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警用无人机的特点及其测试标准

日期: 2017-03-30
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2017年03月29日  作者:五边  来源:航空知识

警用无人机的特点及其测试标准

警用无人机既是无人机民用领域的一个重要组成部分,又是无人机技术开始军民融合的一种重要体现。在本系列文章之前介绍的消防、农业和航拍领域中,无人机的应用专注在特定区域和固定场所,而当其用于警用的时候,无论是拍摄作业还是辅助侦查,都带上了更多的神秘色彩,并需要更多的专业技术支撑。图为紫燕穿越者无人直升机。

反恐处突 智慧警务

警用无人机的任务特点要求其总体布局和自动驾驶仪(俗称:飞控)有专门的设计方案和良好的实用效果来支撑。而从数据链路和通信中继的角度看,警用实务对无人机提出了更高的要求。

警用无人机的特点及其测试标准

警用无人机,尤其是警用无人直升机对于特别行动小组来说是一把利器

扁平化指挥和快速现场掌控是现代警察系统的发展方向。而这两项发展都需要基于迅速获取和清晰明了的实时画面。目前的3G和4G信号无论是覆盖率还是带宽,都有了支撑实时图传和信息中继的实力。借助模式识别和目标跟踪算法,警用无人机能够从纷繁复杂的被摄物体中快速识别出嫌疑车辆、重点监控对象的车牌号码,借助警用无人机的GPS定位系统和数据链路,被跟踪目标的位置和速度信息将被迅速传往后方大本营。在指挥控制中心,警用无人机提供的信息会与公安部门的地理数据大系统进行进一步融合,从而得出被跟踪车辆的行驶路线和前往方向在高精度电子地图上的路径分析。这些数据和分析结果对于前线警员的有效布控将可起到非常重要的帮助作用。

警用无人机的特点及其测试标准

越来越多的警察开始接触警用无人机。

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警用无人机上搭载的设备会给警方提供巨大帮助。

结合专门开发的警用APP,警用无人机的威力更加凸显。在重点区域上空盘旋飞行时能够将实时态势以画面或者简报的方式推送到警察的手持智能终端上;安装了专用的警用APP的智能手机摇身一变成为一台专用的警用设备。在追捕嫌疑人的过程中,警用无人机的飞行高度提供了有力的侦查支援,而其上搭载的微光夜视仪或红外摄像头等设备则使警方具有“单向透明”的巨大优势。

随着PGIS(公安地理信息系统)的建设,智慧警务的发展将会越来越迅速。警用无人机在现场高空拍摄到的图像和视频通过无线通信链路传输到地面情报站后,可通过专用有线网络与指挥现场的移动警务前置机形成数据通路,然后借助3G或者4G网络以及公安部门专用的USB数字证书,把数据输入到公安内网的数据库中。通过这种方式,现场的第一手资料与庞大的数据库之间就形成了协同作战的态势,无论是领导指挥还是第一线警务人员的具体执行都将得到有力、有效和迅速的信息支撑。而这一切,都需要依赖于巡航时间足够长、拍摄画面足够稳定、可靠性足够高的专业警用无人机。

在一些交通不便、地形复杂的地区,由于长期以来警车、步行警察很难深入,因此在这些地方会存在着一些走私、偷渡等活动的通道。而我国陆上边境线漫长,边境区域覆盖面积广,加上地形极其复杂,致使陆地边防管控的难度非常高。这些都使得警用无人机的应用显得更为重要。

另外,无人机运送物品的功能也能对警务人员的活动提供有力支持。德国的研究人员为一款警用无人机配备了可以投放物品的装置。他们准备把这套系统用于给埋伏在山区、林地的特别行动小组投递食品和药品。这种无人机一旦投入使用,将使警务人员尤其是特别行动小组的持续监控和隐蔽设伏的能力得到进一步地提升。在处理人质被挟持的情况时,犯罪嫌疑人对靠近自己的人员有着极度的不信任和紧张感。但当人质受伤的时候,需要及时送上医疗物品进行创口清理和简单包扎。警用无人机的出现就可在不刺激犯罪嫌疑人的前提下,用无人机将必需品送到人质附近,防止出现因双方紧张对峙状态的持续而造成人质伤亡的悲剧。

警用无人机的特点及其测试标准

警用无人机可以用于复杂地形地貌中的救援工作,但是多轴飞行器续航能力的不足限制了此类无人机的应用。

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图为可用于物流运输、救援的紫燕河豚无人直升机。

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警用无人机在森林巡逻中也将起到重要作用。

辅助侦查 快速响应

根据英国《泰晤士报》2016年的一份报道,在对无人机有着较为宽松的政策和较早鼓励各个行业使用无人机作业的英国,警用无人机已经承担起了重要的任务。该报对整个英格兰地区和威尔士部分地区的43个地方警察局的进行了调查,发现已有近四分之一的单位准备使用无人机进行辅助侦查活动。

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警用无人机能够执行一些以往只能由警用直升机才能完成的任务。

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仅仅是能够辅助警察进行空中拍摄任务这一项,就可成为促使英国警方大量采购无人机的一个充足的理由。

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未来,有人驾驶的警用直升机和警用无人直升机会一起协同作业。

这些无人机在街巷侦查的时候,可以取代部分巡视员的工作。在缉毒作业时,带有专用红外传感器的无人机能在很大程度上减轻警犬的负担。而采用六旋翼或者八旋翼架构的体型较大的无人机不仅能够携带更大的拍摄设备,其飞行高度和飞行速度也与消费级无人机有着明显的不同,可以执行一些以往只能由警用直升机才能完成的任务。警用直升机及其飞行员的招聘与培训都是英国警方的一个很大的支出项。而警用无人机的引入使警方的财务状况得到较大改善。如英国警察委员会的发言人史蒂夫·贝瑞所说,仅仅是无人机能够辅助警察进行空中拍摄任务这一项,就已经是促使英国警方大量采购无人机的一个充足的理由了。

警用航拍无人机的加入使警方在进行侦查和取证的时候,拥有了一个召之即来的空中之眼,与以往需要航拍支援时的处境相比有天壤之别:前线警察不需要再在一边紧跟犯罪嫌疑人时一边焦灼地等待直升机从远方机场加入到跟踪队伍了。从警车后备箱中释放出来的警用无人机能够很好地完成鸟瞰拍摄取证的任务。

另外,警用无人机从尺寸上开始走向两个极端发展的路线。大型警用无人机可能使用重型拍摄云台,从数千米之外轻松获取清晰的现场画面。而小型无人机尤其是微型无人机则成了警用无人机的另一类宠儿。如英国“极限飞行器”公司研制的“微型无人机2.0”便是一个典型。这款无人机的重量不足50克,尺寸小到可以托在一个成年人的手掌之上。在需要实施室内取景或者进入其他一些难以到达的地方拍摄时,警察可从背包中取出大量微型无人机,他像扔飞盘那样把它们甩到空中。在微型无人机姿态稳定系统的作用下,它们会自动调整好飞行状态并开始执行拍摄任务。这款无人机已经在美国迈阿密警方得到了实际应用。而美国航宇环境公司研制的“蜂鸟”微型无人机仅重10克。这种依靠扑翼飞行的无人机可以每秒10米的速度向前飞行。相较旋翼,扑翼能实现低噪声和低可探测的效果,更利于警务人员隐蔽接近目标。

无论是大型警用航拍无人机还是微型警用无人机,都可让警察的取证和侦查实现快速响应。这种响应能够让警方掌握一些稍纵即逝的珍贵证据,也能让其快速了解案发现场的整体情况。此外,警用航拍无人机可提供一个高于一般障碍物的俯瞰视角,并使警方摆脱过去对警用直升机的过度依赖。仅从这个角度来看,警用无人机就会有很大的需求量,而实际上,警方对无人机的要求不会仅仅局限在航拍这一个领域中。

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 微型无人机将会是军民融合技术的一个范例。

未来方向 共同探讨

如今,警用无人机已经度过了它的萌芽发展期,开始向专业更加细化、预案更加成熟的方向快速发展。在边防巡逻领域,边防警察可以借助无人机进行复杂地貌中的多频谱侦查与监控。而美国生态警察则已经有了使用警用无人机保护濒危动物的十几年的经验。这些无人机通过喊话设备对试图进行偷猎的人员进行警告,有些还携带了非致命性武器,用于对特别顽固的盗猎人员实施攻击。

但是,一旦警用无人机开始装备武器,争议就来了。原本警用无人机进行航拍取证时,就有人指出无人机航拍会对公众隐私会造成一定程度的侵犯。这种疑虑有其合理性,也促使英国警方早早地就把无人机纳入到了英国民航管理部门的管辖范围内,申请由更为专业的空域管理部门对警用无人机的航拍进行监督管理。在美国,警用无人机的飞行既要遵守无人机飞行的相关规定,也要认认真真地以警察局为单位进行申报注册。目前,美国已经准备在24个警察局进行无人机深度应用的试点。至于警用无人机上能否装备武器,目前世界各国大多还处在争论与探讨的阶段,尚无成文规定可查。

警用无人机的引入对警务工作人员的专业技能也提出了更高的要求。进行跟踪作业的警用无人机,典型的操作流程是:摄像头在转台带动下扫描,以确保无人机拥有较大的搜索范围,便于发现地面目标;一旦发现目标,地面操作员须快速判断其是否为需要监视的目标;并采用人机交互的方式通过数据链上传目标初始种子点坐标;当目标位置确定后,无人机便按照预先设定的跟踪算法来跟踪。由此可见,警用无人机虽然有发现目标和跟踪目标的能力,但是在目标选择、信号传输以及最终决策等环节,仍然需要警务人员的参与。在警用无人机提供的信息足够大,而被跟踪目标的移动速度又非常快的情况下,警务人员识别和判断目标的压力会变得非常大。而警务人员的侦查载具由警车变为警用无人机时,警务人员的思维方式也应该由二维转变为三维,其决策过程中接收到的信息量会激增,而用于决策的时间则会骤减。因此,更加专业和更加果决的警务人员才能够更好地使用好警用无人机。

警用无人机的特点及其测试标准

对于城市反恐来说,警用无人机的应用前景也非常广阔。借助先进的三维重构算法,警用无人机拍摄的画面会被重新组织,形成一张实时的三维图景,为反恐小组的行动提供参考。

然而,警用无人机在城市中的应用与目前大多数城市对无人机的管理政策却有一定的冲突。因为警用无人机能够携带武器,甚至是致命性的武器,所以能否在人口稠密的区域飞行,能否在平民家的后院调查取证,这些问题都有待进一步的探讨。但是,从反恐处突的需要来说,能够携带和发射武器将是高端警用无人机的必备技能。

适航标准 逐渐产生

 在多种类型的警用无人机中,固定翼、多轴和直升机3种构型都有着相关的应用。固定翼的载荷较大,但是对起降条件的要求比较苛刻;多轴较易操纵,但是其抗风能力、续航能力是短板;而无人直升机则在抗风能力、载荷重量、续航时间和使用便利性方面拥有比较优秀的综合性能,今后或许会在警用无人机领域成为主力机型。

不过,目前的无人机测试审定主要还是以固定翼和多轴居多(固定翼有较为成熟的可借鉴案例,多轴则因为数量实在是过于庞大了)。而无人机直升机,尤其是警用无人直升机的测试在国内尚缺可以照搬的标准。

警用无人机的特点及其测试标准

图为紫燕渗透者无人直升机,注意其短翼下挂载的是火箭弹实弹。

 

好在2017年开年,紫燕ZY-800型无人直升机通过了公安部第一研究所的专业性测试——国家安全与警用电子产品质量检测。这就给我们提供了一个经典的警用无人机测试的案例。

警用无人机的特点及其测试标准

 

警用无人机,由哪家机构来测试?

答:目前,我国的警用无人机装备由公安部第一研究所进行测试。公安部第一研究所是公安部直属的综合性研究所,是国内警察装备最大的科研生产基地,2016年初成为首家通过国家认可委评审的质检机构,开创了国内质检机构开展无人机领域检测的先河,是国内无人机行业内唯一的质检权威,测试地点分别在北京,辽宁与西藏等地。

警用无人机,会测试哪些项目?

答:以紫燕ZY-800型无人直升机为例。

飞行速度平飞速度145km/h,测试极速达到149km/h,超出所要求的数据任务。

盐雾测试密闭空间对机型进行腐蚀溶液盐雾测试,48小时测试时长等同于3年无维护自然损耗,盐雾测试后无人直升机飞行数据及飞行状态良好。

高低温测试直升机及地面站在低温零下40度,高温60度各进行了16个小时的储存。这要求参加测试的无人直升机的机体有专门设计的高低温保护装置,以便在后续的起飞着陆悬停测试中保持较高的可靠性。

最低手控飞行高度:以紫燕ZY-800无人直升机为例,其最低手控飞行高度低至2m ,克服了地效影响,突显无人直升机的稳定性。

最大使用海拔高度4739m离地起飞,飞行高度为5101m并按测试要求完成航线飞行,

爬升至相对高度2500m,仅用时5分钟。

最大续航时间测试机型在环境温度-5°、风力四级、悬停状态情况下续航时间达到46min,七级风速时,无人机能够正常的定点悬停以及巡航飞行。

载荷ZY-800型无人直升机载重21kg,悬停5分钟,出色地完成了此次载重测试任务。

可靠性测试按测试要求,经历地面3-6级风、极低气温,以最高安全速度进行了50个小时的连续飞行测试。

淋雨测试在正常起飞状态下,轻松经过降雨强度为2mm/min-8mm/min的淋雨试验。(起飞着陆、悬停飞行30分钟)。

警用无人机的特点及其测试标准

警用无人机的特点及其测试标准

巡航测试:在新疆博乐测试时,紫燕ZY-800型无人直升机在地面温度-20℃的低温下,相对高度2500m的高空,轻松完成40km的任务巡航。

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