多旋翼無人機在人防指揮通信中的應用

王超

摘要 隨著近幾年飛行控制算法、航空電機、高性能傳感器等高新技術的進一步發展，我國多旋翼無人機技術應用領域日益擴大，多旋翼無人機依靠其價格低廉、操控簡便、易攜帶等優點被越來越多的應急部門納入了各自的裝備體系。本文對多旋翼無人機技術在人防指揮通信中的應用方式和技術原理進行了研究與展望。

【關鍵詞】飛行控制算法 航空電機 高性能傳感器 多旋翼無人機 指揮通信

多旋翼無人機具有結構簡單、尺寸小、重量輕、成本和使用費用低、機動性好等優點，能完成其它機型不適宜的許多任務。可廣泛應用于險情偵測、地區巡邏以及搶險救災等人防指揮通信領域。

目前各級人防指揮通信部門配備的無人機系統基本上都是小型多旋翼無人機系統，普遍配置有高清航空攝像機、自穩定云臺、GPS定位系統、高清數字圖像傳輸系統以及專業飛行控制系統等設備設施，在應急突發事件中即可以充當偵察兵也可成為救援兵。本文將對多旋翼無人機相關技術在人防指揮通信部門中“險情研判”、“應急救援”、“通信中繼”三個方面所應用的技術進行研究，并結合作者工作實際對相關行業發展做出展望。

1 險情研判

近年來，城市突發事件和自然災害頻繁發生，嚴重威脅人民的生命和財產安全，為此，如能更多應用多旋翼無人機技術，則可有效提升人防部門在處置城市突發事件中的應對能力。

多旋翼無人機的特點決定了其適合突發事件的險情研判工作，可以及時幫助應急處置人員在短時間內了解現場情況，為制定科學有效的救災策略做出了重要貢獻。而無人機技術體制下的險情研判主要由“信息收集”與“信息處理”兩部分組成。

1.1 信息收集

多旋翼無人機技術的應用可以為災害預防工作提供大量的音視頻資料，為災害應急監測與預防創造良好條件，對于災害監測與預防的及時性、準確性、可靠性提供了堅實的保障。

對于災害發生的高風險地區，通過多旋翼無人機可以進行無人低空航拍，對地勢地貌進行勘察、開展危險區域建筑物基礎資料調查等工作。一旦有突發事件發生，多旋翼無人機可以遠程直接到達突發事件現場，由后方操作人員進行遠程災情偵查，并采用遠程圖像數字傳輸系統，對受災現場音視頻畫面實時傳輸，獲取第一手的現場資料。

1.2 信息處理

獲得現場情況的航拍畫面及其他相關數據后，可通過一體化信息處理系統對信息進行自動處理，快速生成現場情況報告，建立系統完善的災害現場臨時地理信息系統，可以為災害預防與救援提供及時、可靠、準確的數據支持。

2 應急救援

除了災害發生前的險情預報與研判。多旋翼無人機技術還可應用于災害事件發生后的應急救援領域，可實現“指揮調度”、“高效搜救”、“物資投放”等應急救援功能。

2.1 指揮調度

多旋翼無人機還可在人防應急救援中肩負指揮調度的責任。無人機進獲取到現場資料后可直接應用到人防應急救援的指揮調度網絡中。通過對無人機獲得的高空實時現場畫面進行研究，指揮人員能夠擴大其指揮調度的范圍，對救援策略進行及時進行方案調整，提供科學指揮與隊伍調度，通過接入人防應急指揮調度網絡，可實現全方位的指揮調度體系，具體組網原理如圖1所示。

同時，作為處在現場制高點的指揮調度平臺，無人機可實現對災害區域的空中呼喊或者指令傳達，快速發現救援最佳通道，可快速構建空地一體通訊救援指揮平臺，實現極端環境下的無線通信鏈路，能源供給可持續的情況下甚至可在突發事件現場提供輔助照明。

2.2 高效搜救

救災的第一要務就是救人，但由于受災地區經常面臨地形變化大，人群分布無規律、氣象調節惡劣等問題，傳統依靠人力徒步進場搜救的方式己不能滿足新時代救贖背景下應急救援相關需求。

結合前期獲得的災區地理信息數據相關資料，現代無人機救援系統既可通過人工遠程遙控的方式對災區進行半自動化高空搜救，也可通過預先程序設置的方式讓無人機進行全自動人員搜救作業，在裝備特殊的紅外夜視鏡頭的情況下甚至可以在夜間進行不間斷精準人員搜救。

2.3 物資投放

對于功率較大的多旋翼無人機，可以通過搭載儲物籃與拋物器的模式向暫時未能撤離的受災人員提供醫療用品、食物、飲用水、通訊器材等應急救災物資，也可向有條件的受災人員投送繩索、手電、工具等便攜應急救援裝備以方便他們展開自救行動。

3 通信中繼

對于突發事件的處置能否達到相關要求，很大程度上依賴于一套使用簡便、效果穩定、質量可靠的通信網絡，但是由于地理、氣象等原因往往無法得到很好保證，傳統的衛星通信設備往往存在著造價高、易損壞、難攜帶等劣勢。隨著長續航多旋翼無人機技術的發展，特別是可以提供24小時不間斷通信中繼服務的系留式無人機技術以及通信基站小型化技術的逐漸成熟，救援人員有了一種更高效、更簡便、更經濟的通信中繼與臨時組網方案，其基本原理如圖2所示。

4 總結與展望

目前，多旋翼無人機己可以在人防指揮通信部門執行“險情研判”、“應急救援”、“通信中繼”等任務，但在實際應用中還存在著一些問題有待完善：

4.1 續航時間

目前，多旋翼無人機大部分采用鋰電池供電，少部分采用小型油機供電，其續航能力有所限制，影響了持續救援能力。

4.2 信息采集

由于無線傳輸技術不成熟以及現場電磁干擾等原因，無人機采集到的數據和圖像往往會出現失真、不協調、不同步等現象，發展技術的同時提升操作能力是應對的好方法。

4.3 多機協同

目前人防指揮通信部門在使用無人機往往都是單機執行任務，很少出現雙機甚至多機同時執行立體化高空應急救援任務的情況，這里一方面需要加強相關裝備的建設力度，另一方面也要對相關人員訓練與操作規范提出更高要求。

參考文獻

[1]胡志軍，在現代消防滅火救援中引入無人機的可行性研究[J].消防界（電子版），2017 （08）：84-85.