论EagelT A1小型四旋翼无人机在城市管理中的应用

王睿 郑文浩

摘要：随着国内无人机技术的蓬勃发展，国内民用小型无人机迎来爆发期，市场规模也将快速增长。现阶段，无人机在遥感测绘、交通监管、管道巡线、警务执法、农林植保等方面的应用呈现出迅猛发展之势，但旋翼无人机在城市管理中也逐渐得到运用。

关键词：无人机 城市管理

一、EagelT A1小型四旋翼無人机介绍

无人机，学术名为无人驾驶飞机，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。无人机对目标的跟踪技术最早起源于国防的军用需求，紧随其后，警用、民用等各个邻域也迫切需要带有跟踪功能的无人机来协助完成诸多如交通巡查、运动跟拍、目标跟随的任务。

动态目标自主巡检跟踪无人机EagelT A1整机采用轻型材料设计，为提高物理安全性也增加了对桨叶的保护设计，能够有效地避免物理炸机。同时采用免手动摇控功能的设计，增加了产品面向群体，大大地提高产品的潜在商业价值。同时EagelT A1核心程序的功能设计--图像分类处理，也针对不同的运动人群采取了最优飞行方案，在性能识别上平均准确率可达78.6%。在飞行控制上，采用ARM® Cortex™-M4内核的STM32F4芯片作为主控芯片，经过团队的设计和优化大大提高了该控制系统的兼容性和稳定性。

二、旋翼机的优点和优势分析

2.1结构优势

第一，传送图像方便。EagelT A1采用中央低卧式图像采集点布局，并加以变力矩型折叠起落架，为四旋翼机体提供强大的图像视野且能稳定、灵活地实现目标跟踪;第二，在动力布局上，采用了X型空间结构布局，在降低手动遥控飞行操作难度的同时，增加了机体的灵活性。第三，在产品材料上，采用PA66和镀铜金属铝板材料，不仅减轻了机身重量，也保证了机身的机械强度。旋翼无人机可以通过配置照相机或摄像机等，配备数据传输设备和系统，无人机上拍摄的照片和视频可以实时地发送回来，使得地面控制人员实时掌握信息，并根据掌握的信息实时调整无人机的飞行状态和路径。

2.2功能优势

第一，反应快且鲁棒性稳定。在程序设计上，优化了飞控的串级PID控制算法，使之灵活适应目标跟踪的快速移动：通过摄像头接收周围目标图像信息和无人机的飞行状态，建立飞行路径，生成对应的飞行控制指令，稳定实现四旋翼飞行器的一键起飞、定高、定点巡航、悬停及自主跟踪等基础功能。上述设计极大程度地解决了操控飞行器需要“主机飞手”与“云台飞手”默契配合的问题，既保证了产品安全系数，又降低了对产品使用者的技术要求，扩大了服务对象范围。

第二，“EagleT A1”自主性高，在进行计划飞行时能不断扫描任务目标，并自动锁定跟踪，解决市场上目标跟踪的滞后性，从而提供更为准确即时的目标数据。

第三，灵活性强。有利于根据需要对关注对象进行观测，有利于无人机在高楼林立的空域中飞行。

2.3领域优势

第一，控制和操作简单。相较于传统无人机，EagelT A1拥有操作难度低、自主性、灵活性高等优势。当城市中出现紧急情况时，可根据需要，及时调用旋翼无人机并做出迅速反应，随时可以起飞。

第二，性价比高。EagelT A1的成本比传统手动遥控式无人机低，性价比尤为突出。像大疆 Phantom 3 Standard 的网上报价为3000元左右，大疆精灵34K 网上报价为5000元左右。另外，为使EagelT A1适用于各领域的工作场景，我们在目标识别跟踪算法上采用前沿的机器视觉学习算法，该算法适应性强，功能接口设计更为简单。这些优势使产品能够广泛应用于运动航拍、犯罪活动监察、地形勘察分析、高空故障检查等多种技术检查领域。相较于传统无人机的 “一机一用”，本产品适用于多领域的“一机多用”，具有无与伦比的优势。

三、旋翼无人机在城市管理中的应用

3.1城市灾害的监控

如果城市发生一些自然灾害，例如：洪水旱涝灾害、地震等地质灾害，有时救援人员无法或不能迅速进入受灾区域。这时可利用旋翼无人机携带的照相或摄像设备对受灾区域进行侦察，将同行派图像传送回来，便于及时了解灾情。例如，在地震的重灾区现场，在不清楚现场情况下，可首先利用旋翼无人机对现场进行侦察，并将侦察数据传回，帮助救援人员及时了解现场情况，做出正确的决策。可以先采用旋翼无人机了解和监控灾情，避免因为不了解情况带来不必要的人员伤亡。

3.2 小区域的航拍测绘

利用旋翼无人机携带摄像设备进行航拍，可获得城市中小区域的影像数据，对这些数据进行专门处理后，可以得到一些测绘数据，也可以方便形成三维图像。如对某个小区进行简单的测绘;对小型旅游景点航拍图像进行后期处理，可方便、迅速、低成本地生成三维图，用于宣传与推荐。

3.3 城市违章建筑的巡查

清理城市违章建筑是城市管理的重要工作。通过航拍图像可以及时发现新出现的违章建筑。特别是高楼上的违章建筑，这些违章建筑危险性大且具有隐蔽性，只有在空中才能发现。通过旋翼无人机提供的航拍图像，不仅能够轻易发现是否存在违章建筑，对违章建筑定位，而且可以测量违章建筑的面积和高度。

3.4 城市反恐绑架

城市反恐是城市管理中面临的新问题。在反恐指挥控制中，掌握恐怖分子的分布、人质的情况等对指挥决策有重要的作用。旋翼无人机可以在人员的操控下，飞到恐怖分子所在区域，采用悬停等控制飞行方式，通过窗口等观察屋内的情况。如果恐怖绑架地发生在高楼层，利用旋翼无人机悬停是侦察的最佳手段。

四.结语

目前，依赖遥控器来人工控制的无人机在国内便有着巨大的市场，尽管该种控制方式的无人机操作复杂，理论知识体系庞大，安全隐患还高，但其价格还长期居高不下。国内现有的无人机产品中，目标跟随功能实现较为理想的有大疆的部分产品，具有目标识别功能的更是寥寥无几。虽然大疆智能跟随算法已经更新到第2代，但是因为产品所搭载硬件性能限制，只对目标进行简单的图像框选不能够获得明确的目标特征，目标跟随功能失常失灵。EagelT A1能够依托对目标图像信息深度学习训练出的目标特征模型对实时图像信息进行处理，实现自主目标识别功能，因此在国内具有极大的市场潜力。而随着无人机技术的不断发展，旋翼无人机将会有很大的应用前景。

参考文献：

[1]储庄.无人机在城市应急指挥信息系统的应用[J].测绘技术装备，2012，14（01）：61-63.

[2]王平.对苏州运用无人机加强城市管理的调查思考[J].城市管理与科技，2019，21（05）：61-63.

[3]储庄.无人机在城市应急指挥信息系统的应用[J].测绘技术装备，2012（1）：61-63.

作者简介：

王睿 （2001.3-）女，江西省九江人，南昌市南昌航空大学 工商管理专业 本科生

郑文浩 （2000.5-）男，江西省上饶人，南昌市南昌航空大学 通信工程专业 本科生

南昌航空大学 江西南昌 330000