警用無人機關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢的研究

熊天學

摘 要：現(xiàn)如今，隨著無人機技術(shù)的不斷發(fā)展，無人機的應用范圍也是越來越廣泛。對于在不同領(lǐng)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(zhì)、環(huán)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(shù)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(shù)、飛行控制技術(shù)、通信技術(shù)、避障技術(shù)等方面以及警用無人機在未來的發(fā)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(fā)揮最大作用。

關(guān)鍵詞：警用無人機；關(guān)鍵技術(shù)；發(fā)展趨勢

引言

近年來，無人機技術(shù)已經(jīng)應用到了各個領(lǐng)域，無人機的發(fā)展也是近年來發(fā)展速度最快的終端設(shè)備。無人機周邊技術(shù)中的通信技術(shù)、控制技術(shù)、計算機技術(shù)的快速發(fā)展也極大的完善了無人機技術(shù)，使得無人機在飛行穩(wěn)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(fā)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(fā)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(huán)境，在禁毒、治安、大型安保、反恐等方面發(fā)揮著重要作用，因為使用環(huán)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(xiàn)狀

目前，警用無人機因為其機動性強、監(jiān)視范圍廣、無人員傷亡等優(yōu)勢，已經(jīng)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(xiàn)大范圍的監(jiān)視、追蹤犯罪嫌疑人。早在北京奧運會的安保工作中，就已經(jīng)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(yōu)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(shù)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(guān)鍵技術(shù)

2.1人臉識別與追蹤技術(shù)

警用無人機中應用到的人臉識別技術(shù)是指對無人機拍攝的視頻進行分析，將視頻中的關(guān)鍵幀進行人臉檢測。人臉檢測器根據(jù)樣本人臉的特征值對關(guān)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(jù)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(guān)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(yōu)勢，也是受到了越來越多的重視，現(xiàn)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(xiàn)平臺抖動，這種抖動會致使目標人臉在視頻中發(fā)生相對運動，進而導致視頻場景中目標人臉與周圍環(huán)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(huán)境中，存在對比度差、畫面遮擋等情況發(fā)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(shù)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(shù)

紅外感應技術(shù)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(xiàn)全天候檢測追蹤目標人物，尤其是在大霧、黑暗等惡劣環(huán)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(jù)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(shù)

飛行控制技術(shù)主要負責無人機的數(shù)據(jù)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(shù)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(wěn)定性的要求也很高。

2.4通信技術(shù)

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(jiān)測信息也是時刻傳輸?shù)降孛婵刂浦行模员阌诘孛婵刂浦行膶o人機的監(jiān)測、糾正、存儲等。這些都需要通信技術(shù)來實現(xiàn)，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(tài)以及監(jiān)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(lián)系。因為警用無人機工作性質(zhì)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(fā)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(jiān)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(yè)標準規(guī)范。

2.5 避障技術(shù)

無人機的避障技術(shù)是指無人機在飛行過程中自主避開障礙物的智能技術(shù)。避障技術(shù)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(shù)的原理就是無人機在飛行過程中自主檢索并發(fā)現(xiàn)障礙物，然后繞開障礙物飛行。無人機的控制技術(shù)、定位技術(shù)、紅外技術(shù)、計算機技術(shù)的發(fā)展更是帶動了避障技術(shù)的快速發(fā)展。無人機避障技術(shù)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(jiān)測到障礙物之后來不及轉(zhuǎn)變飛行軌道；紅外線避障技術(shù)成本低，但監(jiān)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(shù)監(jiān)測距離較遠，精準度高，但成本高昂；視覺避障技術(shù)成本低，監(jiān)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(shù)的優(yōu)缺點，如今，很多無人機往往采用的是多種組合避障技術(shù)同時使用來彌補不足，從而提高飛行過程中的安全性和穩(wěn)定性。

三、警用無人機的發(fā)展趨勢

利用無人進行偵查、捕捉，能夠?qū)崿F(xiàn)站得更高，看得更遠、更準等優(yōu)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(xiàn)警用無人機的自主飛行，執(zhí)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(xiàn)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(fā)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(tǒng)開發(fā)，從而實現(xiàn)警用無人機的深度使用。此外，就警用無人機的專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)，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(yè)技術(shù)人員的培養(yǎng)。

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