溫智偉

（揭陽(yáng)市公安局科技信息化支隊(duì)，廣東 揭陽(yáng)522000）

智慧警務(wù)巡防以移動(dòng)智能終端（主要包括人臉識(shí)別、信息錄入、執(zhí)法記錄儀、警用穿戴等設(shè)備）、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)為支撐，助力民警接處警、現(xiàn)場(chǎng)勘查、信息采集、信息核驗(yàn)、治安巡防等工作，實(shí)現(xiàn)了快速處警及社會(huì)基礎(chǔ)信息采集工作。同時(shí)，人工智能與大數(shù)據(jù)技術(shù)所提供研判分析手段，在偵破案件、預(yù)防犯罪、精確打擊以及輔助決策等警務(wù)工作中具有重要的實(shí)戰(zhàn)價(jià)值，真正實(shí)現(xiàn)了為基層干警減負(fù)增效。

1 技術(shù)支撐

隨著國(guó)家倡導(dǎo)的新基建強(qiáng)力推進(jìn)，5G 網(wǎng)絡(luò)覆蓋快速完善，在5G 技術(shù)的支撐下，多項(xiàng)智慧巡防技術(shù)有更加優(yōu)越的表現(xiàn)。

一是增強(qiáng)的移動(dòng)寬帶（eMBB）。其峰值數(shù)據(jù)速率將達(dá)10Gbit/s（4G 峰值僅為1Gbit/s），就廣域覆蓋的案例而言，用戶體驗(yàn)數(shù)據(jù)速率達(dá)到100Mbit/s。在熱點(diǎn)案例中，用戶體驗(yàn)數(shù)據(jù)速率值有望進(jìn)一步提升達(dá)到1Gbit/s，可支持4K/8K高清視頻傳輸。高清視頻有利于執(zhí)法過(guò)程的取證比對(duì)等工作。

二是超可靠和低延遲通信（URLLC）。能夠?qū)崿F(xiàn)1ms 的空中下載延遲，支持極低延遲要求的服務(wù) （4G 時(shí)延60～98ms），從而使得4G 時(shí)代不敢想象的危險(xiǎn)環(huán)境下的遠(yuǎn)程執(zhí)法機(jī)器人操控或巡邏警車、無(wú)人機(jī)遠(yuǎn)程駕駛成為可能。

三是廣泛的機(jī)器類通信（mMTC）。支持每平方公里高達(dá)10 萬(wàn)臺(tái)設(shè)備的連接密度，以適用于大規(guī)模機(jī)器類型通信情形。未來(lái)城市路面廣泛布控的智慧設(shè)備甚至微型智慧機(jī)器群將得到部署。

另外，網(wǎng)絡(luò)切片是5G 帶來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)，可在同一套設(shè)備上提供多個(gè)端到端的虛擬網(wǎng)絡(luò)，為特定場(chǎng)景部署專用虛擬網(wǎng)絡(luò)，確保網(wǎng)絡(luò)只包括這個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景所需的功能，即使在熱點(diǎn)區(qū)域使用，網(wǎng)絡(luò)性能也能得到保障。

5G 不僅突破了4G 網(wǎng)絡(luò)在容量、速率等方面的限制，提供切片網(wǎng)絡(luò)技術(shù)多元化的網(wǎng)絡(luò)靈活部署方式，將更便捷地連接融合人工智能、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，賦能數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代下各行業(yè)，加速社會(huì)的智慧化轉(zhuǎn)型。5G 對(duì)警務(wù)領(lǐng)域的智慧巡防工作也將帶來(lái)深遠(yuǎn)的影響。

2 5G創(chuàng)新警務(wù)應(yīng)用

未來(lái)警務(wù)工作中，在5G 技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用的環(huán)境下，如何使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）、無(wú)人機(jī)、機(jī)器人3 種巡防技術(shù)實(shí)現(xiàn)提升巡防效率，有效緩解當(dāng)前巡防工作的突出矛盾，更好地保障人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全是5G 創(chuàng)新警務(wù)應(yīng)用的目的。

2.1 5G+AR智慧化巡防

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Augmented Reality，簡(jiǎn)稱AR），是一種實(shí)時(shí)地計(jì)算攝影機(jī)影像的位置及角度并加上相應(yīng)圖像、視頻、3D 模型的技術(shù)，這種技術(shù)的目標(biāo)是在屏幕上把虛擬信息添加在現(xiàn)實(shí)世界中并進(jìn)行互動(dòng)。AR 在智慧巡防中的應(yīng)用包括通過(guò)AR眼鏡輔助民警快速識(shí)別目標(biāo)人員或車牌號(hào)、行為智能分析、周界防范告警；對(duì)接三維地圖后，可在執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中補(bǔ)充眼睛無(wú)法直接看到的建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖等等。目前AR 穿戴設(shè)備和算力條件已經(jīng)基本成熟，但只有在5G 環(huán)境下，才能綜合各種技術(shù)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)最大的效用。

首先，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備在交互過(guò)程中，需要為現(xiàn)實(shí)世界實(shí)時(shí)標(biāo)注虛擬信息，通常只有延遲不超過(guò)20ms，用戶才會(huì)感覺(jué)到自己沉浸于現(xiàn)實(shí)世界。時(shí)延越大，人感受到的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與視覺(jué)系統(tǒng)不一致，就會(huì)產(chǎn)生昏暈的感覺(jué)。因此在語(yǔ)音識(shí)別、頭部運(yùn)動(dòng)跟蹤、視線跟蹤、手勢(shì)感應(yīng)等技術(shù)上都需要低時(shí)延處理，目前只有5G 能滿足相關(guān)的性能要求。

其次，AR 技術(shù)中的視線跟蹤、手勢(shì)感應(yīng)、圖像識(shí)別、三維重建、分割及渲染、GPS 定位并關(guān)聯(lián)到亞像素精度的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)等技術(shù)，不僅對(duì)算力的要求非常高，而且傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也非常大，決定了AR技術(shù)離不開(kāi)云計(jì)算和移動(dòng)大帶寬。4G 網(wǎng)絡(luò)在時(shí)延和帶寬方面固有的限制，并未能充分的發(fā)揮AR技術(shù)的效用，而且沒(méi)有類似5G 的網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，在熱點(diǎn)區(qū)域，常常無(wú)法獨(dú)享帶寬，帶來(lái)了更多的不確定性。因此，5G 加云計(jì)算，才能讓AR的更多應(yīng)用場(chǎng)景平穩(wěn)落地。

5G+AR 智能眼鏡賦予了民警銳利的“慧眼”，AR 智能眼鏡內(nèi)置高清攝像頭、智能語(yǔ)音識(shí)別及對(duì)講系統(tǒng)，集成將人臉識(shí)別、車牌識(shí)別、危險(xiǎn)源預(yù)警、執(zhí)法記錄、語(yǔ)音廣播、體溫測(cè)量等功能。在5G 網(wǎng)絡(luò)大帶寬低時(shí)延的特性下，可大幅縮短公安民警信息搜尋核實(shí)的時(shí)長(zhǎng)，為各級(jí)公安機(jī)關(guān)實(shí)現(xiàn)人員和車輛數(shù)據(jù)信息的在線采集、檢索和核實(shí)，同時(shí)與指揮中心實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)度、布控，對(duì)出入關(guān)口排查、遠(yuǎn)程指揮、協(xié)同抓捕、大型活動(dòng)安防、娛樂(lè)場(chǎng)所巡檢方面的警務(wù)工作效率提升顯著。以關(guān)口排查車輛或人員的場(chǎng)景而言，通過(guò)5G+AR 技術(shù)可以實(shí)時(shí)交互，巡防民警不用通過(guò)手動(dòng)輸入或拍照，并等待系統(tǒng)查詢輸出結(jié)果，處理時(shí)間從原來(lái)的15～20s縮短至3～5s，這無(wú)疑將大幅提升被排查對(duì)象的感知，且不容易在交通高峰期造成擁塞。在人流復(fù)雜的場(chǎng)地，5G+AR 眼鏡可支持高并發(fā)人臉識(shí)別，可同時(shí)支持20 個(gè)活體人群人臉識(shí)別，F(xiàn)DDB 識(shí)別準(zhǔn)確率99.64%。識(shí)別距離可達(dá)7～10m，可在目標(biāo)遠(yuǎn)處進(jìn)行無(wú)痕跟蹤、警情上報(bào)和緊急部署。如圖1所示。

圖1 5G+AR眼鏡證據(jù)采集執(zhí)法現(xiàn)場(chǎng)

2.2 5G+無(wú)人機(jī)智慧化巡防

無(wú)人機(jī)，是無(wú)人駕駛飛行器（UAV，Un?manned Aerial Vehicle）的簡(jiǎn)稱，是一種利用無(wú)線遙控或程序控制來(lái)執(zhí)行特定航空任務(wù)的飛行器。先進(jìn)的警用無(wú)人機(jī)可在制高點(diǎn)觀測(cè)整個(gè)事件，匹配到異常場(chǎng)景時(shí)（嫌疑人員、嫌疑車輛、交通違章、人員聚集等），對(duì)人群密度、人群行為、危險(xiǎn)對(duì)象進(jìn)行分析并自動(dòng)告警，無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控警情現(xiàn)場(chǎng)，上報(bào)警情發(fā)生位置與管轄區(qū)域。同時(shí)，配備多功能掛載能實(shí)現(xiàn)日常空中巡邏、夜間紅外巡邏、應(yīng)急警示、喊話指揮、應(yīng)急照明、激光勘測(cè)等系列功能，有效拓展了無(wú)人機(jī)警務(wù)執(zhí)法應(yīng)用場(chǎng)景，提升警務(wù)巡邏效率。

目前無(wú)人機(jī)大部分普遍使用私有數(shù)圖傳等點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信鏈路，處于傳統(tǒng)單點(diǎn)控制的局域網(wǎng)模式，使用距離范圍有限，成本高，而且現(xiàn)有技術(shù)條件下無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)集群通信，無(wú)法互聯(lián)互通實(shí)現(xiàn)應(yīng)用拓展。比如將人臉數(shù)據(jù)直接回傳至云端匹配，指揮控制中心無(wú)法及時(shí)獲取信息下達(dá)指令等。而使用4G LTE 蜂窩通信技術(shù)，圖傳能力主要是720p（分辨率1280×720）左右。如果距離較遠(yuǎn)，720p 或1080p 的分辨率并不算清晰，一些特定場(chǎng)景下（例如查看設(shè)備指示燈、參數(shù)和人臉識(shí)別等），不能滿足執(zhí)法需求。

以上問(wèn)題促使5G 網(wǎng)聯(lián)無(wú)人機(jī)成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)和重要的應(yīng)用方向。有研究表明，通過(guò)在上行速率、時(shí)延、通信距離、通信成本、網(wǎng)絡(luò)容量、低空300m 覆蓋6 個(gè)維度分析，對(duì)比衛(wèi)星、專用通信站、WIFI、4G、5G五種通信技術(shù)（見(jiàn)圖2），5G 是無(wú)人機(jī)網(wǎng)聯(lián)的最佳技術(shù)，是網(wǎng)聯(lián)無(wú)人機(jī)的發(fā)展必然趨勢(shì)，主要帶來(lái)以下幾個(gè)好處：

圖2 網(wǎng)聯(lián)無(wú)人機(jī)技術(shù)對(duì)比

5G 的理論帶寬可以達(dá)到20Gbps 以上。目前已建設(shè)的實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)中，也普遍達(dá)到了1Gbps的速率，這個(gè)速度是4G LTE 的十倍以上。在這個(gè)速率的支持下，4K 甚至8K 的超高清視頻都能支持。相比于地面?zhèn)鹘y(tǒng)攝像頭靜態(tài)、低緯度的視角，無(wú)人機(jī)搭配5G，將實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)、高緯度的超高清廣角俯視效果。

5G 網(wǎng)絡(luò)還具有超低時(shí)延的特性，能夠提供毫秒級(jí)的傳輸時(shí)延（低于20ms，甚至達(dá)到1ms，4G LTE 是50ms 以上）。這將使無(wú)人機(jī)響應(yīng)地面命令更快，地面飛手對(duì)無(wú)人機(jī)的操控更加精確。如圖3所示。

圖3 5G+無(wú)人機(jī)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

在無(wú)人機(jī)的飛行數(shù)據(jù)安全保障方面，相比4G 或Wi-Fi，5G 的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程更加安全可靠，無(wú)線信道不容易被干擾或入侵。5G 除了解決無(wú)人機(jī)和基站之間通信能力的問(wèn)題之外，在無(wú)人機(jī)系統(tǒng)支撐平臺(tái)上，還有很大的改進(jìn)提升。5G 網(wǎng)聯(lián)無(wú)人機(jī)，可以提供強(qiáng)大的平臺(tái)支撐。結(jié)合云計(jì)算，網(wǎng)聯(lián)無(wú)人機(jī)的地面平臺(tái)可以提供更大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，更彪悍的計(jì)算能力，為異地的更多地面人員提供服務(wù)（例如視頻觀看）。

總而言之，5G 所賦予的高帶寬、低延時(shí)、高精度、寬空域、高安全可以幫助無(wú)人機(jī)補(bǔ)足短板，解鎖更多的應(yīng)用場(chǎng)景，滿足更多的用戶需求。5G 網(wǎng)絡(luò)覆蓋完善后，部署低空300m 下的無(wú)人機(jī)巡防將觸手可及，部署的成本可以得到大幅的降低?；?G 的網(wǎng)聯(lián)無(wú)人機(jī)和自動(dòng)機(jī)庫(kù)，可應(yīng)用于城市交通管理領(lǐng)域，同時(shí)利用無(wú)人機(jī)的空中平臺(tái)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)搭載高清相機(jī)、喊話器，結(jié)合5G 的大帶寬、低延時(shí)特性，對(duì)接交管指揮中心，實(shí)現(xiàn)指揮中心大屏的實(shí)時(shí)視頻顯示，統(tǒng)一調(diào)度，遠(yuǎn)程管控警情現(xiàn)場(chǎng)，完成現(xiàn)場(chǎng)勘查取證。同時(shí)基于圖像識(shí)別技術(shù)，還可對(duì)嫌疑人、車實(shí)現(xiàn)空中立體自動(dòng)識(shí)別匹配，追焦鎖定，提供進(jìn)一步的任務(wù)支持。在城市交通領(lǐng)域，將無(wú)人機(jī)智慧機(jī)庫(kù)部署在擁堵熱點(diǎn)和“小事故影響大交通”頻發(fā)的路段，打造“5min 出勤圈”，實(shí)現(xiàn)“min 級(jí)”響應(yīng)，快速執(zhí)飛，將民警執(zhí)勤到達(dá)時(shí)間由現(xiàn)有的30min 降至5min（見(jiàn)圖4）。根據(jù)相關(guān)的研究顯示，5G 無(wú)人機(jī)協(xié)助交通事故處置，帶來(lái)的量化效果如下：

圖4 5G網(wǎng)聯(lián)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)構(gòu)架圖

（1）無(wú)人機(jī)到場(chǎng)平均時(shí)間：5.8min（最短5min，最長(zhǎng)7min）；

（2） 無(wú)人機(jī)現(xiàn)場(chǎng)處置平均時(shí)間：8.6min（發(fā)現(xiàn)警情至事故處理完畢的事故處理，最長(zhǎng)10min，最短7min）；

（3）實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)取證：100%；

（4）人工處置替代度：66.67%，5 起事故民警到場(chǎng)前已處理完成。

2.3 5G+機(jī)器人智慧化巡防

巡邏機(jī)器人是綜合運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)等技術(shù)，集成全息感知、動(dòng)態(tài)決策、行為控制和報(bào)警機(jī)制等裝置，具備自主感知、自主行走、自主保護(hù)和互動(dòng)交流等能力，可幫助人類完成基礎(chǔ)性、重復(fù)性、危險(xiǎn)性的安保工作，推動(dòng)安保服務(wù)升級(jí)，降低安保運(yùn)營(yíng)成本的多功能綜合智能裝備。

自2015 年國(guó)內(nèi)第一款巡邏機(jī)器人面世以來(lái)，機(jī)器人在越來(lái)越多場(chǎng)合的安防巡檢工作中扮演著至關(guān)重要的角色。2017 年，公安部委托公安部第一研究所對(duì)安保巡邏機(jī)器人進(jìn)行試點(diǎn)并大力推動(dòng)，2020 年安保巡邏機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)將制定完成。巡邏機(jī)器人已成為巡防工作的熱點(diǎn)應(yīng)用。

過(guò)去幾年，機(jī)器人主要采用4G 網(wǎng)絡(luò)或WIFI 方式進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，在實(shí)際應(yīng)用中卻暴露諸多問(wèn)題。安防巡邏機(jī)器人主要應(yīng)用于社區(qū)、園區(qū)、機(jī)場(chǎng)車站、展覽展會(huì)等人流密度大的公共場(chǎng)所，而在公共場(chǎng)所部署巡邏機(jī)器人時(shí)，WIFI 無(wú)法保證機(jī)器人運(yùn)行區(qū)域的全覆蓋。同時(shí)許多場(chǎng)合有建筑物遮擋，導(dǎo)致信號(hào)回落衰減，加上人流量大4G 網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞，機(jī)器人操控的便捷性和穩(wěn)定性也受到極大的挑戰(zhàn)。此外，對(duì)于部分網(wǎng)絡(luò)安全要求高的場(chǎng)合，如公安、司法、重大會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)等場(chǎng)景，需要配備專用的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸以確保網(wǎng)絡(luò)安全性和可靠性。因此，網(wǎng)聯(lián)機(jī)器人的發(fā)展受到了一定限制，一方面限制了機(jī)器人充分利用云端算力和智能，功能受限，與其他擴(kuò)展應(yīng)用的交互也因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)環(huán)境的問(wèn)題而顯得不夠便捷；另一方面，網(wǎng)聯(lián)機(jī)器人不能充分利用云端智能，自身需要集成更昂貴的設(shè)備和算力，也造成了機(jī)器人造價(jià)偏高的問(wèn)題。

5G 環(huán)境下的巡邏機(jī)器人，上述提到的問(wèn)題將得到極大的改善。通過(guò)將5G 技術(shù)賦能于機(jī)器人，5G 網(wǎng)絡(luò)的大帶寬可保障巡防現(xiàn)場(chǎng)4K 高清視頻、圖像實(shí)時(shí)傳送至后臺(tái)調(diào)度指揮中心。針對(duì)部分場(chǎng)所特殊安防需求，通過(guò)部署5G 專網(wǎng)，將核心網(wǎng)UPF 下層至客戶側(cè)機(jī)房，建設(shè)一套專享的本地網(wǎng)關(guān)UPF，實(shí)現(xiàn)警務(wù)數(shù)據(jù)分流至公安內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，保障業(yè)務(wù)安全，縮短傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)時(shí)延，提升業(yè)務(wù)體驗(yàn)。利用5G 網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，實(shí)現(xiàn)的公安警務(wù)業(yè)務(wù)與其它行業(yè)及個(gè)人業(yè)務(wù)的隔離。構(gòu)筑起網(wǎng)絡(luò)安全的高墻，同時(shí)可有效避免現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)擁塞導(dǎo)致機(jī)器無(wú)法正常使用，保障業(yè)務(wù)時(shí)延<20ms，確保遠(yuǎn)程操控、路線行駛和智能避讓更加精準(zhǔn)可靠。因此，5G 網(wǎng)聯(lián)機(jī)器人將可以充分的利用云端算力和智能，也能方便地?cái)U(kuò)展到與其他應(yīng)用的交互。如圖5所示。

圖5 5G機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)架

2.4 實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景

智慧警務(wù)巡防通過(guò)“5G+無(wú)人機(jī)”應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)高空與地面結(jié)合，打造立體化全時(shí)空巡防體系，通過(guò)“5G+AR 眼鏡”武裝警力實(shí)現(xiàn)可視化、移動(dòng)化的實(shí)景指揮，通過(guò)“5G+機(jī)器人”輔助警員外勤實(shí)現(xiàn)全天候機(jī)器自主巡邏布控，在多個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景可率先部署：

（1）輔助執(zhí)勤：在東方廣場(chǎng)、揭東廣場(chǎng)、榕城步行街、金城步行街等地方，AR 眼鏡可輔助公安人員進(jìn)行全息數(shù)據(jù)采集，包括人臉、MAC 地址等，通過(guò)大數(shù)據(jù)比對(duì)，對(duì)黑名單中的通緝?nèi)藛T進(jìn)行報(bào)警抓捕。

（2）重大安保：三重場(chǎng)景提升安防等級(jí)，在兩會(huì)現(xiàn)場(chǎng)、體育場(chǎng)館、會(huì)展中心、展覽中心等地舉行重大會(huì)議、賽事、演唱會(huì)等時(shí)期有效補(bǔ)充警力進(jìn)行警戒巡邏。

（3）備勤防范：在市政府、人大等重要政府辦公場(chǎng)所，巡邏機(jī)器人的人臉識(shí)別能力可對(duì)上述區(qū)域人員進(jìn)行分析識(shí)別，發(fā)現(xiàn)上訪人員及時(shí)進(jìn)行出勤處理。

（4）校園值守：幼兒園、小學(xué)、中學(xué)等學(xué)校是治安防控的重點(diǎn)區(qū)域，該區(qū)域的陌生人、長(zhǎng)期逗留人員以及黑名單人員也是防控重點(diǎn)，可選擇性投入。

（5）便民服務(wù)：在車管所、出入境、派出所、無(wú)人警亭等場(chǎng)景進(jìn)行服務(wù)指引、業(yè)務(wù)咨詢、政策宣講接報(bào)警等便民服務(wù)；人臉識(shí)別實(shí)時(shí)檢測(cè)公安黑名單、黃牛人員。