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复合翼/固定翼无人机在公安行业的应用

发布日期:2018-01-15  来源:无人机老杨我要投稿我要评论

一.复合翼/固定翼无人机的特点:

复合翼无人机又称垂直起降(VTOL)固定翼无人机,既具备多旋翼垂直起降的优点,不需要跑道就可以起降,同时又具备固定翼的长续航、低噪音、可滑翔等优势,适合公安行业的多个领域。

复合翼无人机必须具备垂直方向的多个电机,气动效率低于固定翼,导致续航时间会大幅低于固定翼无人机。一般来说,电池驱动的7-8kg左右的复合翼无人机续航大概在70-90分钟左右,而同等重量的电动固定翼无人机续航约在180~200分钟。

复合翼/固定翼无人机的飞行速度较快,一般可达20米/秒,可在较短的时间到达辖区内指定位置,同时具备较长的滞空时间,因此可以固定部署于公安局、派出所等楼顶,通讯数据链可覆盖30km半径的活动范围,参考军用无人机的操作模式,操作人员在室内用触屏计算机操作指挥。

复合翼无人机自动无人值守机场示意图

由于部署地点固定,本辖区内的地形、高层、禁飞区等约束信息均已提前录入,无人机可以动态按约束信息进行规避,绕开高楼、禁飞区,在最短的时间内到达目标点,并对目标区域进行盘旋,并通过30倍变焦光电吊舱对目标区域进行跟踪监视。一般飞行在距离地面120~300米的高度,在这个高度下,既能获得最大的监控视野,又能确保变焦后能看得清地面细节。无人机的重量在7-8kg左右,具备较大的机翼面积,即使出现意外,由于本身的气动外形,可以滑翔到安全区域,避免对市区的地面目标造成伤害。

二.复合翼/固定翼无人机的警用场景:

从复合翼/固定翼无人机的特性出发,重点考虑提高公安工作的绩效和改善民警工作条件以减少牺牲两个角度,大致可应用于以下四个方面:

1.重点区域、条带(公路、水路)亮灯巡逻:

一些恶性案件会导致社会舆情集中关注,给当地警方带来较大压力,如2017年12月中旬发生在四川乐山绿心公园的女教师夜跑遇害一案。12月19日,乐山市公安局副局长、政治部主任姚平率队调研绿心公园治安防控工作。警方经过调研后,确定了6方面措施,包括加强巡逻防控力度,增派警车警力,针对重点时间段以汽车巡、摩托车巡、徒步巡等多元化模式开展巡逻防控等等。更多新闻:又出事了!南京一女子疑夜跑时遇害 犯罪嫌疑人被抓。

复合翼/固定翼无人机可以解决警力不足和巡逻任务繁重之间的矛盾,通过无人机高频率大面积亮灯巡逻,以及配合日常宣传,重点突出无人机的高倍率变焦特性和巡逻频度,营造警察在身边的宣传氛围,形成天网恢恢的威慑态势,降低案发率。特别是夜间,对于重点路段的警示巡逻密度越大,对降低案发率越有效。在无人机上的光电吊舱上装载探照激光器,对地面照射巡逻,起到“警察就在头顶”的威慑作用。

配合天网工程、雪亮工程,辖区内地面布满无死角的监控,而复合翼/固定翼无人机则是所有监控的制高点,在巡查过程中发现异常,可以随时暂停前行,切换为盘旋观察,警情解除后又继续按线路继续巡逻。

固定翼/复合翼无人机的飞行速度一般在20米/秒上下,如果不考虑垂直起降的复合翼,电动固定翼的续航时间一般在3小时以上,按间距300米的地毯式网格巡逻,单次也可巡逻超过60平方公里的范围;对于小面积区域,如3平方公里的公园之类,每10分钟就可以地毯式巡逻一遍,起到巡逻与威慑的双重作用。

2.空中监视指挥:

当发生重点警情时(如群体事件、严重刑事案件、爆炸等危害公共安全事故、扬言自杀跳楼等),复合翼/固定翼无人机可以从部署地迅速飞抵目标区域,操作人员在地图上根据接警指令(如某十字路口发生汽车爆燃,需附近警力支持),在PAD上的地图上实施触碰指点,无人机即可从部署地自动飞抵指定区域,并控制吊舱对准地面,将实时视频转播到指挥网络,广播到所有指挥人员及地面警力,全程提供空中视角的情报支持,便于指挥决策与减少牺牲。

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和多旋翼无人机不同的是,复合翼/固定翼的滞空时间长,由部署地公安局远程直接操作,不需要现场人员保障,也不影响和干扰现场工作。此外,还可以应用于指挥员空中观察盘查设卡等卡点情况,检查警力布点状态,远程掌握现场情况,便于作出各项决策。

3.空中蹲点取证:

蹲点抓捕与取证工作是既艰苦又危险的工作,其特点决定了常常工作在半夜,且持续时间长、危险性高、突发性强,对民警的安全与健康都有很大威胁。

复合翼/固定翼由于噪音极低,需要隐蔽时在150米高度几乎听不见任何噪音,再以200米左右的半径盘旋,对蹲点监视区域的大范围全局都可以很好的隐蔽侦察,并可以根据目标的移动进行监视区域的调整,地面目标完全无法察觉,警力可以隐蔽在较远地点,避免暴露。特别是电动固定翼无人机,续航3小时以上,两三个起降架次就可以持续一个通宵,具备很强的蹲点守侯能力,同时全程记录视频,对视频证据的搜集十分有效。

上海宝山区、嘉定区在外环附近的大型货运车辆聚集地区,偷盗汽(柴)油违法犯罪行为连年发生,上海警方每年都要花费不少警力蹲点抓捕,奉贤警方在抓捕过程中还开过枪。如在类似案例使用固定翼无人机进行蹲点,可以大大降低一线民警工作强度,由于空中视角的优势,也可降低现场民警的危险性。

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4.空中搜索救援、搜捕逃犯:

在人员失踪、驴友迷路失联等警情发生时,复合翼/固定翼无人机由于具备较快的飞行速度和较长的续航,适合对大范围区域进行地毯式搜索,通过光电吊舱中的红外载荷,搜寻救援失联人员。

由于提前加载了辖区内的数字高程模型(DEM),复合翼/固定翼无人机可以自动根据地形起伏调整飞行高度和飞行计划,避免撞山,让操作人员专注于视频搜索。

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另外,在山地、村庄、森林、沙漠等区域搜捕逃犯时,可以长时间、大范围、持续性的进行空中搜捕,可以加强对现场情况的掌握,优化决策,避免牺牲。如果目标移动,还可以通过通信数据链将目标坐标发送到地面警力,接入网络进行广播,借助地图导航系统即可对目标进行追踪抓捕。

三.复合翼/固定翼无人机在警用落地的思考:

侦察无人机主要源自于军事应用。军用无人机,其遂行任务的决心,可以使用火工品发射和回收,由专门的编制(通常是团级)来操作和保障无人机;而警用无人机,本质上属于民用工业领域为了提高效率的一种替代手段,所以必须考虑其手段的代价和实用性,在效费比限定的条件下来操作。

固定翼在民用领域的发展从上世纪90年代末就开始探索,然而麻雀虽小五脏俱全,由于民用领域的技术成熟度不够,代价过高,一直无法成熟应用。一直到2006年左右随着民用自动驾驶仪的成熟,逐渐在航拍、摄影测量、测绘等领域开始大规模使用。但由于起降条件要求高,自动驾驶仪精度不足以支撑自主起降,一直对操作人员(俗称飞手)有较高的操作技术要求,甚至直到最近公安部警航办组织的警用无人驾驶航空器培训班,仍然以对固定翼飞机的遥控操作为主要培训内容。

自2012年以来,多旋翼无人机的蓬勃发展,拉动了飞控、云台、图像传输等技术的快速发展,高精度差分GPS等各项技术成本大幅下降,技术的成熟化,将应用推到了爆点。到今天,多旋翼无人机在警用领域已经有大量应用,而复合翼/固定翼无人机由于其续航和飞行速度的优势,更将弥补多旋翼的不足,在更多应用场景发挥作用。

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1.租和买的关系:

全国各地公安系统在警用无人驾驶航空器的探索和使用水平有较大差异。在广东、江苏、上海等经济发达地区,警用无人驾驶航空器已经大量应用于日常警务,某些地区应用水平已经很高。同时,在西部、东北等地,警用无人驾驶航空器还属于初期探索阶段。

因此,针对不同的区域有不同的使用策略。在初期探索阶段的地区,持有警航办警用无人驾驶航空器执照人员还不齐备、培训还较欠缺的初期,为降低风险,公安系统可以采取租用、购买结合的方式,避免培训、操作、安全等风险,直接租用无人机的巡查服务。如2017年12月20日发生在珠海凤凰山的火灾,当地领导十分关注,调研企业提供的无人机巡查服务,按照每天早晚各一次的指定航线进行空中巡查。

而在已经具备警航无人驾驶航空器较高应用水平的地区,则可以对无人机设备进行购置和自主使用,避免企业过多参与导致的信息外泄,并且可以提高使用效率。

2.使用的方向:

随着技术的快速发展,我们能够预见到无人机将越来越减少对人员的操作要求,操作人员只需要像美军无人机操作员一样,在办公室里对着平板计算机指指点点,即可运筹帷幄之中,决胜千里之外。

对于无人机的维护保养,初期阶段可以由一名辅警负责搬挪飞机及充电,在楼顶起降。预计2018年下半年,无人值守机场成熟后,可自动固定飞机以及自动更换电池。通过调度系统、无人值守机场,可以调度两架飞机重叠一段侦察时间,保持对目标区域24小时持续不间断的监视能力。由于无人值守机场的高度自动化,可以减少人员操作的要求,减少与飞机直接相关的机务培训,而将精力重点放在计算机操作培训。繁杂的机务、电池维护等,由无人机设备厂家按月上门维护即可。

 

 

 

 
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