警用無(wú)人機(jī)關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)的研究

熊天學(xué)

摘 要：現(xiàn)如今，隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，無(wú)人機(jī)的應(yīng)用范圍也是越來(lái)越廣泛。對(duì)于在不同領(lǐng)域下無(wú)人機(jī)的應(yīng)用，所用到的無(wú)人機(jī)性能也是各不相同。在警用方面，因?yàn)槠涔ぷ餍再|(zhì)、環(huán)境等的特殊性，為了更好的利用好無(wú)人機(jī)，對(duì)于警用無(wú)人機(jī)技術(shù)的研究也是十分的重要。本文主要從警用無(wú)人機(jī)的目標(biāo)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(wú)人機(jī)在未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行論述分析及探討，以便更好地了解警用無(wú)人機(jī)，使得警察在運(yùn)用無(wú)人機(jī)的過(guò)程中能發(fā)揮最大作用。

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

引言

近年來(lái)，無(wú)人機(jī)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到了各個(gè)領(lǐng)域，無(wú)人機(jī)的發(fā)展也是近年來(lái)發(fā)展速度最快的終端設(shè)備。無(wú)人機(jī)周邊技術(shù)中的通信技術(shù)、控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展也極大的完善了無(wú)人機(jī)技術(shù)，使得無(wú)人機(jī)在飛行穩(wěn)定性、控制性、安全性以及紅外感應(yīng)、人臉識(shí)別與追蹤等方面也得以快速發(fā)展。無(wú)人機(jī)也越來(lái)越受到人們的重視，無(wú)論是在民用方面還是軍用、警用方面，無(wú)人機(jī)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(lái)了極大的便利。警用無(wú)人機(jī)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?yàn)槭褂铆h(huán)境的不同，不同于民用無(wú)人機(jī)的是警用無(wú)人機(jī)對(duì)飛行時(shí)間、高度以及負(fù)載等方面都有著更高的要求。

一、警用無(wú)人機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，警用無(wú)人機(jī)因?yàn)槠錂C(jī)動(dòng)性強(qiáng)、監(jiān)視范圍廣、無(wú)人員傷亡等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)越來(lái)越多的應(yīng)用到各項(xiàng)工作中。警用無(wú)人機(jī)在更多的時(shí)候是在替代警察的眼睛，實(shí)現(xiàn)大范圍的監(jiān)視、追蹤犯罪嫌疑人。早在北京奧運(yùn)會(huì)的安保工作中，就已經(jīng)將無(wú)人機(jī)派上用場(chǎng)，隨著警用無(wú)人機(jī)應(yīng)用的深入，人們也越來(lái)越多的意識(shí)到無(wú)人機(jī)的重要性以及優(yōu)勢(shì)。近幾年，隨著警察對(duì)無(wú)人機(jī)的認(rèn)識(shí)加深，對(duì)警用無(wú)人機(jī)的需求也是逐年攀升。隨著，警用無(wú)人機(jī)使用數(shù)量的增加，使用范圍的擴(kuò)大，警用無(wú)人機(jī)的地位也是越來(lái)越高。

二、警用無(wú)人機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1人臉識(shí)別與追蹤技術(shù)

警用無(wú)人機(jī)中應(yīng)用到的人臉識(shí)別技術(shù)是指對(duì)無(wú)人機(jī)拍攝的視頻進(jìn)行分析，將視頻中的關(guān)鍵幀進(jìn)行人臉檢測(cè)。人臉檢測(cè)器根據(jù)樣本人臉的特征值對(duì)關(guān)鍵幀進(jìn)行比對(duì)分析，從而判斷是否檢測(cè)到目標(biāo)人臉。如果將目標(biāo)人臉特征值標(biāo)注錄入人臉檢測(cè)器的追蹤列表，人臉檢測(cè)器就可以根據(jù)當(dāng)前目標(biāo)人臉?biāo)诘囊曨l幀的位置預(yù)測(cè)到目標(biāo)人臉在下一個(gè)關(guān)鍵幀中的位置，從而完成追蹤工作。人臉圖像也因?yàn)槠涓庇^的優(yōu)勢(shì)，也是受到了越來(lái)越多的重視，現(xiàn)如今也是人類識(shí)別目標(biāo)對(duì)象的主要方法。而人臉的檢測(cè)與追蹤也是當(dāng)下計(jì)算機(jī)的研究熱點(diǎn)。因?yàn)闊o(wú)人機(jī)的工作特性，無(wú)人機(jī)所搭載的攝像機(jī)在無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中不可避免地會(huì)出現(xiàn)平臺(tái)抖動(dòng)，這種抖動(dòng)會(huì)致使目標(biāo)人臉在視頻中發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致視頻場(chǎng)景中目標(biāo)人臉與周圍環(huán)境變得相對(duì)模糊，使得人臉檢測(cè)與追蹤變得更為復(fù)雜。同時(shí)，無(wú)人機(jī)所搭載的攝像機(jī)錄入畫(huà)面中的人臉較小，在周圍復(fù)雜環(huán)境中，存在對(duì)比度差、畫(huà)面遮擋等情況發(fā)生，這些難題的存在致使警用無(wú)人機(jī)的人臉檢測(cè)與追蹤技術(shù)的準(zhǔn)確性難以得到保證，這也是目前警用無(wú)人機(jī)所要突破的難題。

2.2紅外感應(yīng)技術(shù)

紅外感應(yīng)技術(shù)是指利用人眼看不到的紅外線來(lái)感應(yīng)目標(biāo)物體，其核心器件就是紅外反射傳感器。在警用無(wú)人機(jī)中搭載紅外傳感器可實(shí)現(xiàn)全天候檢測(cè)追蹤目標(biāo)人物，尤其是在大霧、黑暗等惡劣環(huán)境。如今，警用無(wú)人機(jī)也已成警察手中的工作利器。在自然界中因?yàn)槲矬w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(zhǎng)就越短，根據(jù)這一原理，完全可以利用紅外線傳感器來(lái)檢測(cè)物體是否存在。同時(shí)為了避免在檢測(cè)過(guò)程中受到自然光線和燈光造成的檢測(cè)誤差，往往在紅外傳感器中加上濾光片。在警用無(wú)人機(jī)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(dòng)快慢而帶來(lái)的檢測(cè)問(wèn)題，滿足警用無(wú)人機(jī)的實(shí)際需要。

2.3飛行控制技術(shù)

飛行控制技術(shù)主要負(fù)責(zé)無(wú)人機(jī)的數(shù)據(jù)采集、航線確定以及無(wú)人機(jī)起落的控制和緊急情況的處理等。無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中會(huì)受到強(qiáng)風(fēng)、氣流、載重變化等因素的影響，此時(shí)，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(wú)人機(jī)的飛行姿勢(shì)、速度、高度以及航向，對(duì)無(wú)人機(jī)的穩(wěn)定性的要求也很高。

2.4通信技術(shù)

無(wú)人機(jī)在工作過(guò)程中完全是受到地面控制中心對(duì)其的控制指揮，同時(shí)，無(wú)人機(jī)工作中的監(jiān)測(cè)信息也是時(shí)刻傳輸?shù)降孛婵刂浦行?，以便于地面控制中心?duì)無(wú)人機(jī)的監(jiān)測(cè)、糾正、存儲(chǔ)等。這些都需要通信技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，無(wú)人機(jī)與地面控制中心二者通過(guò)上行鏈路和下行鏈路相連接。上行鏈路傳輸指令給無(wú)人機(jī)，無(wú)人機(jī)通過(guò)下行鏈路向地面控制中心傳輸飛行狀態(tài)以及監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)信息。在警用無(wú)人機(jī)中，地面控制中心都是通過(guò)無(wú)線電波與無(wú)人機(jī)之間建立聯(lián)系。因?yàn)榫脽o(wú)人機(jī)工作性質(zhì)的特殊性，警用無(wú)人機(jī)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(hào)無(wú)法送達(dá)。同時(shí)，警用無(wú)人機(jī)的信號(hào)傳輸還需要加密使用，以防止無(wú)人機(jī)的監(jiān)測(cè)信息被不法分子所竊取，造成不必要的損失。因此，警用無(wú)人機(jī)的通信頻率則需要高出行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

2.5 避障技術(shù)

無(wú)人機(jī)的避障技術(shù)是指無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中自主避開(kāi)障礙物的智能技術(shù)。避障技術(shù)的應(yīng)用可以大大提高無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中的安全性，減少機(jī)械損傷。避障技術(shù)的原理就是無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中自主檢索并發(fā)現(xiàn)障礙物，然后繞開(kāi)障礙物飛行。無(wú)人機(jī)的控制技術(shù)、定位技術(shù)、紅外技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展更是帶動(dòng)了避障技術(shù)的快速發(fā)展。無(wú)人機(jī)避障技術(shù)包括超聲波避障、紅外避障、視覺(jué)避障等。其中超聲波避障探測(cè)到的障礙物距離較近，往往飛行速度較快的無(wú)人機(jī)在監(jiān)測(cè)到障礙物之后來(lái)不及轉(zhuǎn)變飛行軌道；紅外線避障技術(shù)成本低，但監(jiān)測(cè)距離較近同時(shí)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(cè)距離較遠(yuǎn)，精準(zhǔn)度高，但成本高昂；視覺(jué)避障技術(shù)成本低，監(jiān)測(cè)距離遠(yuǎn)，但計(jì)算復(fù)雜，對(duì)光線要求高。因此，考慮到種種避障技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，如今，很多無(wú)人機(jī)往往采用的是多種組合避障技術(shù)同時(shí)使用來(lái)彌補(bǔ)不足，從而提高飛行過(guò)程中的安全性和穩(wěn)定性。

三、警用無(wú)人機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

利用無(wú)人進(jìn)行偵查、捕捉，能夠?qū)崿F(xiàn)站得更高，看得更遠(yuǎn)、更準(zhǔn)等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也能夠解決很多警務(wù)工作難題，大大提高了警察工作效率。當(dāng)前，對(duì)于警用無(wú)人機(jī)的使用還不夠智能化，更多的還是依靠人工控制。還應(yīng)該加大對(duì)警用無(wú)人機(jī)的智能化操作，實(shí)現(xiàn)警用無(wú)人機(jī)的自主飛行，執(zhí)行任務(wù)。同時(shí)，在實(shí)際工作中，為了提高警用無(wú)人機(jī)的綜合應(yīng)用能力，可以同時(shí)滿足預(yù)警、偵查等多用途，我們需要用到多用途的無(wú)人機(jī)，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，降低無(wú)人機(jī)成本的同時(shí)，大大提高警用無(wú)人機(jī)的工作效率。目前，對(duì)于警用無(wú)人機(jī)應(yīng)用最多的還是航拍，而要真正發(fā)揮警用無(wú)人機(jī)的作用，還需要我們深入研究，制定無(wú)人機(jī)的應(yīng)用方案，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)警用無(wú)人機(jī)的深度使用。此外，就警用無(wú)人機(jī)的專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)，還需要受到廣泛重視，認(rèn)識(shí)到警用無(wú)人機(jī)在警務(wù)工作過(guò)程中的重要性和必要性，重視無(wú)人機(jī)專業(yè)技術(shù)人員的培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王文爽. 警用無(wú)人機(jī)圖像拼接及全景構(gòu)建技術(shù)研究與應(yīng)用[D].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，2018.

[2]路靜.微型無(wú)人機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展[J].集成電路應(yīng)用，2018，35（04）：88-91.

[3]唐露新，于麗敏，張宇維.民用無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J].機(jī)床與液壓，2018，46（05）：127-133.