集群式警务无人机在可视化警务指挥系统中的应用研究

杨楷琛 彭小武

摘要：在现代公安警务指挥与实战中，“可视化警务指挥系统”成为现代警务指挥发展的必然趋势。目前单一的“天眼”数字远程监控系统仅能做到极有限的固定视角监控，且其外部摄像设施易遭受人为破坏等缺陷，影响警务指挥与实战的需要。警用无人机的高空全景性监视以及高空动态长航时能够针对性地解决公安机关在建设“可视化警务指挥”的难点与痛点。本文基于公安机关警务指挥无人机应用现状，提出集群式无人机城市布控系统的设想，探析其在可视化警务指挥系统中的应用。

关键词：集群式   无人机   可视化   务指挥

基于新时代日益变化的治安新态势、新特点，强化公安指挥中心职能，实现更加科学高效的“可视化”指挥调配，即建设“可视化警务指挥系统”，逐渐为各级公安机关所重视，成为未来公安实战工作的必然趋势。

目前，警务无人机的应用模式基本以单兵单机应用模式为主，未实现集群作业，导致效率较低，远不能满足可视化警务指挥系统对侦察区域多方位、全方面空中侦察的需求，而集群式的无人机应用模式能够直击当前痛点难点，切实提高警务无人机在警务指挥作战中的应用能力、作战能力。为此，在现有警务无人机发展的基础上，笔者提出“集群式警务无人机城市布控系统”解决方案。

一、集群式警务无人机系统构建方案

集群式警务无人机的城市布控系统由空中端和地面端组成。其中，空中端主体为无人机集群，地面端由指挥系统、通讯基站、配套的管理信息系统组成。

1.空中端

空中端主要包括若干多功能型六旋翼无人机组成的无人机集群，与配套的侦察、处置类挂载装备。由多架无人机在高低空执行飞行任务。不同类型的无人机组成一套无人机集群。在警情任务出现时，无人机集群可从不同方位启动，根据设置航向前往不同角度进行跟踪拍摄，第一时间从高空传递现场图像。同时，每架无人机所装配的不同挂载装备由地面基站进行操控，从而在警力无法及时涉及的地方进行简单警情的處置。

无人机配套侦察、处置类挂载设备具体包括：多倍变焦摄像头、实时图传设备、喊话设备、探照灯设备、投掷设备等。

2.地面端

（1）指挥系统

指挥系统是地面端最重要的组成部分，由指挥中心、现场指挥车和地面基站（停机坪）组成。

指挥中心分为后方指挥中心与前端指挥中心。后方指挥中心负责对中心管理下的无人机进行统一管理和紧急模式下的具体控制，在同一后方指挥中心批准后，指挥中心管理下的无人机执行日常自动巡查事务。指挥中心下可分布式建设前端控制中心，前端指挥中心负责对区域内管理下的无人机进行日常管理和具体控制。

现场指挥车以车辆为载体，具有良好的可移动性，在大型勤务安保任务、突发性事件和群众性事件中，可为执行任务的无人机提供及时靠前的指挥、通讯、支援保障，保障无人机集群以最好状态完成任务。指挥中心批准飞行任务后，现场指挥车可控制指定的无人机执行任务。既可按照形势灵活、间接部署，也可直接介入一线指挥。

地面基站（停机坪）分散建设在不同区域，根据覆盖区域的要求可统一规划、分散布局建设多中心停机坪。当紧急警情出现时，由指挥中心调配就近停放的无人机迅速起飞，第一时间到达案发现场。地面基站（停机坪）可建设配套的应急充电和基础维护设备，负责对该基站管理下的无人机和挂载模块进行充电、保养。

（2）通信基站

通信基站基站通讯链路使用MESH自组网网络，作为无人机的通信链路，无人机自动完成在多个基站间的通信切换，为图传/数传一体方式，确保通信可靠无干扰，使用高速网络进行1080P数据下传，同时基站可使用太阳能电池板+

UPS作为备份电源，提高单站的工作能力。

通信基站采用光纤或者专网接入到前端控制中心，再通过前端控制中心接入到指挥中心，同时指挥中心服务器使用多机机群，实现大容量图像数据保存和后期分析。

（3）配套的信息管理系统

在“集群式警务无人机城市布控系统”中，除了上述硬件设备外，还需要配置相应的管理信息系统。譬如：指挥中心/前端控制中心无人机管理控制系统，飞行审核系统，视频处理系统，无人机起降系统，无人机充电管理系统，无人机载荷维护系统等。

二、城市布控方案（以网格化的社区警务为基础）

1.指挥系统设置

每个城市可配备一个指挥中心与多个前端指挥中心。无人机后方指挥中心设在公安局110指挥中心，负责该城市的“集群式警务无人机城市布控系统”整体协调管理，面对突发情况时进行全市统一多方指挥;前端指挥中心设于城市公安分局（派出所），负责管辖区域内无人机巡查、处置、监控等日常任务管理，与后方指挥中心直接挂钩，后方由指挥中心进行直接调配;地面基层（停机坪）根据各地情况不同，可依托警务室、社区治安室或单独设立进行规划建设，负责对该基站管理下的无人机和挂载模块进行保障与保养。

2.区域划分与“警力”配置

集群式警务无人机城市布控的区域划分以“网格化”治安管理模式所使用的区域划分为基础 ，区域内无人机数量即“警力”配置以“网格化”治安管理模式中网格的实际治安情况为配置依据。

“网格化”治安管理模式以城市治安管理工作为依托，联合城市党政部门、公安机关、群众自治组织等单位，集成利用地理信息系统（GIS）、数据分析与整合平台等技术，搭建城市治安管理一体化信息平台，将城市行政管理中的辖区按照实际情况划分为若干个单元网格。如井冈山市将现有茨坪、新城区、龙市三大中心城区，以其主要街道为界划分为9个“片区”，每个中心城区分为3个“片区”;以片区内住宅小区为“块”;根据面积及治安情况，将若干住宅小区组合划分为39个“网格”。在单位网格中，联合各城市管理部门力量对网格区域进行有规律的巡查，对突发治安事件进行主动发现、主动化解，让时效性成为城市管理部门的优势之一。

将集群式警务无人机布控至城市的各个网格中，利用其空中动态监控报警功能与移动简易警务处置功能，能够将绝大部分治安事件的巡查与处置紧紧结合起来，既能够将治安事件及时发现、及早解决，又能够减少城市管理的人力成本和管理资源消耗。使得城市治安管理反应速度大大提升，处置能力得到加强，民众满意度也随之增高。

三、集群式无人机自动巡查监控的实现

1.巡查处突功能及指令的实现

前端控制中心根据本区域需求不同，自动或者手动确认无人机日常巡查任务，可以为本中心控制的多家无人机划分巡查航向，形成立体覆盖式巡查监控。

（1）区域划分

按照指挥中心需要监控的区域实际情况，将多架无人机分别部署到不同的巡视区域。每一组无人机巡查自己负责的区域，并且保证区域无缝覆盖。

（2）自动续传

当划分的区域较大，单次航行不能够覆盖全部巡查区域，无人机自动飞控系统记忆任务中断点，能够自动返航更换电池继续执行任务，在二次起飞后直接飞到上一任务中断点执行任务。

（3）紧急模式

巡查途中，无人机遇到警情自动报警，该无人机所在的前端指挥中心巡查向上级指挥中心申请进入紧急模式。在上级指挥中心的整体调控下，通过越级操作、协同、前方申请等紧急模式指令应用无人机通过挂载相应功能模块处理“察、打、管、控、救、通”等警务工作。

2.权限管理与任务修正

指挥中心将无人机配属到前端控制中心后，前端控制中心可以对这架无人机进行日常控制;如果有紧急情况，指挥控制中心可以越级控制。指挥车在向指挥控制中心申请后，可以获取指定无人机的控制权。

根据不同的任务类型和警务需要，指挥中心制作不同的飞行任务，指挥中心将日常飞行任务下发装订到每一架无人机的控制单元上。

3.视频监控功能实现

（1）数据实时回传和处理

通过 MESH 网络实时回传高清视频数据到指挥中心，通过国标平台或者警务平台的接口将获取的视频数据上传到指控中心。同时，能从警务平台获取特征物的數据，在指挥控制中心的视频处理模块实时进行目标识别，在截获敏感物后通过警务平台实时报警。

（2）数据后期处理

对回传的视频数据进行格式化处理，并且能够保存一定日期。同时，能够对关键字进行格式化搜索并且返回关键字对应的图像帧。

参考文献：

[1]黄承海，李健宾.可视化警务指挥系统的搭建技术[J].信息技术与信息化，2018（7）.

[2]刘利英.智慧新指挥开启青城公安实战应用新时代[J].警察技术，2018（6）.

[3]张正驰.社会治安综合治理中网格化管理问题研究[D].开封：河南大学，2018.

※本文系2018年度院级学生科技创新项目《“先锋眼”——警务无人机快速出警机制的研究与探索》，课题编号：2018XS017。

（作者单位：江西警察学院）