局合理，无明显不适SUB-RC
B-05图传质量300m内图传流畅无明显卡顿/花屏SYS-P-050
B-06充电效率快充模式下电池从20%充至90%时间≤15minSUB-PS
B-07折叠便携性单人可在5分钟内完成展开/折叠和装车SUB-AF
B-08夜航灯可见性夜间50m外可清晰辨别飞行器方向SYS-S-022

可延后的测试项（P2 — 后续版本） ​

序号测试项说明对应需求
C-01航测作业航测+地图重建功能可后续OTASYS-F-014
C-024G增强图传远距离4G图传可后续开通SYS-P-050
C-03自定义网络RTK第三方CORS站接入可后续适配SYS-F-042
C-04高海拔适应性4500m海拔测试可延后SYS-P-016

第9章 版本规划 ​

V0.5 工程样机（当前状态） ​

项目状态
飞控硬件自研已完成，基于PX4二次开发
电调硬/软件开发完成，测试中
遥控器硬/软件起步阶段（关键路径）
整机结构工程样机，当前使用货架件
操控App有UI开发，界面参考大疆农业App
避障系统有专人，尚在开发
导航/RTK需接入，参考D-RTK 3
感知融合系统概念阶段，传感器选型中
云平台尚未启动，V1.0种子用户阶段需基础能力
首飞验证已完成

V1.0 种子用户版（2025年10月目标） ​

交付目标：约100台样机交付种子用户进行田间测试

核心验证目标：

  1. 整机结构强度可靠
  2. 喷洒效果满足大田作业需求
  3. 安全保护机制完备有效

关键里程碑：

时间节点里程碑风险项
[TBD]遥控器板卡设计定稿SRRC认证周期（2-3个月）
[TBD]整机结构从货架件切换至自研件模具开发周期
[TBD]避障系统集成联调传感器选型与算法成熟度
[TBD]全系统联调完成各子系统接口对齐
[TBD]可靠性测试（累计飞行时间≥200小时）测试场地和环境条件
2025年10月种子用户交付—

V1.0 功能范围：见第1.4节"产品边界"

V1.5 小批量版（后续规划） ​

规划方向（简要，待V1.0验证后细化）：

  • 播撒模式（肥料/种子播撒，参考T100播撒系统规格：最大排料量400kg/min，T100手册p63）
  • 吊运模式（参考T100吊运系统规格：最大载荷85kg，T100手册p63）
  • 多机协同基础能力
  • 处方图变量喷洒
  • 机队管理App模块
  • 远程识别模块（Remote ID）集成（满足GB46761/GB46750-2025，2026年5月强制实施）
  • 产能爬坡至500-1000台级别

V2.0 量产版（远期规划） ​

规划方向（高层次，待V1.5后评估）：

  • 构型升级：四旋翼→4轴同轴双旋翼（每轴2电机，共8电机），对标T100；提升单电机容错能力、有效载重及效率
  • 电调升级：8套ESC（FOC），需同步升级ICD-01 CAN总线拓扑
  • 飞控混控矩阵：从4路扩展至8路（V1飞控软件架构应预留接口）
  • 精准变量喷洒（处方图精细化作业）
  • AI 作物识别与智能决策辅助
  • 机队管理与大规模调度
  • 第三方云平台API对接（政府农情监测、保险理赔数据接口）

附录 ​

附录A 术语表 ​

术语英文定义
RTKReal-Time Kinematic实时动态差分定位技术，可实现厘米级定位精度
GNSSGlobal Navigation Satellite System全球导航卫星系统，包括GPS、BeiDou、Galileo等
MAVLinkMicro Air Vehicle Link轻量级无人机通信协议
PX4—开源飞控软件平台
BMSBattery Management System电池管理系统
ESCElectronic Speed Controller电子调速器
OcuSync—DJI自研图传协议（本项目不采用，仅作性能对标基准）
IP56/IP67Ingress Protection防尘防水等级标准（IEC 60529）
SRRCState Radio Regulation of China国家无线电管理委员会型号核准
GEOGeospatial Environment OnlineDJI地理围栏系统（本项目参考其概念自研）
FPVFirst Person View第一人称视角，指图传相机实时画面
CVCoefficient of Variation变异系数，衡量喷洒均匀度的统计指标
CORSContinuously Operating Reference Station连续运行参考站，提供网络RTK服务
植保—植物保护，指农作物病虫害防治作业
飞防—飞行植保防治，使用无人机进行植保作业
AB点—一种作业模式，通过记录两个参考点定义航线方向
断点续喷—作业中途退出后从中断位置恢复继续喷洒

附录B 参考文献 ​

编号文献名称版本/日期
[1]《T100农业无人机 用户手册》v1.2，2025.09
[2]《T100农业无人机 T70系列农业无人机 免责声明和安全操作指引》v1.0
[3]《D-RTK 3（农业版）用户手册》v1.0
[4]《C12000智能充电器使用说明》—
[5]国务院令第761号《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》2024年施行
[6]GB/T 43071-2023《植保无人飞机 通用技术要求》2023
[7]IEC 60529 防护等级标准—
[8]GB46761—2025《民用无人驾驶航空器系统安全要求》2026年5月1日起强制实施
[9]GB46750—2025《民用无人驾驶航空器远程识别》2026年5月1日起强制实施

附录C 需求追溯矩阵模板 ​

需求编号需求描述来源文档子系统分解测试用例编号验证状态
SYS-F-001一键起飞Master PRDFC[TBD]未验证
SYS-F-010大田航线作业Master PRDFC, APP, SP, NAV[TBD]未验证
SYS-P-001最大起飞重量≤150kgMaster PRD / 国务院令761号AF, PS[TBD]未验证
SYS-S-001失控保护Master PRD / T100手册FC, RC[TBD]未验证
SYS-C-001重量合规≤150kg国务院令第761号全系统[TBD]未验证
..................

注：完整追溯矩阵将随各子系统PRD和测试计划的编写逐步完善。

文档结束

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