楊 旭 胡建中 黎志偉

（湖南博航無(wú)人機(jī)技術(shù)有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410126）

小型四旋翼無(wú)人機(jī)系統(tǒng)在基層派出所的應(yīng)用

楊 旭 胡建中 黎志偉

（湖南博航無(wú)人機(jī)技術(shù)有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410126）

本文針對(duì)基層派出所在日常警務(wù)工作中的需要，試驗(yàn)利用四旋翼無(wú)人機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行夜間巡邏、集會(huì)管控、重點(diǎn)區(qū)域排查等任務(wù)。本系統(tǒng)利用無(wú)人機(jī)方便靈活的視頻采集功能，將其與4G無(wú)線通信設(shè)備結(jié)合使用，組成一個(gè)遠(yuǎn)距離視頻傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)以派出所為中心覆蓋整個(gè)轄區(qū)范圍的移動(dòng)監(jiān)控，為公安干警提供實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)情況及決策依據(jù)。

無(wú)人機(jī)；實(shí)時(shí)；高清；警用

0.引言

小型四旋翼無(wú)人機(jī)相比于載人直升機(jī)能夠飛得更低、更近，滿足具體警用偵測(cè)的近距離、高分辨率的作業(yè)要求。雖然單次作業(yè)面積小于載人飛機(jī)，但足以滿足各出警類型絕大部分作業(yè)需求，價(jià)格相對(duì)低廉，體積小、重量輕、運(yùn)輸方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、隱蔽性好，適用于在警用領(lǐng)域使用和普及型開(kāi)發(fā)，能夠以最低的成本完成最多的任務(wù)。

本文主要針對(duì)基層派出所在日常警務(wù)工作中的需要，介紹了一種可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的小型四旋翼無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，并對(duì)該系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行了實(shí)地試驗(yàn)，進(jìn)行了夜間巡邏、集會(huì)管控、重點(diǎn)區(qū)域排查等任務(wù)。

1.應(yīng)用現(xiàn)狀

多旋翼無(wú)人機(jī)是唯一適合在城鎮(zhèn)等復(fù)雜環(huán)境下飛行的無(wú)人飛行器。

除了具備觀察、記錄能力外，四旋翼無(wú)人機(jī)作為警用無(wú)人機(jī)推廣是最合適不過(guò)的選擇。在操作方式上，四旋翼無(wú)人機(jī)由于其自身的穩(wěn)定性可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的自主控制，按照設(shè)定的航線飛行，相對(duì)于其他機(jī)型對(duì)飛行經(jīng)驗(yàn)要求低。在飛行精度上，四旋翼無(wú)人機(jī)的懸停精度達(dá)到0.5m甚至更低，具備自動(dòng)定高定點(diǎn)懸停觀測(cè)能力。在抗干擾能力上，四旋翼無(wú)人機(jī)內(nèi)部系統(tǒng)大多采用抗電磁干擾設(shè)計(jì)，可以在遠(yuǎn)高于無(wú)線電頻率的頻段進(jìn)行控制，避免了日常無(wú)線電信號(hào)的干擾，提高了飛行安全性。在功能拓展上，四旋翼無(wú)人機(jī)還可以加裝定點(diǎn)電磁彈射器彈射催淚彈，甚至進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)打擊，如圖1所示。

目前，一些技術(shù)成熟的西方國(guó)家對(duì)無(wú)人機(jī)應(yīng)用也相對(duì)較多，以美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、俄羅斯、奧地利等國(guó)家為代表，其機(jī)型穩(wěn)定性好，集成度高。例如美國(guó)早在2011年邁阿密警方就獲批使用警用無(wú)人機(jī)，成為第一個(gè)使用警用無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)部門；英國(guó)在2012年倫敦奧運(yùn)會(huì)中利用無(wú)人機(jī)監(jiān)控體育館、道路，部分警局也響應(yīng)配備了無(wú)人機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；俄羅斯在2014年索契冬奧會(huì)中將無(wú)人機(jī)應(yīng)用安保工作，另外還利用小型無(wú)人機(jī)監(jiān)控示威游行、街頭抗議等活動(dòng)。

國(guó)內(nèi)無(wú)人機(jī)技術(shù)與美國(guó)、德國(guó)等西方發(fā)達(dá)等國(guó)家相比還存在一定差距，在應(yīng)用地域、應(yīng)用范圍、應(yīng)用方式上都有很大的擴(kuò)展空間，潛力巨大，發(fā)展迅速。北京、河北、安徽、河南等地區(qū)利用無(wú)人機(jī)空中調(diào)查偷種罌粟；湖北、江蘇等地利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行山區(qū)人員搜救；廣東等利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行交通路況監(jiān)測(cè)；吉林等地研發(fā)警用系列無(wú)人機(jī)，并開(kāi)展業(yè)務(wù)化運(yùn)行。

2.系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)由3部分組成，各部分關(guān)系如圖2所示。

指揮調(diào)度分系統(tǒng)建設(shè)于派出所指揮中心，可同時(shí)管理多套無(wú)人機(jī)系統(tǒng)作業(yè)。指揮中心通過(guò)4G通信網(wǎng)絡(luò)獲取無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)視頻數(shù)據(jù)，并對(duì)轄區(qū)內(nèi)無(wú)人機(jī)、人員、巡邏車進(jìn)行統(tǒng)一管理，下達(dá)指揮控制命令；4G通信分系統(tǒng)包含數(shù)據(jù)發(fā)送端和數(shù)據(jù)接收端。數(shù)據(jù)發(fā)送端跟隨無(wú)人機(jī)作業(yè)分系統(tǒng)，在執(zhí)行任務(wù)是將無(wú)人機(jī)采集的數(shù)據(jù)上傳，在派出所指揮中心通過(guò)4G數(shù)據(jù)接收端將數(shù)據(jù)解碼，實(shí)現(xiàn)視頻的實(shí)時(shí)跟蹤顯示；無(wú)人機(jī)作業(yè)分系統(tǒng)包含無(wú)人機(jī)平臺(tái)、地面站、任務(wù)載荷、數(shù)據(jù)鏈、保障及維修設(shè)備，可放置于日常巡邏車中，供日常及應(yīng)急使用，見(jiàn)表1。

3.特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)

BH-2型四旋翼無(wú)人機(jī)主要性能指標(biāo)如下（見(jiàn)表2）。

小型四旋翼無(wú)人機(jī)被廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外公共安全領(lǐng)域。它操作簡(jiǎn)單，經(jīng)過(guò)一個(gè)星期左右的專業(yè)培訓(xùn)即可自由掌控?zé)o人機(jī)飛行，利用電能驅(qū)動(dòng)，價(jià)格實(shí)惠，只要兩名警員便能完成對(duì)無(wú)人機(jī)的操縱。四旋翼無(wú)人機(jī)具備高空懸停、垂直起降、靈活轉(zhuǎn)彎等優(yōu)勢(shì)，對(duì)起降場(chǎng)地要求低，2m×2m平地即可。雖然機(jī)身小巧，但具備對(duì)可見(jiàn)光或紅外數(shù)據(jù)的采集、傳輸能力，可實(shí)現(xiàn)高清視頻的實(shí)時(shí)下傳。

表1　系統(tǒng)組成及功能表

表2　BH-2型無(wú)人機(jī)系統(tǒng)性能指標(biāo)

4.具體應(yīng)用

派出所轄區(qū)面積30.5km2，東西長(zhǎng)約10km，南北長(zhǎng)約5km。四旋翼無(wú)人機(jī)控制半徑10km，完全滿足飛行作業(yè)范圍要求。利用小型四旋翼無(wú)人機(jī)可執(zhí)行夜間巡邏、集會(huì)管控、公共消防、交通管制、?；繁O(jiān)測(cè)、人員搜救等任務(wù)，通過(guò)無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)鏈及4G網(wǎng)絡(luò)將作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)與派出所聯(lián)系起來(lái)，提升了警員的工作效率，增加了管控面積。

無(wú)人機(jī)有兩種起降方式：一種是派出所定點(diǎn)起降，一種是由警車攜帶無(wú)人機(jī)靠近作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行不定點(diǎn)起降。將無(wú)人機(jī)引入公安工作，能很好地解放警力，緩解警力不足的問(wèn)題。只要將轄區(qū)內(nèi)的高物進(jìn)行規(guī)避，無(wú)人機(jī)就可以根據(jù)規(guī)劃線路進(jìn)行自主飛行，快速、安全的到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)。公安工作需要公開(kāi)與隱蔽相結(jié)合，無(wú)人機(jī)可攜帶閃光燈、高音喇叭進(jìn)行有效示警；可以利用其小巧、低噪的特點(diǎn)在某些敏感場(chǎng)合進(jìn)行秘密取證，而不被地面人員所發(fā)現(xiàn)。其攜帶的攝像機(jī)可以通過(guò)地面指令對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行宏觀與微觀掌控，在幾百米的高空完成車牌識(shí)別，人員識(shí)別，如圖3所示。轄區(qū)主干道紅外視頻截圖，如圖4所示。

4.1夜間巡邏

四旋翼無(wú)人機(jī)攜帶紅外熱像儀在夜間進(jìn)行視頻數(shù)據(jù)采集。紅外熱像儀對(duì)溫度敏感，可晝夜使用。白天，它不受強(qiáng)光影響；夜間可在微光，甚至無(wú)光的條件下使用。對(duì)人員、車輛、建筑物、火源等熱源目標(biāo)識(shí)別效果好，能幫助公安民警執(zhí)行夜間巡邏任務(wù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、追蹤嫌疑人員、車輛。

4.2集會(huì)管控

派出所轄區(qū)有一個(gè)露天集貿(mào)市場(chǎng)，每逢周日附近百姓來(lái)此趕集，面積不大，人數(shù)眾多，環(huán)境相當(dāng)復(fù)雜。為掌握集貿(mào)市場(chǎng)治安情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、化解群眾糾紛，震懾違法犯罪分子，派出所每次都會(huì)安排一輛警車及四名警力到場(chǎng)安保，但由于環(huán)境擁擠，警車只能停放在集市入口，民警在人群中徒步穿梭，管控范圍有限，效果不佳。

四旋翼無(wú)人機(jī)攜帶可見(jiàn)光攝像機(jī)、高音喇叭，由巡邏車開(kāi)抵集市附近區(qū)域，放飛無(wú)人機(jī)。警員在巡邏車上觀察無(wú)人機(jī)獲取的航拍信息，并將數(shù)據(jù)通過(guò)4G設(shè)備傳回派出所指揮中心。車上警員利用無(wú)線對(duì)講機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)飛行范圍內(nèi)200m左右區(qū)域的語(yǔ)音喊話，進(jìn)行有效示警。遇到突發(fā)事件可在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并趕往事發(fā)現(xiàn)場(chǎng)，控制事態(tài)發(fā)展。

結(jié)論

四旋翼無(wú)人機(jī)系統(tǒng)主要針對(duì)公安派出所執(zhí)行任務(wù)時(shí)對(duì)應(yīng)急響應(yīng)、實(shí)時(shí)監(jiān)控、統(tǒng)一管理的要求，達(dá)到提升應(yīng)急響應(yīng)能力，解放警力的目的，使公安干警能夠準(zhǔn)確掌握現(xiàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)，做出決策。系統(tǒng)經(jīng)過(guò)成功實(shí)踐，具有一定可行性，值得在公安行業(yè)推廣應(yīng)用。

［1］岳基隆.四旋翼無(wú)人機(jī)自適應(yīng)控制方法研究［D］.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2010.

［2］周志文.輸電線路的無(wú)人機(jī)測(cè)距技術(shù)研究與應(yīng)用［D］.華北電力大學(xué)，2014.

［3］王德宇.小型無(wú)人直升機(jī)飛行控制系統(tǒng)研究［D］.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2005.

［4］張峰，佟巍，周立冬，劉愛(ài)兵.無(wú)人機(jī)在救援方面的應(yīng)用及發(fā)展［J］.中華災(zāi)害救援醫(yī)學(xué)，2015（11）：641-645.

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