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【科普貼】警用無人機技術的應用與研究

瀏覽次數: 日期:2017年3月16日 15:16

  無人機技術發展早期,因其在復雜和危險環境中執行作戰任務的高生存能力、隱蔽性和持續性,主要應用于軍事領域,用以代替士兵深入復雜危險的戰場環境,獲取對敵方目標信息要素和火力的偵查,并引導己方的軍力投送和火力覆蓋,甚至直接提供火力支援。在這一發展過程中,無人機相對于載人飛行器,其效費比、載重、速度、航程、結構、持續作戰時間和環境適應能力等優勢被不斷發掘,并走向軍民結合,惠及大眾和行業應用。

  公安部門近年來也開始加速普及和裝備無人機用于巡視執法和反恐處突,極大提升了反應速度和辦案效率。新技術的使用不僅僅是社會生產活動的必然趨勢,也是加強警方戰斗力的根本保證。本文主要論述無人機帶給警方處置各類情況的積極作用和變化,提出在各類處警環境中的應用和解決方案。

  公安部門維護人民群眾的生命財產安全和社會法制與安定,首先就是要對各類案件和突發情況做出高速高效的反應。無論是遏阻犯罪、搶救生命、還是及時追逃,減少和挽回人民群眾的損失,爭分奪秒都是關鍵;然而,即便在通信網絡發達、交通發達的現代社會,地理障礙和信息阻礙依然制約著警方提升效率。

  1、影響出警速度的因素:

  (1)交通堵塞和地形、天氣因素

  舉例而言,在10公里半徑范圍內出警,假設警用車輛在城鎮道路交通系統中直線行進速度為40-70km/h,那么,警車趕到10公里案發點的時間要超過10分鐘,如果在交通繁忙、堵塞、道路曲折的情況下,這個時間還要更久,而很多案發地點還在偏僻郊區,可能有山地、河流及不可預測的雨雪天氣影響出警速度。

  (2)報警人地址表述不詳

  報警人很有可能因為情況危急、心里緊張、不熟悉所處環境而無法清晰說明案發地點,耽誤出警和獲救時間。

  (3)警力不足、警員素質層次不一

  目前,我國警力和人口之比大約為萬分之十一,而國際上警力和人口之比約萬分之三十五左右,中國是一個警力非常薄弱的國家,然而,在缺乏足夠警力的同時,出警頻率卻在升高,由此可能形成惡性循環,導致警力不堪重負而出現報警不接警、接警不出警、出警不辦事的嚴重問題。

  研究顯示:案發后警察到達現場的時間少于3分鐘,有30%的犯罪嫌疑人在現場或現場附近被抓獲。在5-10分鐘時,現場抓獲率就會下降到17.8%。而中國的警力薄弱,在硬件設施上,很多地區也存在不足,面臨更加嚴峻的出警問題。

  (4)派出所分布不均

  作為公安機關的最基層組織,派出所的地理位置對人民警察的出警效率和服務能力至關重要,然而,由于地形地貌復雜和地處邊遠等不可抗拒的氣候、地理環境、經濟水平因素,派出所的分布和服務輻射范圍也都有客觀局限性。

  2、警用無人機的優勢和應用:

  警方做出反應抵達犯罪現場的時間是提升辦案效率的關鍵。而出警時間受到距離、交通、地理、天氣等空間環境因素影響和地面交通工具的局限,警用無人機的使用將能幫助警方有效解決這些問題。以高分通過公安部國家安全與警用電子產品質量檢測的紫燕無人直升機為例,最高時速145km/h,巡航速度110km/h,從起飛到距離10km外的案發地點僅需5分鐘,而且紫燕無人直升機能在-40℃到60℃的環境中,在高海拔、高濕、高鹽、大風(七級)和雨雪天氣等極端不利自然條件下順利執行任務。可見,在地面警力無法迅速抵達和反應的地區,無人直升機都能高速到達現場,執行對現場警情的偵查、拍攝、識別、跟蹤和一定程度的犯罪懾阻、抓捕任務,同時也能高速到達現場遂行救助任務,比如空投急需的藥物和補給、繩索和救生圈等。

  使用無人機,不僅可以大幅降低出警成本,可以及時執行大范圍的搜索和偵測任務,避免大規模警力的使用。比如在建筑或林木密集、夜晚和大霧等可見度低的環境中,可以迅速派出掛載紅外探測裝置的無人機搜索現場和定位,并對目標持續跟蹤監視,引導后續趕來的警員。

  目前,無人機平臺已經日趨成熟,而相關任務載荷也越來越豐富,在執行警務支援任務的時候,除了普通的光電探測設備,還有遠程喊話器、警笛警燈、探照燈、強光炫目裝置、催淚彈發射吊艙、煙幕彈、網槍、麻醉發射器、輕型武器吊艙、震爆彈等威懾和殺傷載荷。這些掛載裝置大大豐富和強化了無人機適應各種警情環境的能力,使無人機先鋒抵達案發地的同時具有一定的犯罪懾阻和打擊能力。

  3、無人機在警務工作中的多用途使用:

  (1)搜索救援

  2016年10月4日,新疆自治區阿勒泰地區民警終于找到此前在景區失蹤的廣東游客任安兒的尸體,而距離任安兒的朋友報案已經過去了一個多星期。當時阿勒泰地區大雪封山,天寒地凍,通信不暢,寸步難行,在地面上根本無法組織有力的搜索施救,導致任安兒無法獲得及時的救援。試想,如果當時喀納斯地區配備無人機掛載紅外吊艙進行空中搜索,任安兒及時獲救的概率將大大提升。

  在另外一個案例中:2016年2月19日,浙江浦江3名山間走失的兒童找到了,在距離他們失蹤三天三夜后幸運獲救。從16日下午發現3名兒童失聯,到19日10時20分左右孩子被找到,150多支救援隊在浙江省金華市浦江縣大畈鄉建光村周邊110多平方公里的大地上進行了7700多人次的搜救。在失蹤兒童疑似落水的錯誤判斷下,村里水庫的水放掉了一半,潛水員一次次下潛搜索,付出了極高的社會成本。如果從一開始就派出無人機24小時不間斷搜索,是否會迅速劃清、排除和縮小搜索區域?是否還需要這么多人力物力?是否能更快的找回失蹤的孩子們?

  (2)交通執法

  數據顯示,2016年全國共發生交通事故約177049起,造成大約51835人死亡,168285人受傷,平均每天約五百起交通事故。在如此頻繁的出警情況下,尤其是每年的小長假和春運,人口流動量爆發式增長,很多地方交警都在超負荷工作。加強道路巡查,尤其是高速公路的巡查和出警效率,減少違法違規行駛和超限超載,提高道路流通性,保障出行群眾的生命安全,在有限的警力和監察途徑上獲得新的窗口和服務能力增長點,可以依靠無人機帶來的空中支援。無人機速可快速反應、全天候出動,掛載多功能載荷直接參與喊話、取證、監督和施救,可以大大緩解交警出警壓力,疏通路況,減少交通違法現象。

  (3)森警巡查

  森林警察由于管轄區和服務范圍主要為山川林地,交通非常不便,機動性差,由于樹木和地形的阻礙,往往不能及時發現和追蹤違法事件,地處偏遠區域,接到報警,也不能及時趕赴案發地點,尤其在天氣條件不好的時候,無力在森林山地中追捕犯罪人員。森林區多發盜砍盜伐和盜獵,還有違法采礦等等隱蔽性違法事件,針對這些問題,依然可以通過無人機的大范圍巡查、監控和追蹤違法犯罪行為。

  (4)空中緝毒

  2015年,全國報告發生因濫用毒品導致暴力攻擊、自殺自殘、毒駕肇事等極端案件事件336起,查獲涉案吸毒人員349名;破獲吸毒人員引發的刑事案件17.4萬起,占刑事案件總數的14%。毒品犯罪已經越發嚴重威脅社會治安和群眾的生命財產安全,打擊毒品犯罪一直是最危險的職業,從制毒、藏毒、運毒到交易,整個過程都非常隱蔽。制造毒品往往在偏僻、人跡罕至的地方,毒品植株也多種植在林木茂盛、交通不便的山林,大宗交易和轉運也是選擇遠離郊區的地帶,由此,無人機空中偵查搜索便是一種更高效的手段。攜帶熱成像設備,可以發現隱蔽的生產活動,攜帶多光譜吊艙掃描獲取數據分析,可以發現毒品種植,超視距空中監視、取證和定位,更能為及時抓捕罪犯提供有力支持。

  (5)維和防暴

  據新聞報道:“自2016年3月進駐任務區以來,中國第四支赴利比里亞維和警察防暴隊承擔了利比里亞武裝巡邏、定點駐守、要人警衛、治安維護及處置突發事件等維和任務,先后出動警力16821人次,安全圓滿完成各類維和任務627批次,妥善處置群體性事件16起。”中國維和警察,為維護當地群眾的生命財產安全和社會重建,長期置身國家混亂、軍閥混戰、無政府狀態的陌生地域,常常與武裝犯罪分子、恐怖分子戰斗。利用無人機,可以大范圍巡邏和戰術偵查,掌控陌生地域的地面情況,對武裝突襲等危險犯罪活動進行預警,同時提供不間斷的可視情報信息輔助指揮決策。

  (6)反恐處突

  近年恐怖主義和分離主義不斷蔓延,威脅著邊疆穩定和國家安全,尤其是爆恐突發事件,容易造成大量無辜群眾的傷亡。回顧無人機的歷史,不難發現,無人機為軍事而生,更因反恐而出名,無人機由于其與生俱來的優勢,逐漸被越來越多的安全部門所接受。在反恐處突行動中使用無人機,可以避免人員傷亡,減少負面影響;無人機部署靈活方便,可以不受地形、天氣的影響全天候監視跟蹤,甚至殺傷,增加反恐處突的靈活性;增強了對暴恐的突發情況的態勢感知能力,和對恐怖分子的威懾力。最近,紫燕無人直升機就參與了新疆自治區公安和邊防部隊的測試,獲得一致好評。

  各類出警任務的偏重不同,比如航運警察、緝私警察、森林警察、鐵路警察、交通警察等管轄服務范圍廣,且對機動性有較高要求,經常需要大范圍巡邏和出警,搜索和跟蹤監視嫌疑人目標,并及時取證。無人機能針對不同警種警務,銜接其應用側重點,產生巨大作用。

  從上述無人機應用的范圍和方式上可以看出,要想使無人機發揮其價值,必須把無人機作為一個綜合系統來理解和使用。數架無人機、地面站、各種任務吊艙載荷、數據鏈、發射回收裝置五個部分組成一套完整的無人機系統,而無人直升機可能更簡單,不需要笨重的發射回收裝置。無人機的控制穩定性和飛行可靠性、發射和回收的安全與靈活性、有效載荷都關系到任務的順利進行,在獲得可靠的硬件支持后,怎樣把單獨的無人機系統獲取的信息融合進整個警用地理信息系統,是一個更加值得研究的方向,也是未來的發展趨勢。警用地理信息系統推動著公安機關執法服務的信息化,極大提升了警察出警和破案的效率,如果把無人機空中實時采集的信息數據鏈接、融入警用地理信息系統,那么就讓大部分地區的公安機關都獲得更透明的三維信息,在偵搜追捕罪犯和救助群眾的過程中,反應更加迅速。

  4、無人機的類型和警務工作:

  目前無人機主要分為:固定翼無人機、無人直升機、多旋翼無人飛行器、傾轉旋翼無人機和垂直起降固定翼無人機等,那么,哪一種無人機才最適合警方使用呢?

  (1) 固定翼無人機:

  固定翼無人機具有滯空時間長、飛行距離遠的特點,需要跑道和寬敞的降落場地,抗風性能較低、載荷不高,超低空飛行性能和可操縱性不高,不適應城鎮和山地、森林等障礙多的超低空飛行。在處置需要抵近目標和詳細偵查的警務行動時,固定翼無人機由于沒有懸停能力,無法長時間保持對目標的跟蹤監視。

  (2) 傾轉旋翼和垂直起降固定翼無人機:

  傾轉旋翼無人機和垂直起降固定翼無人只是解決了固定翼依賴起降場地的問題,有了垂直起降能力,但依然沒有良好的低空飛行性能和懸停性能,此外,也存在載荷太低、體積過大、無法快速反應的問題,并不適應地方公安機關處理突發情況的需要。

  (3) 多旋翼飛行器

  多旋翼飛行器,因其造價低廉、易于操控而由消費級航拍飛行器的身份迅速占領市場,飛進普通消費者的視野。但是,多旋翼具有與生俱來的缺陷,就是風場不穩,抗風能力和載荷、飛行速度、續航時間都比較低。

  (4) 無人直升機

  目前,無人直升機由使用動力的不同分為油動、電動和油電混和動力。油動機和油電混合動力直升機噪音和震動大,采購和維護成本都比較高,結構復雜、使用壽命短,在低溫和高海拔地區點火困難,操控性較差;再來看看電動直升機,操控性和機動性都很好,適應各種海拔和低溫環境,維護簡單,體積適中,使用壽命長,飛行安靜,更換電池簡單,抗風能力強,反應速度快等等。不難看出電動直升機具有更強的綜合能力和成本、運用優勢。面向警用行業的無人機發展方向應該是工業級飛行器,具備較高的載荷、抗風能力、續航時間、飛行速度、機動能力和快速反應時間,另外還應具有在高海拔、低溫高鹽等極端地理氣象環境中的高適應性,才能真正具備實戰能力,才能更加靈活的掛載不同任務載荷執行任務。綜合看來,無人直升機可以較好地在上述環境要求中完成任務。

  當然,每種類型的無人機都有自身優缺點,最重要的還是分析使用地域的整體環境和任務指向性選擇更合適的無人飛行器。

  無人機警用化的普及,能以極低的采購維護成本換來出警效率和服務能力的提升,使大部分地區的公安機關都能在有限預算約束下建立從二維平面到立體的三維管控,并且融入信息化的指揮決策系統,構筑包括動態數據信息要素、實時可視化信息要素、智能掃描分析的指揮決策平臺,打造更加透明的出警環境,使處置現場案件時更易切中要害,也避免浪費寶貴的警力。

  隨著無人機自動和智能化發展,操控無人機執行任務將更加簡單和人性化,風雨無阻的保持全天候的管控力和服務能力,是各地區公安機關都夢寐以求的目標,新技術的使用使這一切成為可能。

所屬類別: 行業動態

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