无人机集群战术在群体性事件现场处置中的应用研究

陈思信 魏川

摘  要：无人机集群战术通过集群智能技术，将若干个无人机通过彼此交互感知、信息传递、资源共享等，从而完成高度协同，有效解决单个无人机执行任务时信息感知能力弱、载荷较小、功能单一等不足。在群体性事件现场处置中实现全方位实时监控、扁平化指挥、智能识别、侦查取证等功能，构建空地立体化协同作战新模式，提高群体性事件现场处置效率。

关键词：无人机集群   群体性事件   现场处置   战法  协同

中图分类号：V279               文献标识码：A

Research on the Application of UAV Cluster Tactics in the On-Site Disposal of Mass Incidents

CHEN Sixin1*   WEI Chuan2

（1.Department of Police Tactics of Chongqing Police College， Chongqing，401331 China；2.Special Police Crops of Chongqing Municipal Public Security Bureau， Chongqing，400039 China）

Abstract： UAV cluster tactics use cluster intelligence technology to complete a high degree of coordination of a number of UAVs through interactive perception， information transmission， resource sharing， etc.， effectively solving the shortcomings of weak information perception ability， ;small load and single function of a single UAV when performing tasks， and realize all-round real-time monitoring， flat command， intelligent identification， investigation and evidence collection and other functions in the on-site disposal of mass incidents， building a new model of air-ground three-dimensional cooperative combat， and improving the efficiency of the on-site disposal of mass incidents.

Key Words： UAV cluster; Mass incidents; On-site disposal; Tactics; Synergy

隨着无人机技术的快速发展，无人机在警务领域的应用愈发广泛，创新了传统的作业模式，获得了良好的执法效益。针对当前公安机关在群体性事件现场处置中存在的慢、难、险等严峻问题，在无人机单兵执法效益日益提升的背景下，面对当下无人机功能多，但集成度不高的客观现象，不断创新发展无人机集群战术，充分挖掘无人机潜力，以科学的集群方式最大限度整合诸多战斗元素，是增强公安机关在群体性事件现场处置中综合处置能力的有效途径。

1  无人机集群战术概念

无人机集群源于对蚂蚁、蜜蜂、群狼等群居生活的动物集群性行为的探究。集群技术不是简单的多无人机编队，而是通过精密的指挥控制达到无人机集群协同配合，具体指集中控制多架具有自主能力的无人机，通过相互协同和交互信息，完成单机无法完成的复杂任务，融合人工智能、路径规划等先进技术，达到让集群中的个体能够自主飞行并避免相互碰撞，同时具备自动处理个体任务的能力[1]。

2  无人机集群关键技术

无人机集群算法是受蚁群、蜂群的启发而创造出来的，将无人机集群中的单一个体当成蚁群中的单一蚂蚁或蜂群中的单一蜜蜂，把无人机集群中的信息当成人工信息素，通过信息素的不断积累进而发现规律，通过智能结构图构造再进行合理的任务分配，确保任务最优化分配。目前的主流算法有蚁群算法、粒子群算法、市场机制拍卖算法等[2]。

无人机集群大都是在恶劣环境和复杂情景下执行任务，对环境感知技术有较高的要求，使其能够在执行任务时顺利进行信息交互和处理，进而协助无人机集群的集中控制，进行任务决策[3]。环境感知技术要求无人机集群利用雷达设备、光感应与视觉成像技术等对周围的气候、风力、湿度等进行收集与测量，进而对所处环境进行识别，判断是否适合进行大规模无人机集群作业。

无人机集群中的单一个体获取的信息不尽相同，通过信息共享技术将所有单机所获取的信息进行汇总，方便决策者做出精准的判断。并且有了信息共享技术，还能防电磁干扰、信息扰乱、丢包等情形，避免因单一个体受限制而影响整个集群。

在无人机集群进行任务分配时一般是基于最大盈亏比（收益最大化、亏损最小化分配）和任务平衡的原则[4]。从而保证资源合理分配与利用、保证最高容错率和以最高效率顺利完成任务，进行而保障任务规划合理性的工具在于算法的研究。

3  无人机集群战术在群体性事件现场处置中的优势

无人机集群技术用一个智能大脑将多个无人机连接起来，通过感知交互、信息传递和协同工作来发挥出无人机更大的功效。在群体性事件爆发前，可以对无人机集群进行任务分配，把集群中的每一个体物尽其用，对现场环境及人员进行全方位实时监控，并利用集群中的无人机主机与指挥部进行5G联线，便于决策层了解事态发展与诉求方的动态，做好预案部署。

现场执法过程中的记录与监控极为重要，而目前执法民警普遍使用的仅有执法记录仪，对于诸如群体性事件现场人员、环境异常复杂的警情，常规方法对数据的收集与现场动态的监控有着极大的限制。而无人机集群战术可运用多架无人机对现场进行全方位“扫描”，不落死角，且可以使用智能识别系统对相关人员进行识别，判断现场人员成分，便于民警执法有的放矢。通过无人机集群战术的运用，从时间和空间上均能做到全景无死角的记录和监控，这既是现场处置决策及行动的必需，也是事后依法处理的必需。

群体性事件现场往往地形复杂，地物多样，不明确因素极多，依靠传统人工巡查或二维环境的指挥调度已经不能满足当下群体性事件现场处置的现实需求。通过三维快速建模技术，将现场的建筑、道路、线路等进行可视化，为指挥中心进行科学警力部署、预案制作、事件动态模拟提供真实、直观的决策环境，能够显著提高指挥忠县的决策能力、应急指挥能力与人员调度匹配能力[5]。

3.4  增强大数据融合

通过多渠道增强大数据融合是大势所趋。立足云计算、大数据、人工智能等“智慧新警务”前沿手段，实现实践、资源、技术等方面的深度融合，落实“借力、嵌入、融合”新理念的有效举措，为公安大数据建设注入强大动力[6]。充分发挥警用无人机空中独特位置优势及功能定制化特点，并通过无人机集群技术，实现大面积多角度精准侦查，将其在任务中获得的实时动态数据融合汇聚，统一接入警务智能化管理平台，经大数据平台的分析和研判，为群体性事件现场的侦查、处置等提供详实的数据分析结果，为指挥决策提供实时动态的情报信息，将信息采集的优势迅速转化为打击和处置的优势，切实提高现场处置效率。

当前无人机技术在其功能集成方面还不够成熟，无人机功能较为单一，单机作戰受环境制约性强。无人机集群战术可以使用不同性能的多架无人机实现全天候作战，如雨雪天气可使用防水无人机；夜晚可通过无人机搭载微光夜视仪、红外热成像仪完成侦查；地形环境复杂时可使用无人机3D建模、超视距侦查等。

4  无人机集群战术在群体性事件中的运用

4.1  处置前准备

对于无人机群分组控制，具体流程为：第一，设置地面控制站；第二，安装用于规划无人机队形与间距的棋盘格式显示界面和规划飞行高度、航速的操作界面，与无人机建立无线通讯联系，完成任务规划、路径规划等；第三，对无人机进行编号分组，确认主机和从机（一般编号最大的为主机）[4]。

根据任务需求及无人机集群特点，设置每架无人机编组搭载不同的飞行模块执行不同的任务，如现场监控、喊话、照明、三维建模、抛投等，将无人机的单机战法通过集群的方式综合实施。如若遇恶劣天气，可以规划若干无人机进行照明，或搭载红外热成像，满足任务需求；如需疏导现场交通、劝离现场人员，可规划无人机搭载喊话器完成；如需锁定待抓捕人员，可规划无人机搭载智能识别仪，智能锁定追踪目标人员，为地面人员及时提供情报信息支撑。与此同时，地面处置人员可对应相应的功能无人机做好人员分工，形成空地立体化多维度勤务模式。

4.2  处置中战法运用

无人机现场侦查，实施动态监控是无人机在群体性事件现场处置中的主要任务，传统的360°全景信息采集依托于地面或地面制高点，但仍受到地形及建筑物的影响，对群体性事件现场这个较大范围的信息难以进行整体采集，不能完整地反映现场情况，使指挥员做出决策受到限制[7]。鉴于群体性事件现场人员多且杂，无人机需提供快速侦查、大范围扫描、智能识别、锁定追踪等多种功能，实现对现场的全方位的、动态的侦查。利用多架无人机集群战术，可以同时在多个分控点开展工作，如实时监控群体性事件现场的人流量、规模、人员特点，及时发布预警信息；利用无人机搭载的智能识别模块，分析出现场聚集人员的性别比例、年龄组成等大致情况，并对现场具有杀伤力的武器进行统计[8]；利用无人机组成信息中继站，利用5G技术保持地面控制站、指挥中心与现场执法人员通信畅通，协助警方做出正确决策；在处置过程中极易出现当时群众情绪激动失去理智与执法人员发生矛盾冲突，且通常在群体性事件中执法人员对扰乱社会治安秩序的组织领导者采取强制措时会产生一定的肢体冲突，通过无人机空中无死角的拍摄，更为全面清晰且不易受到破坏，可以充分保证执法人员正当执法不受侵害，也有利于公安机关对隐藏在闹事人群中的幕后组织者进行责任追究[9]。

快速三维实景建模技术主要基于图形运算单元GPU，通过对倾斜影像进行几何校正、区域网联合平差、多视影像匹配、不规则TIN（三角网）构建和自动纹理添加等，将无人机倾斜影像快速自动建模，能够还原出安保区域的实景三维，基本无须人工干预便可完成海量数据的三维实景建模[9]。运用无人机搭载三维建模相机，悬停于目标区域完成拍摄，并通过建模软件生成目标区域的三维立体模型，并可使用测量工具实时测出现场各地形地物的具体数据，如道路长短、巷道宽窄、建筑物高低、坡度大小等，能够让指挥员对现场交通情况、人员规模、事态状况有清晰的把握，有效的支撑了指挥中心对现场处置工作的科学指挥与部署，如处置人员进入与撤退的路线规划、各区域警力的具体部署、处置中如何有效协同等。

4.2.3 空地联动协同处置

在群体性事件現场处置中，由于人群组成复杂，参与人员情绪激动、焦躁易怒，加之现场环境复杂，无人机在执行任务过程中易受各种因素干扰，导致无人机出现安全事故、任务中断等问题，无人机集群作战，不会因为单机的故障而影响整个群体的任务执行，个体之间遵行的规则简单，可以完成群体性事件现场较为复杂的集体任务。处置中，根据现场任务具体情况可进行针对性分组，如：侦查组实时监控事件动态，传输现场影像到指挥中心，协助指挥中心根据现场情况做出决策，同时对现场人员进行甄别、锁定，并及时收集、固定证据；通信组做好信息中继站，保障信息不延误，与指挥中心、地面控制站和无人机的通信畅通；控制组通过空地立体协同配合控制目标人员，如使用无人机发射抓捕网、抛投催泪弹、发射电击枪等方式协助地面处置人员实施有效控制；宣传组利用无人机搭载喊话器，做好空中喊话、政策宣传、投放宣传资料等方式，及时做好现场群众情绪安抚，有序疏导现场交通、人员，维护现场秩序。

无人机集群战术中，地面执法人员是主力军，无人机集群则是“辅助”。在其他大型活动中，可利用无人机集群在活动举办地的交通要塞进行治安查控，包括汽车站、火车站、治安检查站等，通过发挥无人机集群的智能识别、可见光与热成像功能等发现、排除潜在风险；在治安巡逻中创新“人”+“机”模式，利用无人机与人防、物防、技防一道构成网格化三维防控体系，实时动态监控社会治安状况；在执行反恐任务时，无人机集群可开展大范围搜查，特别是在一些山高林密、人迹罕至的区域，无人机搭载热成像模块及4K高清摄像头，迅速识别定位目标，并可根据任务需求实现锁定追踪、协助抓捕等功能。

4.3  处置后期应用

现场得到有效管控后，无人机要继续做好对目标区域的空中巡逻，利用其隐蔽性与灵活性，更能高效对现场及周边进行观测和监控，防止死灰复燃；还需要搭载喊话器及时进行政策宣传、澄清事实，防止造谣、传谣；及时收集、固定证据，为事后依法处理提供支撑。

5  结语

警用无人机集群战术很好地弥补了当前无人机续航短、功能集成度低、战法单一的不足，是无人机服务公安实战的一大趋势。在未来的警务工作中，公安机关应大力立足于科技兴警，积极探索“无人机集群+”模式，进一步丰富、促进空地立体化勤务模式和战法研究，更有效提升公安机关执法效益。

参考文献

[1]张昱昊.无人机集群技术综述及发展应用[J].神州，2018（35）：197-198.

[2]唐帅文，周志杰，姜江，等.考虑扰动的无人机集群协同态势感知一致性评估[J].航空学报，2020（S2）：13-23.

[3]赵林，张宇飞，姚明旿，等.无人机集群协同技术发展与展望[J].无线电工程，2021，51（8）：823-828.

[4]王维平，王涛，李小波，等.一种基于模体的无人机集群智能任务规划方法[J].系统仿真学报，2018，30（4）：1211-1220.

[5]陈思信.无人机在应急救援中的应用研究[J].科技资讯，2021（35）：56-58.

[6]陈思信，毛钰.大数据时代警察缉捕战术创新研究[J].科技创新导报，2021（27）：174-177.

[7]韩祥云，唐美姿.警用多旋翼无人机在群体性事件现场处置中的应用[J].科技创新导报，2020（20）：251-253.

[8]陈迪.警用无人机在突发事件处置中的技战法研究[J].体育世界（学术版），2019（2）：11-13.

[9]李宁.无人机警务实战应用研究[M].南京：东南大学出版社，2020.