警用无人机关键技术及发展趋势的研究

熊天学

摘 要：现如今，随着无人机技术的不断发展，无人机的应用范围也是越来越广泛。对于在不同领域下无人机的应用，所用到的无人机性能也是各不相同。在警用方面，因为其工作性质、环境等的特殊性，为了更好的利用好无人机，对于警用无人机技术的研究也是十分的重要。本文主要从警用无人机的目标捕捉技术、飞行控制技术、通信技术、避障技术等方面以及警用无人机在未来的发展趋势进行论述分析及探讨，以便更好地了解警用无人机，使得警察在运用无人机的过程中能发挥最大作用。

关键词：警用无人机；关键技术；发展趋势

引言

近年來，无人机技术已经应用到了各个领域，无人机的发展也是近年来发展速度最快的终端设备。无人机周边技术中的通信技术、控制技术、计算机技术的快速发展也极大的完善了无人机技术，使得无人机在飞行稳定性、控制性、安全性以及红外感应、人脸识别与追踪等方面也得以快速发展。无人机也越来越受到人们的重视，无论是在民用方面还是军用、警用方面，无人机都发挥着重要作用，突破了人类视野的局限性，增大了信息采集范围，给人们带来了极大的便利。警用无人机的使用更是极大的改善了警察的工作环境，在禁毒、治安、大型安保、反恐等方面发挥着重要作用，因为使用环境的不同，不同于民用无人机的是警用无人机对飞行时间、高度以及负载等方面都有着更高的要求。

一、警用无人机的应用现状

目前，警用无人机因为其机动性强、监视范围广、无人员伤亡等优势，已经越来越多的应用到各项工作中。警用无人机在更多的时候是在替代警察的眼睛，实现大范围的监视、追踪犯罪嫌疑人。早在北京奥运会的安保工作中，就已经将无人机派上用场，随着警用无人机应用的深入，人们也越来越多的意识到无人机的重要性以及优势。近几年，随着警察对无人机的认识加深，对警用无人机的需求也是逐年攀升。随着，警用无人机使用数量的增加，使用范围的扩大，警用无人机的地位也是越来越高。

二、警用无人机的关键技术

2.1人脸识别与追踪技术

警用无人机中应用到的人脸识别技术是指对无人机拍摄的视频进行分析，将视频中的关键帧进行人脸检测。人脸检测器根据样本人脸的特征值对关键帧进行比对分析，从而判断是否检测到目标人脸。如果将目标人脸特征值标注录入人脸检测器的追踪列表，人脸检测器就可以根据当前目标人脸所在的视频帧的位置预测到目标人脸在下一个关键帧中的位置，从而完成追踪工作。人脸图像也因为其更直观的优势，也是受到了越来越多的重视，现如今也是人类识别目标对象的主要方法。而人脸的检测与追踪也是当下计算机的研究热点。因为无人机的工作特性，无人机所搭载的摄像机在无人机飞行过程中不可避免地会出现平台抖动，这种抖动会致使目标人脸在视频中发生相对运动，进而导致视频场景中目标人脸与周围环境变得相对模糊，使得人脸检测与追踪变得更为复杂。同时，无人机所搭载的摄像机录入画面中的人脸较小，在周围复杂环境中，存在对比度差、画面遮挡等情况发生，这些难题的存在致使警用无人机的人脸检测与追踪技术的准确性难以得到保证，这也是目前警用无人机所要突破的难题。

2.2红外感应技术

红外感应技术是指利用人眼看不到的红外线来感应目标物体，其核心器件就是红外反射传感器。在警用无人机中搭载红外传感器可实现全天候检测追踪目标人物，尤其是在大雾、黑暗等恶劣环境。如今，警用无人机也已成警察手中的工作利器。在自然界中因为物体辐射的热能和自身温服成正比，物体的温度越高其辐射的热能峰值的波长就越短，根据这一原理，完全可以利用红外线传感器来检测物体是否存在。同时为了避免在检测过程中受到自然光线和灯光造成的检测误差，往往在红外传感器中加上滤光片。在警用无人机搭载的红外传感器中还需要增加带有高效率，能够聚集菲涅尔透光镜等配件，才能解决因人体移动快慢而带来的检测问题，满足警用无人机的实际需要。

2.3飞行控制技术

飞行控制技术主要负责无人机的数据采集、航线确定以及无人机起落的控制和紧急情况的处理等。无人机在飞行过程中会受到强风、气流、载重变化等因素的影响，此时，一套成熟的飞行控制技术就显得尤为重要，它可以控制无人机的飞行姿势、速度、高度以及航向，对无人机的稳定性的要求也很高。

2.4通信技术

无人机在工作过程中完全是受到地面控制中心对其的控制指挥，同时，无人机工作中的监测信息也是时刻传输到地面控制中心，以便于地面控制中心对无人机的监测、纠正、存储等。这些都需要通信技术来实现，无人机与地面控制中心二者通过上行链路和下行链路相连接。上行链路传输指令给无人机，无人机通过下行链路向地面控制中心传输飞行状态以及监测的实时信息。在警用无人机中，地面控制中心都是通过无线电波与无人机之间建立联系。因为警用无人机工作性质的特殊性，警用无人机往往采用微波传输，这种传输方式则要求发射器与接收器之间不能有遮挡，否则信号无法送达。同时，警用无人机的信号传输还需要加密使用，以防止无人机的监测信息被不法分子所窃取，造成不必要的损失。因此，警用无人机的通信频率则需要高出行业标准规范。

2.5 避障技术

无人机的避障技术是指无人机在飞行过程中自主避开障碍物的智能技术。避障技术的应用可以大大提高无人机在飞行过程中的安全性，减少机械损伤。避障技术的原理就是无人机在飞行过程中自主检索并发现障碍物，然后绕开障碍物飞行。无人机的控制技术、定位技术、红外技术、计算机技术的发展更是带动了避障技术的快速发展。无人机避障技术包括超声波避障、红外避障、视觉避障等。其中超声波避障探测到的障碍物距离较近，往往飞行速度较快的无人机在监测到障碍物之后来不及转变飞行轨道；红外线避障技术成本低，但监测距离较近同时容易受到自然光的影响，造成一定误差；激光避障技术监测距离较远，精准度高，但成本高昂；视觉避障技术成本低，监测距离远，但计算复杂，对光线要求高。因此，考虑到种种避障技术的优缺点，如今，很多无人机往往采用的是多种组合避障技术同时使用来弥补不足，从而提高飞行过程中的安全性和稳定性。

三、警用无人机的发展趋势

利用无人进行侦查、捕捉，能够实现站得更高，看得更远、更准等优势，同时也能够解决很多警务工作难题，大大提高了警察工作效率。当前，对于警用无人机的使用还不够智能化，更多的还是依靠人工控制。还应该加大对警用无人机的智能化操作，实现警用无人机的自主飞行，执行任务。同时，在实际工作中，为了提高警用无人机的综合应用能力，可以同时满足预警、侦查等多用途，我们需要用到多用途的无人机，实现一机多用，降低无人机成本的同时，大大提高警用无人机的工作效率。目前，对于警用无人机应用最多的还是航拍，而要真正发挥警用无人机的作用，还需要我们深入研究，制定无人机的应用方案，系统开发，从而实现警用无人机的深度使用。此外，就警用无人机的专业技术人才的培养，还需要受到广泛重视，认识到警用无人机在警务工作过程中的重要性和必要性，重视无人机专业技术人员的培养。

参考文献：

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