集群式警務無人機在可視化警務指揮系統中的應用研究

楊楷琛 彭小武

摘要：在現代公安警務指揮與實戰中，“可視化警務指揮系統”成為現代警務指揮發展的必然趨勢。目前單一的“天眼”數字遠程監控系統僅能做到極有限的固定視角監控，且其外部攝像設施易遭受人為破壞等缺陷，影響警務指揮與實戰的需要。警用無人機的高空全景性監視以及高空動態長航時能夠針對性地解決公安機關在建設“可視化警務指揮”的難點與痛點。本文基于公安機關警務指揮無人機應用現狀，提出集群式無人機城市布控系統的設想，探析其在可視化警務指揮系統中的應用。

關鍵詞：集群式? ?無人機? ?可視化? ?務指揮

基于新時代日益變化的治安新態勢、新特點，強化公安指揮中心職能，實現更加科學高效的“可視化”指揮調配，即建設“可視化警務指揮系統”，逐漸為各級公安機關所重視，成為未來公安實戰工作的必然趨勢。

目前，警務無人機的應用模式基本以單兵單機應用模式為主，未實現集群作業，導致效率較低，遠不能滿足可視化警務指揮系統對偵察區域多方位、全方面空中偵察的需求，而集群式的無人機應用模式能夠直擊當前痛點難點，切實提高警務無人機在警務指揮作戰中的應用能力、作戰能力。為此，在現有警務無人機發展的基礎上，筆者提出“集群式警務無人機城市布控系統”解決方案。

一、集群式警務無人機系統構建方案

集群式警務無人機的城市布控系統由空中端和地面端組成。其中，空中端主體為無人機集群，地面端由指揮系統、通訊基站、配套的管理信息系統組成。

1.空中端

空中端主要包括若干多功能型六旋翼無人機組成的無人機集群，與配套的偵察、處置類掛載裝備。由多架無人機在高低空執行飛行任務。不同類型的無人機組成一套無人機集群。在警情任務出現時，無人機集群可從不同方位啟動，根據設置航向前往不同角度進行跟蹤拍攝，第一時間從高空傳遞現場圖像。同時，每架無人機所裝配的不同掛載裝備由地面基站進行操控，從而在警力無法及時涉及的地方進行簡單警情的處置。

無人機配套偵察、處置類掛載設備具體包括：多倍變焦攝像頭、實時圖傳設備、喊話設備、探照燈設備、投擲設備等。

2.地面端

（1）指揮系統

指揮系統是地面端最重要的組成部分，由指揮中心、現場指揮車和地面基站（停機坪）組成。

指揮中心分為后方指揮中心與前端指揮中心。后方指揮中心負責對中心管理下的無人機進行統一管理和緊急模式下的具體控制，在同一后方指揮中心批準后，指揮中心管理下的無人機執行日常自動巡查事務。指揮中心下可分布式建設前端控制中心，前端指揮中心負責對區域內管理下的無人機進行日常管理和具體控制。

現場指揮車以車輛為載體，具有良好的可移動性，在大型勤務安保任務、突發性事件和群眾性事件中，可為執行任務的無人機提供及時靠前的指揮、通訊、支援保障，保障無人機集群以最好狀態完成任務。指揮中心批準飛行任務后，現場指揮車可控制指定的無人機執行任務。既可按照形勢靈活、間接部署，也可直接介入一線指揮。

地面基站（停機坪）分散建設在不同區域，根據覆蓋區域的要求可統一規劃、分散布局建設多中心停機坪。當緊急警情出現時，由指揮中心調配就近停放的無人機迅速起飛，第一時間到達案發現場。地面基站（停機坪）可建設配套的應急充電和基礎維護設備，負責對該基站管理下的無人機和掛載模塊進行充電、保養。

（2）通信基站

通信基站基站通訊鏈路使用MESH自組網網絡，作為無人機的通信鏈路，無人機自動完成在多個基站間的通信切換，為圖傳/數傳一體方式，確保通信可靠無干擾，使用高速網絡進行1080P數據下傳，同時基站可使用太陽能電池板+

UPS作為備份電源，提高單站的工作能力。

通信基站采用光纖或者專網接入到前端控制中心，再通過前端控制中心接入到指揮中心，同時指揮中心服務器使用多機機群，實現大容量圖像數據保存和后期分析。

（3）配套的信息管理系統

在“集群式警務無人機城市布控系統”中，除了上述硬件設備外，還需要配置相應的管理信息系統。譬如：指揮中心/前端控制中心無人機管理控制系統，飛行審核系統，視頻處理系統，無人機起降系統，無人機充電管理系統，無人機載荷維護系統等。

二、城市布控方案（以網格化的社區警務為基礎）

1.指揮系統設置

每個城市可配備一個指揮中心與多個前端指揮中心。無人機后方指揮中心設在公安局110指揮中心，負責該城市的“集群式警務無人機城市布控系統”整體協調管理，面對突發情況時進行全市統一多方指揮;前端指揮中心設于城市公安分局（派出所），負責管轄區域內無人機巡查、處置、監控等日常任務管理，與后方指揮中心直接掛鉤，后方由指揮中心進行直接調配;地面基層（停機坪）根據各地情況不同，可依托警務室、社區治安室或單獨設立進行規劃建設，負責對該基站管理下的無人機和掛載模塊進行保障與保養。

2.區域劃分與“警力”配置

集群式警務無人機城市布控的區域劃分以“網格化”治安管理模式所使用的區域劃分為基礎 ，區域內無人機數量即“警力”配置以“網格化”治安管理模式中網格的實際治安情況為配置依據。

“網格化”治安管理模式以城市治安管理工作為依托，聯合城市黨政部門、公安機關、群眾自治組織等單位，集成利用地理信息系統（GIS）、數據分析與整合平臺等技術，搭建城市治安管理一體化信息平臺，將城市行政管理中的轄區按照實際情況劃分為若干個單元網格。如井岡山市將現有茨坪、新城區、龍市三大中心城區，以其主要街道為界劃分為9個“片區”，每個中心城區分為3個“片區”;以片區內住宅小區為“塊”;根據面積及治安情況，將若干住宅小區組合劃分為39個“網格”。在單位網格中，聯合各城市管理部門力量對網格區域進行有規律的巡查，對突發治安事件進行主動發現、主動化解，讓時效性成為城市管理部門的優勢之一。

將集群式警務無人機布控至城市的各個網格中，利用其空中動態監控報警功能與移動簡易警務處置功能，能夠將絕大部分治安事件的巡查與處置緊緊結合起來，既能夠將治安事件及時發現、及早解決，又能夠減少城市管理的人力成本和管理資源消耗。使得城市治安管理反應速度大大提升，處置能力得到加強，民眾滿意度也隨之增高。

三、集群式無人機自動巡查監控的實現

1.巡查處突功能及指令的實現

前端控制中心根據本區域需求不同，自動或者手動確認無人機日常巡查任務，可以為本中心控制的多家無人機劃分巡查航向，形成立體覆蓋式巡查監控。

（1）區域劃分

按照指揮中心需要監控的區域實際情況，將多架無人機分別部署到不同的巡視區域。每一組無人機巡查自己負責的區域，并且保證區域無縫覆蓋。

（2）自動續傳

當劃分的區域較大，單次航行不能夠覆蓋全部巡查區域，無人機自動飛控系統記憶任務中斷點，能夠自動返航更換電池繼續執行任務，在二次起飛后直接飛到上一任務中斷點執行任務。

（3）緊急模式

巡查途中，無人機遇到警情自動報警，該無人機所在的前端指揮中心巡查向上級指揮中心申請進入緊急模式。在上級指揮中心的整體調控下，通過越級操作、協同、前方申請等緊急模式指令應用無人機通過掛載相應功能模塊處理“察、打、管、控、救、通”等警務工作。

2.權限管理與任務修正

指揮中心將無人機配屬到前端控制中心后，前端控制中心可以對這架無人機進行日?？刂?如果有緊急情況，指揮控制中心可以越級控制。指揮車在向指揮控制中心申請后，可以獲取指定無人機的控制權。

根據不同的任務類型和警務需要，指揮中心制作不同的飛行任務，指揮中心將日常飛行任務下發裝訂到每一架無人機的控制單元上。

3.視頻監控功能實現

（1）數據實時回傳和處理

通過 MESH 網絡實時回傳高清視頻數據到指揮中心，通過國標平臺或者警務平臺的接口將獲取的視頻數據上傳到指控中心。同時，能從警務平臺獲取特征物的數據，在指揮控制中心的視頻處理模塊實時進行目標識別，在截獲敏感物后通過警務平臺實時報警。

（2）數據后期處理

對回傳的視頻數據進行格式化處理，并且能夠保存一定日期。同時，能夠對關鍵字進行格式化搜索并且返回關鍵字對應的圖像幀。

參考文獻：

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[3]張正馳.社會治安綜合治理中網格化管理問題研究[D].開封：河南大學，2018.

※本文系2018年度院級學生科技創新項目《“先鋒眼”——警務無人機快速出警機制的研究與探索》，課題編號：2018XS017。

（作者單位：江西警察學院）