陳思信 魏川

摘??要：無人機集群戰(zhàn)術(shù)通過集群智能技術(shù)，將若干個無人機通過彼此交互感知、信息傳遞、資源共享等，從而完成高度協(xié)同，有效解決單個無人機執(zhí)行任務時信息感知能力弱、載荷較小、功能單一等不足。在群體性事件現(xiàn)場處置中實現(xiàn)全方位實時監(jiān)控、扁平化指揮、智能識別、偵查取證等功能，構(gòu)建空地立體化協(xié)同作戰(zhàn)新模式，提高群體性事件現(xiàn)場處置效率。

關(guān)鍵詞：無人機集群???群體性事件???現(xiàn)場處置???戰(zhàn)法??協(xié)同

中圖分類號：V279???????????????文獻標識碼：A

Research?on?the?Application?of?UAV?Cluster?Tactics?in?the?On-Site?Disposal?of?Mass?Incidents

CHEN?Sixin1*???WEI?Chuan2

（1.Department?of?Police?Tactics?of?Chongqing?Police?College，?Chongqing，401331?China；2.Special?Police?Crops?of?Chongqing?Municipal?Public?Security?Bureau，?Chongqing，400039?China）

Abstract：?UAV?cluster?tactics?use?cluster?intelligence?technology?to?complete?a?high?degree?of?coordination?of?a?number?of?UAVs?through?interactive?perception，?information?transmission，?resource?sharing，?etc.，?effectively?solving?the?shortcomings?of?weak?information?perception?ability，?;small?load?and?single?function?of?a?single?UAV?when?performing?tasks，?and?realize?all-round?real-time?monitoring，?flat?command，?intelligent?identification，?investigation?and?evidence?collection?and?other?functions?in?the?on-site?disposal?of?mass?incidents，?building?a?new?model?of?air-ground?three-dimensional?cooperative?combat，?and?improving?the?efficiency?of?the?on-site?disposal?of?mass?incidents.

Key?Words：?UAV?cluster;?Mass?incidents;?On-site?disposal;?Tactics;?Synergy

隨著無人機技術(shù)的快速發(fā)展，無人機在警務領域的應用愈發(fā)廣泛，創(chuàng)新了傳統(tǒng)的作業(yè)模式，獲得了良好的執(zhí)法效益。針對當前公安機關(guān)在群體性事件現(xiàn)場處置中存在的慢、難、險等嚴峻問題，在無人機單兵執(zhí)法效益日益提升的背景下，面對當下無人機功能多，但集成度不高的客觀現(xiàn)象，不斷創(chuàng)新發(fā)展無人機集群戰(zhàn)術(shù)，充分挖掘無人機潛力，以科學的集群方式最大限度整合諸多戰(zhàn)斗元素，是增強公安機關(guān)在群體性事件現(xiàn)場處置中綜合處置能力的有效途徑。

1??無人機集群戰(zhàn)術(shù)概念

無人機集群源于對螞蟻、蜜蜂、群狼等群居生活的動物集群性行為的探究。集群技術(shù)不是簡單的多無人機編隊，而是通過精密的指揮控制達到無人機集群協(xié)同配合，具體指集中控制多架具有自主能力的無人機，通過相互協(xié)同和交互信息，完成單機無法完成的復雜任務，融合人工智能、路徑規(guī)劃等先進技術(shù)，達到讓集群中的個體能夠自主飛行并避免相互碰撞，同時具備自動處理個體任務的能力[1]。

2??無人機集群關(guān)鍵技術(shù)

無人機集群算法是受蟻群、蜂群的啟發(fā)而創(chuàng)造出來的，將無人機集群中的單一個體當成蟻群中的單一螞蟻或蜂群中的單一蜜蜂，把無人機集群中的信息當成人工信息素，通過信息素的不斷積累進而發(fā)現(xiàn)規(guī)律，通過智能結(jié)構(gòu)圖構(gòu)造再進行合理的任務分配，確保任務最優(yōu)化分配。目前的主流算法有蟻群算法、粒子群算法、市場機制拍賣算法等[2]。

無人機集群大都是在惡劣環(huán)境和復雜情景下執(zhí)行任務，對環(huán)境感知技術(shù)有較高的要求，使其能夠在執(zhí)行任務時順利進行信息交互和處理，進而協(xié)助無人機集群的集中控制，進行任務決策[3]。環(huán)境感知技術(shù)要求無人機集群利用雷達設備、光感應與視覺成像技術(shù)等對周圍的氣候、風力、濕度等進行收集與測量，進而對所處環(huán)境進行識別，判斷是否適合進行大規(guī)模無人機集群作業(yè)。

無人機集群中的單一個體獲取的信息不盡相同，通過信息共享技術(shù)將所有單機所獲取的信息進行匯總，方便決策者做出精準的判斷。并且有了信息共享技術(shù)，還能防電磁干擾、信息擾亂、丟包等情形，避免因單一個體受限制而影響整個集群。

在無人機集群進行任務分配時一般是基于最大盈虧比（收益最大化、虧損最小化分配）和任務平衡的原則[4]。從而保證資源合理分配與利用、保證最高容錯率和以最高效率順利完成任務，進行而保障任務規(guī)劃合理性的工具在于算法的研究。

3??無人機集群戰(zhàn)術(shù)在群體性事件現(xiàn)場處置中的優(yōu)勢

無人機集群技術(shù)用一個智能大腦將多個無人機連接起來，通過感知交互、信息傳遞和協(xié)同工作來發(fā)揮出無人機更大的功效。在群體性事件爆發(fā)前，可以對無人機集群進行任務分配，把集群中的每一個體物盡其用，對現(xiàn)場環(huán)境及人員進行全方位實時監(jiān)控，并利用集群中的無人機主機與指揮部進行5G聯(lián)線，便于決策層了解事態(tài)發(fā)展與訴求方的動態(tài)，做好預案部署。

現(xiàn)場執(zhí)法過程中的記錄與監(jiān)控極為重要，而目前執(zhí)法民警普遍使用的僅有執(zhí)法記錄儀，對于諸如群體性事件現(xiàn)場人員、環(huán)境異常復雜的警情，常規(guī)方法對數(shù)據(jù)的收集與現(xiàn)場動態(tài)的監(jiān)控有著極大的限制。而無人機集群戰(zhàn)術(shù)可運用多架無人機對現(xiàn)場進行全方位“掃描”，不落死角，且可以使用智能識別系統(tǒng)對相關(guān)人員進行識別，判斷現(xiàn)場人員成分，便于民警執(zhí)法有的放矢。通過無人機集群戰(zhàn)術(shù)的運用，從時間和空間上均能做到全景無死角的記錄和監(jiān)控，這既是現(xiàn)場處置決策及行動的必需，也是事后依法處理的必需。

群體性事件現(xiàn)場往往地形復雜，地物多樣，不明確因素極多，依靠傳統(tǒng)人工巡查或二維環(huán)境的指揮調(diào)度已經(jīng)不能滿足當下群體性事件現(xiàn)場處置的現(xiàn)實需求。通過三維快速建模技術(shù)，將現(xiàn)場的建筑、道路、線路等進行可視化，為指揮中心進行科學警力部署、預案制作、事件動態(tài)模擬提供真實、直觀的決策環(huán)境，能夠顯著提高指揮忠縣的決策能力、應急指揮能力與人員調(diào)度匹配能力[5]。

3.4??增強大數(shù)據(jù)融合

通過多渠道增強大數(shù)據(jù)融合是大勢所趨。立足云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等“智慧新警務”前沿手段，實現(xiàn)實踐、資源、技術(shù)等方面的深度融合，落實“借力、嵌入、融合”新理念的有效舉措，為公安大數(shù)據(jù)建設注入強大動力[6]。充分發(fā)揮警用無人機空中獨特位置優(yōu)勢及功能定制化特點，并通過無人機集群技術(shù)，實現(xiàn)大面積多角度精準偵查，將其在任務中獲得的實時動態(tài)數(shù)據(jù)融合匯聚，統(tǒng)一接入警務智能化管理平臺，經(jīng)大數(shù)據(jù)平臺的分析和研判，為群體性事件現(xiàn)場的偵查、處置等提供詳實的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，為指揮決策提供實時動態(tài)的情報信息，將信息采集的優(yōu)勢迅速轉(zhuǎn)化為打擊和處置的優(yōu)勢，切實提高現(xiàn)場處置效率。

當前無人機技術(shù)在其功能集成方面還不夠成熟，無人機功能較為單一，單機作戰(zhàn)受環(huán)境制約性強。無人機集群戰(zhàn)術(shù)可以使用不同性能的多架無人機實現(xiàn)全天候作戰(zhàn)，如雨雪天氣可使用防水無人機；夜晚可通過無人機搭載微光夜視儀、紅外熱成像儀完成偵查；地形環(huán)境復雜時可使用無人機3D建模、超視距偵查等。

4??無人機集群戰(zhàn)術(shù)在群體性事件中的運用

4.1??處置前準備

對于無人機群分組控制，具體流程為：第一，設置地面控制站；第二，安裝用于規(guī)劃無人機隊形與間距的棋盤格式顯示界面和規(guī)劃飛行高度、航速的操作界面，與無人機建立無線通訊聯(lián)系，完成任務規(guī)劃、路徑規(guī)劃等；第三，對無人機進行編號分組，確認主機和從機（一般編號最大的為主機）[4]。

根據(jù)任務需求及無人機集群特點，設置每架無人機編組搭載不同的飛行模塊執(zhí)行不同的任務，如現(xiàn)場監(jiān)控、喊話、照明、三維建模、拋投等，將無人機的單機戰(zhàn)法通過集群的方式綜合實施。如若遇惡劣天氣，可以規(guī)劃若干無人機進行照明，或搭載紅外熱成像，滿足任務需求；如需疏導現(xiàn)場交通、勸離現(xiàn)場人員，可規(guī)劃無人機搭載喊話器完成；如需鎖定待抓捕人員，可規(guī)劃無人機搭載智能識別儀，智能鎖定追蹤目標人員，為地面人員及時提供情報信息支撐。與此同時，地面處置人員可對應相應的功能無人機做好人員分工，形成空地立體化多維度勤務模式。

4.2??處置中戰(zhàn)法運用

無人機現(xiàn)場偵查，實施動態(tài)監(jiān)控是無人機在群體性事件現(xiàn)場處置中的主要任務，傳統(tǒng)的360°全景信息采集依托于地面或地面制高點，但仍受到地形及建筑物的影響，對群體性事件現(xiàn)場這個較大范圍的信息難以進行整體采集，不能完整地反映現(xiàn)場情況，使指揮員做出決策受到限制[7]。鑒于群體性事件現(xiàn)場人員多且雜，無人機需提供快速偵查、大范圍掃描、智能識別、鎖定追蹤等多種功能，實現(xiàn)對現(xiàn)場的全方位的、動態(tài)的偵查。利用多架無人機集群戰(zhàn)術(shù)，可以同時在多個分控點開展工作，如實時監(jiān)控群體性事件現(xiàn)場的人流量、規(guī)模、人員特點，及時發(fā)布預警信息；利用無人機搭載的智能識別模塊，分析出現(xiàn)場聚集人員的性別比例、年齡組成等大致情況，并對現(xiàn)場具有殺傷力的武器進行統(tǒng)計[8]；利用無人機組成信息中繼站，利用5G技術(shù)保持地面控制站、指揮中心與現(xiàn)場執(zhí)法人員通信暢通，協(xié)助警方做出正確決策；在處置過程中極易出現(xiàn)當時群眾情緒激動失去理智與執(zhí)法人員發(fā)生矛盾沖突，且通常在群體性事件中執(zhí)法人員對擾亂社會治安秩序的組織領導者采取強制措時會產(chǎn)生一定的肢體沖突，通過無人機空中無死角的拍攝，更為全面清晰且不易受到破壞，可以充分保證執(zhí)法人員正當執(zhí)法不受侵害，也有利于公安機關(guān)對隱藏在鬧事人群中的幕后組織者進行責任追究[9]。

快速三維實景建模技術(shù)主要基于圖形運算單元GPU，通過對傾斜影像進行幾何校正、區(qū)域網(wǎng)聯(lián)合平差、多視影像匹配、不規(guī)則TIN（三角網(wǎng)）構(gòu)建和自動紋理添加等，將無人機傾斜影像快速自動建模，能夠還原出安保區(qū)域的實景三維，基本無須人工干預便可完成海量數(shù)據(jù)的三維實景建模[9]。運用無人機搭載三維建模相機，懸停于目標區(qū)域完成拍攝，并通過建模軟件生成目標區(qū)域的三維立體模型，并可使用測量工具實時測出現(xiàn)場各地形地物的具體數(shù)據(jù)，如道路長短、巷道寬窄、建筑物高低、坡度大小等，能夠讓指揮員對現(xiàn)場交通情況、人員規(guī)模、事態(tài)狀況有清晰的把握，有效的支撐了指揮中心對現(xiàn)場處置工作的科學指揮與部署，如處置人員進入與撤退的路線規(guī)劃、各區(qū)域警力的具體部署、處置中如何有效協(xié)同等。

4.2.3?空地聯(lián)動協(xié)同處置

在群體性事件現(xiàn)場處置中，由于人群組成復雜，參與人員情緒激動、焦躁易怒，加之現(xiàn)場環(huán)境復雜，無人機在執(zhí)行任務過程中易受各種因素干擾，導致無人機出現(xiàn)安全事故、任務中斷等問題，無人機集群作戰(zhàn)，不會因為單機的故障而影響整個群體的任務執(zhí)行，個體之間遵行的規(guī)則簡單，可以完成群體性事件現(xiàn)場較為復雜的集體任務。處置中，根據(jù)現(xiàn)場任務具體情況可進行針對性分組，如：偵查組實時監(jiān)控事件動態(tài)，傳輸現(xiàn)場影像到指揮中心，協(xié)助指揮中心根據(jù)現(xiàn)場情況做出決策，同時對現(xiàn)場人員進行甄別、鎖定，并及時收集、固定證據(jù)；通信組做好信息中繼站，保障信息不延誤，與指揮中心、地面控制站和無人機的通信暢通；控制組通過空地立體協(xié)同配合控制目標人員，如使用無人機發(fā)射抓捕網(wǎng)、拋投催淚彈、發(fā)射電擊槍等方式協(xié)助地面處置人員實施有效控制；宣傳組利用無人機搭載喊話器，做好空中喊話、政策宣傳、投放宣傳資料等方式，及時做好現(xiàn)場群眾情緒安撫，有序疏導現(xiàn)場交通、人員，維護現(xiàn)場秩序。

無人機集群戰(zhàn)術(shù)中，地面執(zhí)法人員是主力軍，無人機集群則是“輔助”。在其他大型活動中，可利用無人機集群在活動舉辦地的交通要塞進行治安查控，包括汽車站、火車站、治安檢查站等，通過發(fā)揮無人機集群的智能識別、可見光與熱成像功能等發(fā)現(xiàn)、排除潛在風險；在治安巡邏中創(chuàng)新“人”+“機”模式，利用無人機與人防、物防、技防一道構(gòu)成網(wǎng)格化三維防控體系，實時動態(tài)監(jiān)控社會治安狀況；在執(zhí)行反恐任務時，無人機集群可開展大范圍搜查，特別是在一些山高林密、人跡罕至的區(qū)域，無人機搭載熱成像模塊及4K高清攝像頭，迅速識別定位目標，并可根據(jù)任務需求實現(xiàn)鎖定追蹤、協(xié)助抓捕等功能。

4.3??處置后期應用

現(xiàn)場得到有效管控后，無人機要繼續(xù)做好對目標區(qū)域的空中巡邏，利用其隱蔽性與靈活性，更能高效對現(xiàn)場及周邊進行觀測和監(jiān)控，防止死灰復燃；還需要搭載喊話器及時進行政策宣傳、澄清事實，防止造謠、傳謠；及時收集、固定證據(jù)，為事后依法處理提供支撐。

5??結(jié)語

警用無人機集群戰(zhàn)術(shù)很好地彌補了當前無人機續(xù)航短、功能集成度低、戰(zhàn)法單一的不足，是無人機服務公安實戰(zhàn)的一大趨勢。在未來的警務工作中，公安機關(guān)應大力立足于科技興警，積極探索“無人機集群+”模式，進一步豐富、促進空地立體化勤務模式和戰(zhàn)法研究，更有效提升公安機關(guān)執(zhí)法效益。

參考文獻

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