多旋翼無人機在人防應急救援中的應用

皇甫紀紅，李 健，曹國棟，孫 金

（陜西省人防（民防）指揮信息保障中心，西安 710061）

1 引言

多旋翼無人機具有結構簡單、體積小、重量輕、成本低、機動性好等優點，可以完成許多不適合其他機型的任務?？蓮V泛應用于人防應急救援領域，如危險檢測、區域巡邏、救災等。常見的配置是高清晰度航空相機、控制系統、GPS定位系統、以及高清晰度數字圖像傳輸系統，能在緊急事件中充當偵察員，也可以充當救援隊。

2 無人機工作原理

基于多旋翼無人機（UAV）技術，可以有效提高人防應急響應能力。多旋翼無人機的特點是有助于應急人員在短時間內了解形勢，為制定科學有效的救災政策做出重要依據。無人機工作原理分為兩部分：信息收集、信息處理。

（1）信息采集。無人機技術的應用可以為防災工作提供大量的音視頻數據，為災害的應急監測和防災、災害監測、及時、準確、預防性創造有利條件。對于高風險地區的災害，可以通過多旋翼機無人機測量地形和地貌，以及對危險地區的建筑物進行基本信息調查來進行較低級別的飛行。在緊急情況下，無人機可以直接到達應急現場，利用數字遠程圖像傳輸系統實時傳輸音頻和視頻圖像，并獲得現場的第一手數據。

（2）信息處理。在野外，通過信息處理系統的集成處理航拍圖像和其他相關數據，自動處理信息，快速生成現場情況報告，建立完善災害現場臨時地理信息。這是一種及時、可靠、準確的防災救災行動。

3 多旋翼無人機在指揮通信技術方面的發展

應急處理能否滿足相關要求，在很大程度上取決于通信網絡，操作簡單，效果穩定，質量可靠。隨著無人機技術的不斷發展，特別是可提供24小時中繼通信服務的無人機技術和通信基站小型化技術的成熟度逐漸提高，救援人員有一個更高效、方便和經濟的通信中繼和臨時網絡解決方案。

在我國發生重大自然災害時，災區核心區的公共通信網絡業務中斷，幾天內難以恢復。然而，緊急衛星通信系統（國際海事衛星）由于緊急情況下應急單元和人員之間的過度通信，無法保證實時通信。北斗衛星系統目前只提供簡單的通信服務。由于缺乏應急通信系統的支持，許多應急小組無法實時將信息從現場發送到救援現場指揮中心和后方應急中心。在進入災區核心區的過程中，進入救援工作后，應急救援隊和救援現場指揮中心和后方應急中心基本處于通信失效狀態。

無人機通信系統可以承載更多的自組織網絡廣播、集群微型基站、LTE微基站等通信負載，并在災區的核心應用中形成多種靈活的通信模式。該地區迅速開通通信業務。在應急中心的現場，形成了一個覆蓋了10千米寬帶視頻通信的40千米寬的視頻通信網絡和一個大面積的應急通信網絡。

4 多旋翼無人機技術在人防應急救援中的應用

除了預測和評估災害前的危險，多旋翼無人機技術也可應用于災害后的應急救援領域，實現“指揮調度”、“高效搜救”和“物資投送”等應急救援功能。

（1）在指揮調度中的應用：多旋翼無人機還負責防空應急救援中的指揮調度任務。在獲得現場數據后，無人機可直接應用于防空搶險指揮調度網絡?；跓o人機對高實時場景的研究，該控制器可以擴大其調度指揮范圍，及時調整救援策略方案，提供科學的指揮調度，實現防空應急指揮調度的網絡接入。實現綜合調度指揮系統。

（2）在高效搜救中的應用：由于受影響的地區往往面臨地形變化、人口分布不規則、天氣惡劣等問題，救援隊無法再依靠傳統的救援方式。結合災區的地理信息數據、無人機救援系統和半自動高空搜救，對災區進行人工遠程控制，無人機通過預先設定的程序自動進行人員搜索和救援操作。在專用紅外夜視相機的情況下，甚至可以在夜間進行準確的人員搜索和救援。

（3）在物資投送中的應用。對于高性能的多旋翼飛行器無人機，他們可以攜帶儲存籃和拋物線模型，以提供緊急救援物資，如醫療用品、食物、飲用水和通信設備。它們也可以交付給被救援者，如繩索、手電筒、工具和其他便攜式應急救援設備以便于自救行動。

5 有待改進的問題

（1）續航能力有待提高。目前，多旋翼無人機大多由鋰電池供電，少數由小型燃油機驅動。其有限的續航能力影響可持續救援能力。

（2）信息采集有待改進。由于無線傳輸技術和現場電磁干擾的不成熟，當無人機采集數據和圖像時，經常發生畸變、協調和同步，技術的發展和操作的改進也是常見的。

（3）多機協作有待探索。人民防空指揮通信部門在使用無人機時往往是單項任務，雙機的高水平應急救援協同任務非常少。在復雜的救援場景中，需要加強相關設備使用以及分析。因此，多旋翼無人機的多機協作模式在人防應急救援中還有待探索。

6 結束語

多旋翼無人機通信系統是隨著無人機技術的發展而發展起來的一種新型通信技術，提高了人們應對各種自然災害的能力，減少了由災害造成的損失。在水災、地震、山體滑坡等火災、雪、風、沙塵暴等自然災害中，利用無人機通信系統可以快速建立新的通信系統，保證了救援工作的順利進行。多旋翼無人機通信系統不僅能夠在人防中發揮著重要應急救援和應急通信的作用，而且在未來的各個領域都將發揮重要作用?！?/p>