徐廣振，岳海云，劉同亭，孫文波，朱偉杰*

（1.聯(lián)勤保障部隊(duì)第960 醫(yī)院神經(jīng)外科，濟(jì)南 250031；2.聯(lián)勤保障部隊(duì)第960 醫(yī)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室，濟(jì)南 250031；3.聯(lián)勤保障部隊(duì)第960 醫(yī)院消化科，濟(jì)南 250031；4.聯(lián)勤保障部隊(duì)第960 醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科，濟(jì)南 250031）

0 引言

我國國土遼闊、地形復(fù)雜、氣候類型多樣，根據(jù)月平均氣溫等氣候因素，分為溫區(qū)、熱區(qū)和寒區(qū)三大部分。與溫區(qū)相比，受氣候、地形、戰(zhàn)況等因素，寒區(qū)的衛(wèi)勤保障更為困難[1]。無人機(jī)又稱無人駕駛飛行器系統(tǒng)，作為通過無線遙控或自主智能飛行系統(tǒng)控制的無人駕駛飛行器，其取消了駕駛員及其保障系統(tǒng)，因此尺寸更小、質(zhì)量更輕、負(fù)載更多、起降更靈活，已成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭中重要的空中作戰(zhàn)力量。隨著無人機(jī)系統(tǒng)的成熟，其在搶險(xiǎn)救災(zāi)、戶外遇險(xiǎn)人員搜救等非軍事行動(dòng)中取得了良好成效，但目前無人機(jī)應(yīng)用于寒區(qū)部隊(duì)衛(wèi)勤保障領(lǐng)域的報(bào)道相對較少。本文通過研究寒區(qū)衛(wèi)勤保障面臨的具體困難，詳細(xì)闡述無人機(jī)在衛(wèi)勤保障中的重要作用，以及無人機(jī)在寒區(qū)應(yīng)用中存在的不足和建議。

1 寒區(qū)衛(wèi)勤保障面臨的難點(diǎn)

寒區(qū)年平均氣溫低、環(huán)境惡劣、地形復(fù)雜、運(yùn)輸困難、醫(yī)療資源供應(yīng)不足，低溫、降雪、復(fù)雜地形地貌等因素給寒區(qū)戰(zhàn)時(shí)傷員救治、物資運(yùn)輸?shù)葞碇T多不利因素[2]。

1.1 環(huán)境惡劣，疾病發(fā)生率高

寒區(qū)氣溫低，常發(fā)生暴風(fēng)雪、冰凍等極端天氣，在低溫環(huán)境中易發(fā)生凍傷、消化系統(tǒng)疾病、呼吸系統(tǒng)疾病等，且寒冷環(huán)境中抵抗力下降，容易感染傳染病，在部隊(duì)聚集性居住的環(huán)境下，易出現(xiàn)傳染病的暴發(fā)和流行，造成非戰(zhàn)斗減員[3]。

1.2 溫區(qū)轉(zhuǎn)入寒區(qū)，防寒訓(xùn)練緊迫，冷習(xí)服周期長

我國各戰(zhàn)區(qū)部隊(duì)有不同的作戰(zhàn)任務(wù)區(qū)，但隨著國際及周邊形勢的復(fù)雜化，各戰(zhàn)區(qū)、各軍兵種跨戰(zhàn)區(qū)、跨氣候區(qū)作戰(zhàn)將成為常態(tài)，作戰(zhàn)部隊(duì)駐地與作戰(zhàn)任務(wù)區(qū)的氣候差異會(huì)給部隊(duì)衛(wèi)勤保障帶來較多困難，而由溫區(qū)轉(zhuǎn)為寒區(qū)所面臨的困難尤為明顯。部隊(duì)由溫區(qū)迅速轉(zhuǎn)入寒區(qū)，部分官兵缺乏寒區(qū)生活經(jīng)歷，人員、裝備對寒區(qū)氣候適應(yīng)性較差，衛(wèi)生勤務(wù)人員缺乏相應(yīng)環(huán)境下的訓(xùn)練，增加了救治難度[4]。

1.3 地形復(fù)雜，傷員搜救困難

高原寒冷地區(qū)地廣人稀、地形地貌復(fù)雜，給傷員的搜救帶來非常大的困難。常規(guī)傷員搜救方式主要依賴各排衛(wèi)生員，搜索方式單一且搜救效率較低、時(shí)效性較差，極易造成遺漏，導(dǎo)致傷員不能得到及時(shí)救治。

1.4 冰雪環(huán)境交通不便，傷員前接后送困難

目前寒區(qū)傷員的后送方式主要通過陸運(yùn)，包括鐵路運(yùn)輸和公路運(yùn)輸。鐵路運(yùn)輸容易受鐵路線路影響，公路運(yùn)輸相對靈活方便[5]。但是冬季嚴(yán)寒地區(qū)易積雪，道路易結(jié)冰，險(xiǎn)阻地段較多，車輛人員通行困難。寒區(qū)地形地貌與溫區(qū)不同，尤其是那些永久性凍土、永久性積雪區(qū)缺乏正規(guī)道路，通行條件差，加之高原地域廣闊，后送線路長，較長時(shí)間處于低溫缺氧環(huán)境，加重了傷員的病情，同時(shí)增加了后送人員的負(fù)荷量，造成事故隱患增加[5]。這些因素都嚴(yán)重影響了傷員的積極后送和救治[6]。

1.5 補(bǔ)給線路長，醫(yī)療物資供應(yīng)困難

寒區(qū)衛(wèi)勤保障所需藥品耗材消耗量大，又由于低溫影響，液體類藥品容易凍結(jié)，而疫苗類藥品凍結(jié)后容易發(fā)生變性，導(dǎo)致免疫失效，并造成不良反應(yīng)。另外部分藥品對溫濕度要求較高，即使采用保溫桶或者包裹棉被的方式，也只能短時(shí)間內(nèi)維持在合適的溫度，過高或過低的溫度對藥品的藥效造成嚴(yán)重的影響，甚至造成傷員的二次傷害[7]。這就要求要盡量在短時(shí)間內(nèi)快速將藥品運(yùn)輸?shù)揭痪€，但醫(yī)療物資補(bǔ)給易受道路路況和自然環(huán)境的影響，往往不能及時(shí)足量供應(yīng)到位。因此，迫切需要解決物資供應(yīng)困難的問題。

2 無人機(jī)在寒區(qū)衛(wèi)勤保障中的應(yīng)用

面對上述的諸多困難，無人機(jī)因其方便快捷、行動(dòng)迅速等優(yōu)勢，正好應(yīng)對寒區(qū)衛(wèi)勤保障的難點(diǎn)。

2.1 衛(wèi)生勤務(wù)偵察，制訂救援計(jì)劃

衛(wèi)生勤務(wù)偵察包括戰(zhàn)前搜集軍事行動(dòng)區(qū)域影響戰(zhàn)斗人員健康的環(huán)境因素，也包括戰(zhàn)斗中戰(zhàn)場傷亡形勢的分析評估。傳統(tǒng)的衛(wèi)生勤務(wù)偵察依靠衛(wèi)勤人員深入作戰(zhàn)區(qū)域?qū)嵉貍刹?，耗時(shí)耗力，且效率不高。通過無人機(jī)搭載高清攝像頭及諸多傳感器，可快速了解戰(zhàn)斗區(qū)域地形、地貌、植被、水文等相關(guān)信息，為衛(wèi)勤指揮決策提供支持。特別是在受到核化生污染的區(qū)域，利用無人機(jī)搭載的監(jiān)測儀器，查明污染范圍、污染類型，避免人員損失。另外，戰(zhàn)斗中實(shí)時(shí)監(jiān)控戰(zhàn)場環(huán)境，通過無人機(jī)視頻適時(shí)傳輸回后方指揮部，進(jìn)行戰(zhàn)場環(huán)境偵察、敵方火力偵察，估計(jì)戰(zhàn)斗減員率，輔助制訂救援計(jì)劃[8]。

2.2 傷員搜救

搜救傷員或失蹤人員是救援的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的搜救方式依賴傷員呼救或衛(wèi)生員查找，效率低且浪費(fèi)寶貴的救治時(shí)間，而且現(xiàn)代戰(zhàn)爭的作戰(zhàn)單元小型化、作戰(zhàn)任務(wù)精確化、作戰(zhàn)地域分散化的特點(diǎn)使戰(zhàn)場環(huán)境更加惡劣，傷員散布在戰(zhàn)場各處，更難被發(fā)現(xiàn)和救援，戰(zhàn)場救護(hù)更加困難，僅依靠人員難以完成傷員救治的需要，給衛(wèi)勤保障帶來了巨大挑戰(zhàn)。因此，結(jié)合無人機(jī)完成戰(zhàn)場搜救成為了更好的選擇，在高效完成搜救的同時(shí)也避免了衛(wèi)勤人員在救援中不必要的犧牲[9]。

相比于人眼視力搜索，無人機(jī)可搭載光學(xué)、紅外、激光甚至生命探測儀等設(shè)備，在復(fù)雜環(huán)境中搜索人員的能力大大提升，更容易發(fā)現(xiàn)昏迷的傷員[10]。而且無人機(jī)居高臨下，搜索范圍更廣，不容易被植被、房屋等遮擋，效率更高，不容易遺漏。對執(zhí)行特殊任務(wù)的人員、遇險(xiǎn)的飛行員等特殊人員，無人機(jī)比傳統(tǒng)的通過人員進(jìn)行搜救的方式更具優(yōu)勢。另有研究發(fā)現(xiàn)無人機(jī)搭載多光譜相機(jī)的地面?zhèn)麊T識別技術(shù)可有效識別出戰(zhàn)場環(huán)境偽裝狀態(tài)下的傷員[11]。

多種傳感器可以增強(qiáng)搜索效率，但是諸多傳感器在體積、質(zhì)量、功耗上都存在限制，與之相比，人體識別技術(shù)有著特殊優(yōu)勢，目前研究最廣泛的是方向梯度直方圖（histogram of oriented gradient，HOG）特征，通過算法在復(fù)雜圖像中識別出人體輪廓特征來達(dá)到搜索傷員特別是危重傷員的目的，這種方式已經(jīng)在無人機(jī)視角、無人車視角等多種場景中得到驗(yàn)證[12]。

除了被動(dòng)式搜索，目前正在開發(fā)的智能傷員手環(huán)配備人員定位通信模塊，可配合無人機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主動(dòng)通信，可以實(shí)現(xiàn)加密數(shù)據(jù)通信、無線電搜尋、衛(wèi)星定位、健康監(jiān)控等功能。手環(huán)既可以監(jiān)測人員生命體征，又可以作為電子傷票，一旦人員受傷，可通過手環(huán)迅速確定傷員具體位置，及時(shí)通知搜救無人機(jī)人員受傷情況并展開救援[12]。

2.3 遠(yuǎn)程救護(hù)

戰(zhàn)現(xiàn)場急救中，時(shí)間就是生命，“白金10 分鐘，黃金1 小時(shí)”的戰(zhàn)現(xiàn)場急救理念已經(jīng)深入人心。為了克服寒區(qū)道路不暢、距離較遠(yuǎn)等不利因素及急救人員無法立即展開急救的短板，急救無人機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，其搭載除顫器、呼吸輔助系統(tǒng)，能夠在短時(shí)間內(nèi)到達(dá)需要搶救的傷員處，實(shí)現(xiàn)對傷員的現(xiàn)場急救[13]，甚至可以搭載移動(dòng)手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，通過遠(yuǎn)程操作該系統(tǒng)，達(dá)到快速救治的目的[14]。

2.4 傷員后送

傷員后送一直是衛(wèi)勤保障中的難題，既往我軍主要依靠前送物資的車輛返程時(shí)后送傷員，且衛(wèi)勤部門一般缺少獨(dú)立的運(yùn)送力量，需依賴運(yùn)輸單位支援。車輛后送傷員易受到路況、天氣、地形地貌等多方面因素影響。而無人機(jī)具有垂直起降、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可以突破災(zāi)害現(xiàn)場環(huán)境、交通情況、地形地貌、力量部署和場地等局限，可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)“點(diǎn)對點(diǎn)”傷員后送，將傷員快速后送至災(zāi)害現(xiàn)場外的專業(yè)救治機(jī)構(gòu)，減少傷員的傷亡及二次傷害，大大提高了救援工作的靈活性、快速性、精準(zhǔn)性和高效性[15]。世界各國十分重視傷員后送無人機(jī)的論證與研究，已開展多種類型傷員后送無人機(jī)的設(shè)計(jì)與研制，取得了較好的成果。目前，傷員后送無人機(jī)基于有人駕駛飛機(jī)和非載人無人機(jī)發(fā)展而來，尚處于概念設(shè)計(jì)和測試階段，安全性和可靠性有待進(jìn)一步驗(yàn)證，距離實(shí)用還有很大的差距[15-17]。

2.5 醫(yī)療物資配送

無人機(jī)快速機(jī)動(dòng)是其最大的優(yōu)勢，在戰(zhàn)場上，無人機(jī)的空中優(yōu)勢將有力克服高寒地區(qū)道路結(jié)冰積雪、地形地貌復(fù)雜、戰(zhàn)場環(huán)境危險(xiǎn)等不利因素，開辟空中急救運(yùn)輸通道。無人機(jī)可根據(jù)定位信息自主或人工遙控飛向目的地，將醫(yī)療物資快速投送到目標(biāo)地點(diǎn)。例如，無人機(jī)搭載快速戰(zhàn)場止血器、止血藥等急救物資，可實(shí)現(xiàn)對傷員的快速搜索，并將傷員急需物資快速送達(dá)，起到戰(zhàn)場急救的作用[18]。無人機(jī)搭載醫(yī)學(xué)救援物資直接參與戰(zhàn)場救治的可行性和可靠性已得到驗(yàn)證，我軍已經(jīng)多次實(shí)施無人機(jī)物資配送，特別是山高路遠(yuǎn)、大雪封山的高寒地區(qū)，克服大風(fēng)、嚴(yán)寒等諸多不利因素，圓滿完成任務(wù)，得到了滿意的結(jié)果[19]。無人機(jī)執(zhí)行戰(zhàn)場物資配送將會(huì)是未來后勤保障領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向，其中配送任務(wù)的分配是實(shí)施戰(zhàn)場物資無人機(jī)配送的關(guān)鍵基礎(chǔ)，只有科學(xué)合理地分配任務(wù)，才能真正發(fā)揮無人機(jī)配送的優(yōu)勢[20]。

2.6 水質(zhì)檢測

無人機(jī)平臺具有自主、遠(yuǎn)程、高效、全天候、安全等特點(diǎn)，將無人機(jī)系統(tǒng)與水質(zhì)檢測系統(tǒng)結(jié)合起來，旋翼無人機(jī)懸停于水面之上，可實(shí)現(xiàn)水體的pH 檢測、毒物檢測、濁度檢測等，提高檢測效率及安全性，在部隊(duì)?wèi)?yīng)急救援、戰(zhàn)場偵察等特殊環(huán)境下也可實(shí)現(xiàn)全天候自主巡航水質(zhì)監(jiān)測[13]。

3 無人機(jī)在寒區(qū)應(yīng)用中存在的不足及建議

無人機(jī)的應(yīng)用雖然廣泛，但其發(fā)展處于初級階段，仍有諸多不足，受環(huán)境因素影響也較大，特別是寒區(qū)受到低溫、大風(fēng)、地形等因素影響，降低了無人機(jī)的電池性能、續(xù)航時(shí)間、飛行高度、通信距離、承載能力、安全性、可靠性等。

3.1 續(xù)航時(shí)間明顯縮短

在寒冷環(huán)境下飛行會(huì)對無人機(jī)產(chǎn)生多方面的影響，極端的自然環(huán)境會(huì)對無人機(jī)的電池提出更高要求。最主要的是寒冷天氣會(huì)縮短電池使用時(shí)間，影響無人機(jī)續(xù)航。多數(shù)無人機(jī)使用鋰聚合物（LiPo）電池，當(dāng)天氣變冷時(shí)，鋰電池轉(zhuǎn)換效率降低，從而使電池容量降低。充滿電的無人機(jī)通?？娠w行20~25 min，在寒冷環(huán)境中僅能維持10~15 min。在極端情況下，低溫會(huì)使電池容量出現(xiàn)斷崖式下降，甚至出現(xiàn)電池故障。因此，在寒冷條件下，必須有相應(yīng)對策才能保障無人機(jī)的飛行安全。電池在低溫環(huán)境下的性能是無人機(jī)在寒區(qū)使用受限的重要因素，目前主流無人機(jī)設(shè)計(jì)用于在0~40 ℃的溫度范圍內(nèi)飛行，在室外環(huán)境中，特別是環(huán)境溫度低于0 ℃以下時(shí)，電池必須使用預(yù)熱及保溫措施。另外，在執(zhí)行任務(wù)前必須進(jìn)行檢查并將電池充滿電，最大限度地減少重型控制輸入，減少高速飛行或全油門飛行，提高無人機(jī)的續(xù)航時(shí)間。

3.2 遙控穩(wěn)定性降低

高海拔、高寒地區(qū)，氣象條件惡劣，空氣稀薄、氧氣缺少，會(huì)造成無人機(jī)爬升困難、發(fā)動(dòng)機(jī)效率降低等問題。大風(fēng)、低溫、大霧等也會(huì)嚴(yán)重影響無人機(jī)傳感器問題，這可能會(huì)導(dǎo)致無人機(jī)漂移或失控。另外，高寒低氧的環(huán)境對操作人員也有較大影響，手冷可能使操作控制更加困難，成為制約飛行安全的額外因素，甚至可能造成墜機(jī)等嚴(yán)重的后果[21]。

3.3 損壞概率增加

高寒地區(qū)氣候變化異常，降雪和降雨較多，大多數(shù)無人機(jī)都不防水，雨水可能使電動(dòng)機(jī)短路或?qū)е聼o人機(jī)或控制器出現(xiàn)其他故障。另外，寒區(qū)降雪和雨水可能會(huì)造成機(jī)身上的水分結(jié)冰，導(dǎo)致活動(dòng)的零部件，特別是攝像頭組件凍結(jié)，影響攝像頭拍攝和視頻傳輸。因此，對無人機(jī)的關(guān)鍵部位進(jìn)行防水和密封設(shè)計(jì)是保證其性能的方式之一。

3.4 信號抗干擾能力降低

一方面，高寒地區(qū)作戰(zhàn)地形復(fù)雜阻礙了無人機(jī)的信號接收和發(fā)射，使通信距離縮短，對無人機(jī)的偵察搜救產(chǎn)生巨大的影響，同時(shí)影響了無人機(jī)的飛行控制。另一方面，高寒地區(qū)的復(fù)雜地理環(huán)境使無人機(jī)更易被敵軍偵察干擾，甚至損毀。無人機(jī)普遍飛得很低很慢，在高寒地區(qū)更容易被發(fā)現(xiàn)，惡劣環(huán)境下無法生存。

現(xiàn)階段無人機(jī)在高原高寒地區(qū)面臨的以上諸多問題，可從以下方面進(jìn)行探索和改進(jìn)：（1）研發(fā)一種全新動(dòng)力控制模式的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，克服一般無人機(jī)在動(dòng)力上的缺陷，保證無人機(jī)能在高原低溫環(huán)境下順利啟動(dòng)。（2）優(yōu)化無人機(jī)的推進(jìn)系統(tǒng)，賦予其優(yōu)異的飛行性能。（3）在無人機(jī)結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化，可采用大展弦比平直機(jī)翼設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)高升阻比。（4）在機(jī)體結(jié)構(gòu)上，無人機(jī)的機(jī)身可使用新型的復(fù)合材料，以實(shí)現(xiàn)輕量化、機(jī)體結(jié)實(shí)耐用、保溫性能好，具備在高空、低溫環(huán)境下正常工作的能力。

4 結(jié)語

隨著無人機(jī)技術(shù)的不斷成熟，作為信息化戰(zhàn)爭條件下衛(wèi)勤保障的重要力量，其在戰(zhàn)場衛(wèi)勤保障中將具有廣闊的應(yīng)用前景。在寒區(qū)衛(wèi)勤保障中，無人機(jī)的使用在傷員搜救、后送、醫(yī)療物資投送等方面具有明顯的優(yōu)勢，但也存在高寒條件下電池續(xù)航差、動(dòng)力不足、隱身性弱、負(fù)載能力小等不足。目前國內(nèi)無人機(jī)在衛(wèi)勤保障方面的應(yīng)用還處在探索階段，為充分發(fā)揮無人機(jī)的重要作用，應(yīng)盡快建立健全無人機(jī)應(yīng)用規(guī)范。隨著信息技術(shù)、材料技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，無人機(jī)技術(shù)必能適應(yīng)高原高寒環(huán)境，在寒區(qū)衛(wèi)勤保障中發(fā)揮更重要的作用。