警用無人機關鍵技術及發展趨勢的研究

熊天學

摘 要：現如今，隨著無人機技術的不斷發展，無人機的應用范圍也是越來越廣泛。對于在不同領域下無人機的應用，所用到的無人機性能也是各不相同。在警用方面，因為其工作性質、環境等的特殊性，為了更好的利用好無人機，對于警用無人機技術的研究也是十分的重要。本文主要從警用無人機的目標捕捉技術、飛行控制技術、通信技術、避障技術等方面以及警用無人機在未來的發展趨勢進行論述分析及探討，以便更好地了解警用無人機，使得警察在運用無人機的過程中能發揮最大作用。

關鍵詞：警用無人機；關鍵技術；發展趨勢

引言

近年來，無人機技術已經應用到了各個領域，無人機的發展也是近年來發展速度最快的終端設備。無人機周邊技術中的通信技術、控制技術、計算機技術的快速發展也極大的完善了無人機技術，使得無人機在飛行穩定性、控制性、安全性以及紅外感應、人臉識別與追蹤等方面也得以快速發展。無人機也越來越受到人們的重視，無論是在民用方面還是軍用、警用方面，無人機都發揮著重要作用，突破了人類視野的局限性，增大了信息采集范圍，給人們帶來了極大的便利。警用無人機的使用更是極大的改善了警察的工作環境，在禁毒、治安、大型安保、反恐等方面發揮著重要作用，因為使用環境的不同，不同于民用無人機的是警用無人機對飛行時間、高度以及負載等方面都有著更高的要求。

一、警用無人機的應用現狀

目前，警用無人機因為其機動性強、監視范圍廣、無人員傷亡等優勢，已經越來越多的應用到各項工作中。警用無人機在更多的時候是在替代警察的眼睛，實現大范圍的監視、追蹤犯罪嫌疑人。早在北京奧運會的安保工作中，就已經將無人機派上用場，隨著警用無人機應用的深入，人們也越來越多的意識到無人機的重要性以及優勢。近幾年，隨著警察對無人機的認識加深，對警用無人機的需求也是逐年攀升。隨著，警用無人機使用數量的增加，使用范圍的擴大，警用無人機的地位也是越來越高。

二、警用無人機的關鍵技術

2.1人臉識別與追蹤技術

警用無人機中應用到的人臉識別技術是指對無人機拍攝的視頻進行分析，將視頻中的關鍵幀進行人臉檢測。人臉檢測器根據樣本人臉的特征值對關鍵幀進行比對分析，從而判斷是否檢測到目標人臉。如果將目標人臉特征值標注錄入人臉檢測器的追蹤列表，人臉檢測器就可以根據當前目標人臉所在的視頻幀的位置預測到目標人臉在下一個關鍵幀中的位置，從而完成追蹤工作。人臉圖像也因為其更直觀的優勢，也是受到了越來越多的重視，現如今也是人類識別目標對象的主要方法。而人臉的檢測與追蹤也是當下計算機的研究熱點。因為無人機的工作特性，無人機所搭載的攝像機在無人機飛行過程中不可避免地會出現平臺抖動，這種抖動會致使目標人臉在視頻中發生相對運動，進而導致視頻場景中目標人臉與周圍環境變得相對模糊，使得人臉檢測與追蹤變得更為復雜。同時，無人機所搭載的攝像機錄入畫面中的人臉較小，在周圍復雜環境中，存在對比度差、畫面遮擋等情況發生，這些難題的存在致使警用無人機的人臉檢測與追蹤技術的準確性難以得到保證，這也是目前警用無人機所要突破的難題。

2.2紅外感應技術

紅外感應技術是指利用人眼看不到的紅外線來感應目標物體，其核心器件就是紅外反射傳感器。在警用無人機中搭載紅外傳感器可實現全天候檢測追蹤目標人物，尤其是在大霧、黑暗等惡劣環境。如今，警用無人機也已成警察手中的工作利器。在自然界中因為物體輻射的熱能和自身溫服成正比，物體的溫度越高其輻射的熱能峰值的波長就越短，根據這一原理，完全可以利用紅外線傳感器來檢測物體是否存在。同時為了避免在檢測過程中受到自然光線和燈光造成的檢測誤差，往往在紅外傳感器中加上濾光片。在警用無人機搭載的紅外傳感器中還需要增加帶有高效率，能夠聚集菲涅爾透光鏡等配件，才能解決因人體移動快慢而帶來的檢測問題，滿足警用無人機的實際需要。

2.3飛行控制技術

飛行控制技術主要負責無人機的數據采集、航線確定以及無人機起落的控制和緊急情況的處理等。無人機在飛行過程中會受到強風、氣流、載重變化等因素的影響，此時，一套成熟的飛行控制技術就顯得尤為重要，它可以控制無人機的飛行姿勢、速度、高度以及航向，對無人機的穩定性的要求也很高。

2.4通信技術

無人機在工作過程中完全是受到地面控制中心對其的控制指揮，同時，無人機工作中的監測信息也是時刻傳輸到地面控制中心，以便于地面控制中心對無人機的監測、糾正、存儲等。這些都需要通信技術來實現，無人機與地面控制中心二者通過上行鏈路和下行鏈路相連接。上行鏈路傳輸指令給無人機，無人機通過下行鏈路向地面控制中心傳輸飛行狀態以及監測的實時信息。在警用無人機中，地面控制中心都是通過無線電波與無人機之間建立聯系。因為警用無人機工作性質的特殊性，警用無人機往往采用微波傳輸，這種傳輸方式則要求發射器與接收器之間不能有遮擋，否則信號無法送達。同時，警用無人機的信號傳輸還需要加密使用，以防止無人機的監測信息被不法分子所竊取，造成不必要的損失。因此，警用無人機的通信頻率則需要高出行業標準規范。

2.5 避障技術

無人機的避障技術是指無人機在飛行過程中自主避開障礙物的智能技術。避障技術的應用可以大大提高無人機在飛行過程中的安全性，減少機械損傷。避障技術的原理就是無人機在飛行過程中自主檢索并發現障礙物，然后繞開障礙物飛行。無人機的控制技術、定位技術、紅外技術、計算機技術的發展更是帶動了避障技術的快速發展。無人機避障技術包括超聲波避障、紅外避障、視覺避障等。其中超聲波避障探測到的障礙物距離較近，往往飛行速度較快的無人機在監測到障礙物之后來不及轉變飛行軌道；紅外線避障技術成本低，但監測距離較近同時容易受到自然光的影響，造成一定誤差；激光避障技術監測距離較遠，精準度高，但成本高昂；視覺避障技術成本低，監測距離遠，但計算復雜，對光線要求高。因此，考慮到種種避障技術的優缺點，如今，很多無人機往往采用的是多種組合避障技術同時使用來彌補不足，從而提高飛行過程中的安全性和穩定性。

三、警用無人機的發展趨勢

利用無人進行偵查、捕捉，能夠實現站得更高，看得更遠、更準等優勢，同時也能夠解決很多警務工作難題，大大提高了警察工作效率。當前，對于警用無人機的使用還不夠智能化，更多的還是依靠人工控制。還應該加大對警用無人機的智能化操作，實現警用無人機的自主飛行，執行任務。同時，在實際工作中，為了提高警用無人機的綜合應用能力，可以同時滿足預警、偵查等多用途，我們需要用到多用途的無人機，實現一機多用，降低無人機成本的同時，大大提高警用無人機的工作效率。目前，對于警用無人機應用最多的還是航拍，而要真正發揮警用無人機的作用，還需要我們深入研究，制定無人機的應用方案，系統開發，從而實現警用無人機的深度使用。此外，就警用無人機的專業技術人才的培養，還需要受到廣泛重視，認識到警用無人機在警務工作過程中的重要性和必要性，重視無人機專業技術人員的培養。

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