無人機集群戰(zhàn)術(shù)在群體性事件現(xiàn)場處置中的應(yīng)用研究

陳思信 魏川

摘??要：無人機集群戰(zhàn)術(shù)通過集群智能技術(shù)，將若干個無人機通過彼此交互感知、信息傳遞、資源共享等，從而完成高度協(xié)同，有效解決單個無人機執(zhí)行任務(wù)時信息感知能力弱、載荷較小、功能單一等不足。在群體性事件現(xiàn)場處置中實現(xiàn)全方位實時監(jiān)控、扁平化指揮、智能識別、偵查取證等功能，構(gòu)建空地立體化協(xié)同作戰(zhàn)新模式，提高群體性事件現(xiàn)場處置效率。

關(guān)鍵詞：無人機集群???群體性事件???現(xiàn)場處置???戰(zhàn)法??協(xié)同

中圖分類號：V279???????????????文獻標(biāo)識碼：A

Research?on?the?Application?of?UAV?Cluster?Tactics?in?the?On-Site?Disposal?of?Mass?Incidents

CHEN?Sixin1*???WEI?Chuan2

（1.Department?of?Police?Tactics?of?Chongqing?Police?College，?Chongqing，401331?China；2.Special?Police?Crops?of?Chongqing?Municipal?Public?Security?Bureau，?Chongqing，400039?China）

Abstract：?UAV?cluster?tactics?use?cluster?intelligence?technology?to?complete?a?high?degree?of?coordination?of?a?number?of?UAVs?through?interactive?perception，?information?transmission，?resource?sharing，?etc.，?effectively?solving?the?shortcomings?of?weak?information?perception?ability，?;small?load?and?single?function?of?a?single?UAV?when?performing?tasks，?and?realize?all-round?real-time?monitoring，?flat?command，?intelligent?identification，?investigation?and?evidence?collection?and?other?functions?in?the?on-site?disposal?of?mass?incidents，?building?a?new?model?of?air-ground?three-dimensional?cooperative?combat，?and?improving?the?efficiency?of?the?on-site?disposal?of?mass?incidents.

Key?Words：?UAV?cluster;?Mass?incidents;?On-site?disposal;?Tactics;?Synergy

隨著無人機技術(shù)的快速發(fā)展，無人機在警務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用愈發(fā)廣泛，創(chuàng)新了傳統(tǒng)的作業(yè)模式，獲得了良好的執(zhí)法效益。針對當(dāng)前公安機關(guān)在群體性事件現(xiàn)場處置中存在的慢、難、險等嚴峻問題，在無人機單兵執(zhí)法效益日益提升的背景下，面對當(dāng)下無人機功能多，但集成度不高的客觀現(xiàn)象，不斷創(chuàng)新發(fā)展無人機集群戰(zhàn)術(shù)，充分挖掘無人機潛力，以科學(xué)的集群方式最大限度整合諸多戰(zhàn)斗元素，是增強公安機關(guān)在群體性事件現(xiàn)場處置中綜合處置能力的有效途徑。

1??無人機集群戰(zhàn)術(shù)概念

無人機集群源于對螞蟻、蜜蜂、群狼等群居生活的動物集群性行為的探究。集群技術(shù)不是簡單的多無人機編隊，而是通過精密的指揮控制達到無人機集群協(xié)同配合，具體指集中控制多架具有自主能力的無人機，通過相互協(xié)同和交互信息，完成單機無法完成的復(fù)雜任務(wù)，融合人工智能、路徑規(guī)劃等先進技術(shù)，達到讓集群中的個體能夠自主飛行并避免相互碰撞，同時具備自動處理個體任務(wù)的能力[1]。

2??無人機集群關(guān)鍵技術(shù)

無人機集群算法是受蟻群、蜂群的啟發(fā)而創(chuàng)造出來的，將無人機集群中的單一個體當(dāng)成蟻群中的單一螞蟻或蜂群中的單一蜜蜂，把無人機集群中的信息當(dāng)成人工信息素，通過信息素的不斷積累進而發(fā)現(xiàn)規(guī)律，通過智能結(jié)構(gòu)圖構(gòu)造再進行合理的任務(wù)分配，確保任務(wù)最優(yōu)化分配。目前的主流算法有蟻群算法、粒子群算法、市場機制拍賣算法等[2]。

無人機集群大都是在惡劣環(huán)境和復(fù)雜情景下執(zhí)行任務(wù)，對環(huán)境感知技術(shù)有較高的要求，使其能夠在執(zhí)行任務(wù)時順利進行信息交互和處理，進而協(xié)助無人機集群的集中控制，進行任務(wù)決策[3]。環(huán)境感知技術(shù)要求無人機集群利用雷達設(shè)備、光感應(yīng)與視覺成像技術(shù)等對周圍的氣候、風(fēng)力、濕度等進行收集與測量，進而對所處環(huán)境進行識別，判斷是否適合進行大規(guī)模無人機集群作業(yè)。

無人機集群中的單一個體獲取的信息不盡相同，通過信息共享技術(shù)將所有單機所獲取的信息進行匯總，方便決策者做出精準的判斷。并且有了信息共享技術(shù)，還能防電磁干擾、信息擾亂、丟包等情形，避免因單一個體受限制而影響整個集群。

在無人機集群進行任務(wù)分配時一般是基于最大盈虧比（收益最大化、虧損最小化分配）和任務(wù)平衡的原則[4]。從而保證資源合理分配與利用、保證最高容錯率和以最高效率順利完成任務(wù)，進行而保障任務(wù)規(guī)劃合理性的工具在于算法的研究。

3??無人機集群戰(zhàn)術(shù)在群體性事件現(xiàn)場處置中的優(yōu)勢

無人機集群技術(shù)用一個智能大腦將多個無人機連接起來，通過感知交互、信息傳遞和協(xié)同工作來發(fā)揮出無人機更大的功效。在群體性事件爆發(fā)前，可以對無人機集群進行任務(wù)分配，把集群中的每一個體物盡其用，對現(xiàn)場環(huán)境及人員進行全方位實時監(jiān)控，并利用集群中的無人機主機與指揮部進行5G聯(lián)線，便于決策層了解事態(tài)發(fā)展與訴求方的動態(tài)，做好預(yù)案部署。

現(xiàn)場執(zhí)法過程中的記錄與監(jiān)控極為重要，而目前執(zhí)法民警普遍使用的僅有執(zhí)法記錄儀，對于諸如群體性事件現(xiàn)場人員、環(huán)境異常復(fù)雜的警情，常規(guī)方法對數(shù)據(jù)的收集與現(xiàn)場動態(tài)的監(jiān)控有著極大的限制。而無人機集群戰(zhàn)術(shù)可運用多架無人機對現(xiàn)場進行全方位“掃描”，不落死角，且可以使用智能識別系統(tǒng)對相關(guān)人員進行識別，判斷現(xiàn)場人員成分，便于民警執(zhí)法有的放矢。通過無人機集群戰(zhàn)術(shù)的運用，從時間和空間上均能做到全景無死角的記錄和監(jiān)控，這既是現(xiàn)場處置決策及行動的必需，也是事后依法處理的必需。

群體性事件現(xiàn)場往往地形復(fù)雜，地物多樣，不明確因素極多，依靠傳統(tǒng)人工巡查或二維環(huán)境的指揮調(diào)度已經(jīng)不能滿足當(dāng)下群體性事件現(xiàn)場處置的現(xiàn)實需求。通過三維快速建模技術(shù)，將現(xiàn)場的建筑、道路、線路等進行可視化，為指揮中心進行科學(xué)警力部署、預(yù)案制作、事件動態(tài)模擬提供真實、直觀的決策環(huán)境，能夠顯著提高指揮忠縣的決策能力、應(yīng)急指揮能力與人員調(diào)度匹配能力[5]。

3.4??增強大數(shù)據(jù)融合

通過多渠道增強大數(shù)據(jù)融合是大勢所趨。立足云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等“智慧新警務(wù)”前沿手段，實現(xiàn)實踐、資源、技術(shù)等方面的深度融合，落實“借力、嵌入、融合”新理念的有效舉措，為公安大數(shù)據(jù)建設(shè)注入強大動力[6]。充分發(fā)揮警用無人機空中獨特位置優(yōu)勢及功能定制化特點，并通過無人機集群技術(shù)，實現(xiàn)大面積多角度精準偵查，將其在任務(wù)中獲得的實時動態(tài)數(shù)據(jù)融合匯聚，統(tǒng)一接入警務(wù)智能化管理平臺，經(jīng)大數(shù)據(jù)平臺的分析和研判，為群體性事件現(xiàn)場的偵查、處置等提供詳實的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，為指揮決策提供實時動態(tài)的情報信息，將信息采集的優(yōu)勢迅速轉(zhuǎn)化為打擊和處置的優(yōu)勢，切實提高現(xiàn)場處置效率。

當(dāng)前無人機技術(shù)在其功能集成方面還不夠成熟，無人機功能較為單一，單機作戰(zhàn)受環(huán)境制約性強。無人機集群戰(zhàn)術(shù)可以使用不同性能的多架無人機實現(xiàn)全天候作戰(zhàn)，如雨雪天氣可使用防水無人機；夜晚可通過無人機搭載微光夜視儀、紅外熱成像儀完成偵查；地形環(huán)境復(fù)雜時可使用無人機3D建模、超視距偵查等。

4??無人機集群戰(zhàn)術(shù)在群體性事件中的運用

4.1??處置前準備

對于無人機群分組控制，具體流程為：第一，設(shè)置地面控制站；第二，安裝用于規(guī)劃無人機隊形與間距的棋盤格式顯示界面和規(guī)劃飛行高度、航速的操作界面，與無人機建立無線通訊聯(lián)系，完成任務(wù)規(guī)劃、路徑規(guī)劃等；第三，對無人機進行編號分組，確認主機和從機（一般編號最大的為主機）[4]。

根據(jù)任務(wù)需求及無人機集群特點，設(shè)置每架無人機編組搭載不同的飛行模塊執(zhí)行不同的任務(wù)，如現(xiàn)場監(jiān)控、喊話、照明、三維建模、拋投等，將無人機的單機戰(zhàn)法通過集群的方式綜合實施。如若遇惡劣天氣，可以規(guī)劃若干無人機進行照明，或搭載紅外熱成像，滿足任務(wù)需求；如需疏導(dǎo)現(xiàn)場交通、勸離現(xiàn)場人員，可規(guī)劃無人機搭載喊話器完成；如需鎖定待抓捕人員，可規(guī)劃無人機搭載智能識別儀，智能鎖定追蹤目標(biāo)人員，為地面人員及時提供情報信息支撐。與此同時，地面處置人員可對應(yīng)相應(yīng)的功能無人機做好人員分工，形成空地立體化多維度勤務(wù)模式。

4.2??處置中戰(zhàn)法運用

無人機現(xiàn)場偵查，實施動態(tài)監(jiān)控是無人機在群體性事件現(xiàn)場處置中的主要任務(wù)，傳統(tǒng)的360°全景信息采集依托于地面或地面制高點，但仍受到地形及建筑物的影響，對群體性事件現(xiàn)場這個較大范圍的信息難以進行整體采集，不能完整地反映現(xiàn)場情況，使指揮員做出決策受到限制[7]。鑒于群體性事件現(xiàn)場人員多且雜，無人機需提供快速偵查、大范圍掃描、智能識別、鎖定追蹤等多種功能，實現(xiàn)對現(xiàn)場的全方位的、動態(tài)的偵查。利用多架無人機集群戰(zhàn)術(shù)，可以同時在多個分控點開展工作，如實時監(jiān)控群體性事件現(xiàn)場的人流量、規(guī)模、人員特點，及時發(fā)布預(yù)警信息；利用無人機搭載的智能識別模塊，分析出現(xiàn)場聚集人員的性別比例、年齡組成等大致情況，并對現(xiàn)場具有殺傷力的武器進行統(tǒng)計[8]；利用無人機組成信息中繼站，利用5G技術(shù)保持地面控制站、指揮中心與現(xiàn)場執(zhí)法人員通信暢通，協(xié)助警方做出正確決策；在處置過程中極易出現(xiàn)當(dāng)時群眾情緒激動失去理智與執(zhí)法人員發(fā)生矛盾沖突，且通常在群體性事件中執(zhí)法人員對擾亂社會治安秩序的組織領(lǐng)導(dǎo)者采取強制措時會產(chǎn)生一定的肢體沖突，通過無人機空中無死角的拍攝，更為全面清晰且不易受到破壞，可以充分保證執(zhí)法人員正當(dāng)執(zhí)法不受侵害，也有利于公安機關(guān)對隱藏在鬧事人群中的幕后組織者進行責(zé)任追究[9]。

快速三維實景建模技術(shù)主要基于圖形運算單元GPU，通過對傾斜影像進行幾何校正、區(qū)域網(wǎng)聯(lián)合平差、多視影像匹配、不規(guī)則TIN（三角網(wǎng)）構(gòu)建和自動紋理添加等，將無人機傾斜影像快速自動建模，能夠還原出安保區(qū)域的實景三維，基本無須人工干預(yù)便可完成海量數(shù)據(jù)的三維實景建模[9]。運用無人機搭載三維建模相機，懸停于目標(biāo)區(qū)域完成拍攝，并通過建模軟件生成目標(biāo)區(qū)域的三維立體模型，并可使用測量工具實時測出現(xiàn)場各地形地物的具體數(shù)據(jù)，如道路長短、巷道寬窄、建筑物高低、坡度大小等，能夠讓指揮員對現(xiàn)場交通情況、人員規(guī)模、事態(tài)狀況有清晰的把握，有效的支撐了指揮中心對現(xiàn)場處置工作的科學(xué)指揮與部署，如處置人員進入與撤退的路線規(guī)劃、各區(qū)域警力的具體部署、處置中如何有效協(xié)同等。

4.2.3?空地聯(lián)動協(xié)同處置

在群體性事件現(xiàn)場處置中，由于人群組成復(fù)雜，參與人員情緒激動、焦躁易怒，加之現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，無人機在執(zhí)行任務(wù)過程中易受各種因素干擾，導(dǎo)致無人機出現(xiàn)安全事故、任務(wù)中斷等問題，無人機集群作戰(zhàn)，不會因為單機的故障而影響整個群體的任務(wù)執(zhí)行，個體之間遵行的規(guī)則簡單，可以完成群體性事件現(xiàn)場較為復(fù)雜的集體任務(wù)。處置中，根據(jù)現(xiàn)場任務(wù)具體情況可進行針對性分組，如：偵查組實時監(jiān)控事件動態(tài)，傳輸現(xiàn)場影像到指揮中心，協(xié)助指揮中心根據(jù)現(xiàn)場情況做出決策，同時對現(xiàn)場人員進行甄別、鎖定，并及時收集、固定證據(jù)；通信組做好信息中繼站，保障信息不延誤，與指揮中心、地面控制站和無人機的通信暢通；控制組通過空地立體協(xié)同配合控制目標(biāo)人員，如使用無人機發(fā)射抓捕網(wǎng)、拋投催淚彈、發(fā)射電擊槍等方式協(xié)助地面處置人員實施有效控制；宣傳組利用無人機搭載喊話器，做好空中喊話、政策宣傳、投放宣傳資料等方式，及時做好現(xiàn)場群眾情緒安撫，有序疏導(dǎo)現(xiàn)場交通、人員，維護現(xiàn)場秩序。

無人機集群戰(zhàn)術(shù)中，地面執(zhí)法人員是主力軍，無人機集群則是“輔助”。在其他大型活動中，可利用無人機集群在活動舉辦地的交通要塞進行治安查控，包括汽車站、火車站、治安檢查站等，通過發(fā)揮無人機集群的智能識別、可見光與熱成像功能等發(fā)現(xiàn)、排除潛在風(fēng)險；在治安巡邏中創(chuàng)新“人”+“機”模式，利用無人機與人防、物防、技防一道構(gòu)成網(wǎng)格化三維防控體系，實時動態(tài)監(jiān)控社會治安狀況；在執(zhí)行反恐任務(wù)時，無人機集群可開展大范圍搜查，特別是在一些山高林密、人跡罕至的區(qū)域，無人機搭載熱成像模塊及4K高清攝像頭，迅速識別定位目標(biāo)，并可根據(jù)任務(wù)需求實現(xiàn)鎖定追蹤、協(xié)助抓捕等功能。

4.3??處置后期應(yīng)用

現(xiàn)場得到有效管控后，無人機要繼續(xù)做好對目標(biāo)區(qū)域的空中巡邏，利用其隱蔽性與靈活性，更能高效對現(xiàn)場及周邊進行觀測和監(jiān)控，防止死灰復(fù)燃；還需要搭載喊話器及時進行政策宣傳、澄清事實，防止造謠、傳謠；及時收集、固定證據(jù)，為事后依法處理提供支撐。

5??結(jié)語

警用無人機集群戰(zhàn)術(shù)很好地彌補了當(dāng)前無人機續(xù)航短、功能集成度低、戰(zhàn)法單一的不足，是無人機服務(wù)公安實戰(zhàn)的一大趨勢。在未來的警務(wù)工作中，公安機關(guān)應(yīng)大力立足于科技興警，積極探索“無人機集群+”模式，進一步豐富、促進空地立體化勤務(wù)模式和戰(zhàn)法研究，更有效提升公安機關(guān)執(zhí)法效益。

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