多旋翼无人机在人防应急救援中的应用

皇甫纪红，李 健，曹国栋，孙 金

（陕西省人防（民防）指挥信息保障中心，西安 710061）

1 引言

多旋翼无人机具有结构简单、体积小、重量轻、成本低、机动性好等优点，可以完成许多不适合其他机型的任务。可广泛应用于人防应急救援领域，如危险检测、区域巡逻、救灾等。常见的配置是高清晰度航空相机、控制系统、GPS定位系统、以及高清晰度数字图像传输系统，能在紧急事件中充当侦察员，也可以充当救援队。

2 无人机工作原理

基于多旋翼无人机（UAV）技术，可以有效提高人防应急响应能力。多旋翼无人机的特点是有助于应急人员在短时间内了解形势，为制定科学有效的救灾政策做出重要依据。无人机工作原理分为两部分：信息收集、信息处理。

（1）信息采集。无人机技术的应用可以为防灾工作提供大量的音视频数据，为灾害的应急监测和防灾、灾害监测、及时、准确、预防性创造有利条件。对于高风险地区的灾害，可以通过多旋翼机无人机测量地形和地貌，以及对危险地区的建筑物进行基本信息调查来进行较低级别的飞行。在紧急情况下，无人机可以直接到达应急现场，利用数字远程图像传输系统实时传输音频和视频图像，并获得现场的第一手数据。

（2）信息处理。在野外，通过信息处理系统的集成处理航拍图像和其他相关数据，自动处理信息，快速生成现场情况报告，建立完善灾害现场临时地理信息。这是一种及时、可靠、准确的防灾救灾行动。

3 多旋翼无人机在指挥通信技术方面的发展

应急处理能否满足相关要求，在很大程度上取决于通信网络，操作简单，效果稳定，质量可靠。随着无人机技术的不断发展，特别是可提供24小时中继通信服务的无人机技术和通信基站小型化技术的成熟度逐渐提高，救援人员有一个更高效、方便和经济的通信中继和临时网络解决方案。

在我国发生重大自然灾害时，灾区核心区的公共通信网络业务中断，几天内难以恢复。然而，紧急卫星通信系统（国际海事卫星）由于紧急情况下应急单元和人员之间的过度通信，无法保证实时通信。北斗卫星系统目前只提供简单的通信服务。由于缺乏应急通信系统的支持，许多应急小组无法实时将信息从现场发送到救援现场指挥中心和后方应急中心。在进入灾区核心区的过程中，进入救援工作后，应急救援队和救援现场指挥中心和后方应急中心基本处于通信失效状态。

无人机通信系统可以承载更多的自组织网络广播、集群微型基站、LTE微基站等通信负载，并在灾区的核心应用中形成多种灵活的通信模式。该地区迅速开通通信业务。在应急中心的现场，形成了一个覆盖了10千米宽带视频通信的40千米宽的视频通信网络和一个大面积的应急通信网络。

4 多旋翼无人机技术在人防应急救援中的应用

除了预测和评估灾害前的危险，多旋翼无人机技术也可应用于灾害后的应急救援领域，实现“指挥调度”、“高效搜救”和“物资投送”等应急救援功能。

（1）在指挥调度中的应用：多旋翼无人机还负责防空应急救援中的指挥调度任务。在获得现场数据后，无人机可直接应用于防空抢险指挥调度网络。基于无人机对高实时场景的研究，该控制器可以扩大其调度指挥范围，及时调整救援策略方案，提供科学的指挥调度，实现防空应急指挥调度的网络接入。实现综合调度指挥系统。

（2）在高效搜救中的应用：由于受影响的地区往往面临地形变化、人口分布不规则、天气恶劣等问题，救援队无法再依靠传统的救援方式。结合灾区的地理信息数据、无人机救援系统和半自动高空搜救，对灾区进行人工远程控制，无人机通过预先设定的程序自动进行人员搜索和救援操作。在专用红外夜视相机的情况下，甚至可以在夜间进行准确的人员搜索和救援。

（3）在物资投送中的应用。对于高性能的多旋翼飞行器无人机，他们可以携带储存篮和抛物线模型，以提供紧急救援物资，如医疗用品、食物、饮用水和通信设备。它们也可以交付给被救援者，如绳索、手电筒、工具和其他便携式应急救援设备以便于自救行动。

5 有待改进的问题

（1）续航能力有待提高。目前，多旋翼无人机大多由锂电池供电，少数由小型燃油机驱动。其有限的续航能力影响可持续救援能力。

（2）信息采集有待改进。由于无线传输技术和现场电磁干扰的不成熟，当无人机采集数据和图像时，经常发生畸变、协调和同步，技术的发展和操作的改进也是常见的。

（3）多机协作有待探索。人民防空指挥通信部门在使用无人机时往往是单项任务，双机的高水平应急救援协同任务非常少。在复杂的救援场景中，需要加强相关设备使用以及分析。因此，多旋翼无人机的多机协作模式在人防应急救援中还有待探索。

6 结束语

多旋翼无人机通信系统是随着无人机技术的发展而发展起来的一种新型通信技术，提高了人们应对各种自然灾害的能力，减少了由灾害造成的损失。在水灾、地震、山体滑坡等火灾、雪、风、沙尘暴等自然灾害中，利用无人机通信系统可以快速建立新的通信系统，保证了救援工作的顺利进行。多旋翼无人机通信系统不仅能够在人防中发挥着重要应急救援和应急通信的作用，而且在未来的各个领域都将发挥重要作用。■