論EagelT A1小型四旋翼無人機在城市管理中的應用

王睿 鄭文浩

摘要：隨著國內無人機技術的蓬勃發展，國內民用小型無人機迎來爆發期，市場規模也將快速增長。現階段，無人機在遙感測繪、交通監管、管道巡線、警務執法、農林植保等方面的應用呈現出迅猛發展之勢，但旋翼無人機在城市管理中也逐漸得到運用。

關鍵詞：無人機 城市管理

一、EagelT A1小型四旋翼無人機介紹

無人機，學術名為無人駕駛飛機，是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機。無人機對目標的跟蹤技術最早起源于國防的軍用需求，緊隨其后，警用、民用等各個鄰域也迫切需要帶有跟蹤功能的無人機來協助完成諸多如交通巡查、運動跟拍、目標跟隨的任務。

動態目標自主巡檢跟蹤無人機EagelT A1整機采用輕型材料設計，為提高物理安全性也增加了對槳葉的保護設計，能夠有效地避免物理炸機。同時采用免手動搖控功能的設計，增加了產品面向群體，大大地提高產品的潛在商業價值。同時EagelT A1核心程序的功能設計--圖像分類處理，也針對不同的運動人群采取了最優飛行方案，在性能識別上平均準確率可達78.6%。在飛行控制上，采用ARM? Cortex?-M4內核的STM32F4芯片作為主控芯片，經過團隊的設計和優化大大提高了該控制系統的兼容性和穩定性。

二、旋翼機的優點和優勢分析

2.1結構優勢

第一，傳送圖像方便。EagelT A1采用中央低臥式圖像采集點布局，并加以變力矩型折疊起落架，為四旋翼機體提供強大的圖像視野且能穩定、靈活地實現目標跟蹤;第二，在動力布局上，采用了X型空間結構布局，在降低手動遙控飛行操作難度的同時，增加了機體的靈活性。第三，在產品材料上，采用PA66和鍍銅金屬鋁板材料，不僅減輕了機身重量，也保證了機身的機械強度。旋翼無人機可以通過配置照相機或攝像機等，配備數據傳輸設備和系統，無人機上拍攝的照片和視頻可以實時地發送回來，使得地面控制人員實時掌握信息，并根據掌握的信息實時調整無人機的飛行狀態和路徑。

2.2功能優勢

第一，反應快且魯棒性穩定。在程序設計上，優化了飛控的串級PID控制算法，使之靈活適應目標跟蹤的快速移動：通過攝像頭接收周圍目標圖像信息和無人機的飛行狀態，建立飛行路徑，生成對應的飛行控制指令，穩定實現四旋翼飛行器的一鍵起飛、定高、定點巡航、懸停及自主跟蹤等基礎功能。上述設計極大程度地解決了操控飛行器需要“主機飛手”與“云臺飛手”默契配合的問題，既保證了產品安全系數，又降低了對產品使用者的技術要求，擴大了服務對象范圍。

第二，“EagleT A1”自主性高，在進行計劃飛行時能不斷掃描任務目標，并自動鎖定跟蹤，解決市場上目標跟蹤的滯后性，從而提供更為準確即時的目標數據。

第三，靈活性強。有利于根據需要對關注對象進行觀測，有利于無人機在高樓林立的空域中飛行。

2.3領域優勢

第一，控制和操作簡單。相較于傳統無人機，EagelT A1擁有操作難度低、自主性、靈活性高等優勢。當城市中出現緊急情況時，可根據需要，及時調用旋翼無人機并做出迅速反應，隨時可以起飛。

第二，性價比高。EagelT A1的成本比傳統手動遙控式無人機低，性價比尤為突出。像大疆 Phantom 3 Standard 的網上報價為3000元左右，大疆精靈34K 網上報價為5000元左右。另外，為使EagelT A1適用于各領域的工作場景，我們在目標識別跟蹤算法上采用前沿的機器視覺學習算法，該算法適應性強，功能接口設計更為簡單。這些優勢使產品能夠廣泛應用于運動航拍、犯罪活動監察、地形勘察分析、高空故障檢查等多種技術檢查領域。相較于傳統無人機的?“一機一用”，本產品適用于多領域的“一機多用”，具有無與倫比的優勢。

三、旋翼無人機在城市管理中的應用

3.1城市災害的監控

如果城市發生一些自然災害，例如：洪水旱澇災害、地震等地質災害，有時救援人員無法或不能迅速進入受災區域。這時可利用旋翼無人機攜帶的照相或攝像設備對受災區域進行偵察，將同行派圖像傳送回來，便于及時了解災情。例如，在地震的重災區現場，在不清楚現場情況下，可首先利用旋翼無人機對現場進行偵察，并將偵察數據傳回，幫助救援人員及時了解現場情況，做出正確的決策。可以先采用旋翼無人機了解和監控災情，避免因為不了解情況帶來不必要的人員傷亡。

3.2 小區域的航拍測繪

利用旋翼無人機攜帶攝像設備進行航拍，可獲得城市中小區域的影像數據，對這些數據進行專門處理后，可以得到一些測繪數據，也可以方便形成三維圖像。如對某個小區進行簡單的測繪;對小型旅游景點航拍圖像進行后期處理，可方便、迅速、低成本地生成三維圖，用于宣傳與推薦。

3.3 城市違章建筑的巡查

清理城市違章建筑是城市管理的重要工作。通過航拍圖像可以及時發現新出現的違章建筑。特別是高樓上的違章建筑，這些違章建筑危險性大且具有隱蔽性，只有在空中才能發現。通過旋翼無人機提供的航拍圖像，不僅能夠輕易發現是否存在違章建筑，對違章建筑定位，而且可以測量違章建筑的面積和高度。

3.4 城市反恐綁架

城市反恐是城市管理中面臨的新問題。在反恐指揮控制中，掌握恐怖分子的分布、人質的情況等對指揮決策有重要的作用。旋翼無人機可以在人員的操控下，飛到恐怖分子所在區域，采用懸停等控制飛行方式，通過窗口等觀察屋內的情況。如果恐怖綁架地發生在高樓層，利用旋翼無人機懸停是偵察的最佳手段。

四.結語

目前，依賴遙控器來人工控制的無人機在國內便有著巨大的市場，盡管該種控制方式的無人機操作復雜，理論知識體系龐大，安全隱患還高，但其價格還長期居高不下。國內現有的無人機產品中，目標跟隨功能實現較為理想的有大疆的部分產品，具有目標識別功能的更是寥寥無幾。雖然大疆智能跟隨算法已經更新到第2代，但是因為產品所搭載硬件性能限制，只對目標進行簡單的圖像框選不能夠獲得明確的目標特征，目標跟隨功能失常失靈。EagelT A1能夠依托對目標圖像信息深度學習訓練出的目標特征模型對實時圖像信息進行處理，實現自主目標識別功能，因此在國內具有極大的市場潛力。而隨著無人機技術的不斷發展，旋翼無人機將會有很大的應用前景。

參考文獻：

[1]儲莊.無人機在城市應急指揮信息系統的應用[J].測繪技術裝備，2012，14（01）：61-63.

[2]王平.對蘇州運用無人機加強城市管理的調查思考[J].城市管理與科技，2019，21（05）：61-63.

[3]儲莊.無人機在城市應急指揮信息系統的應用[J].測繪技術裝備，2012（1）：61-63.

作者簡介：

王睿 （2001.3-）女，江西省九江人，南昌市南昌航空大學 工商管理專業 本科生

鄭文浩 （2000.5-）男，江西省上饒人，南昌市南昌航空大學 通信工程專業 本科生

南昌航空大學 江西南昌 330000