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【科普贴】警用无人机技术的应用与研究——警用

2017-03-15

无人机技术发展早期,因其在复杂和危险环境中执行作战任务的高生存能力、隐蔽性和持续性,主要应用于军事领域,用以代替士兵深入复杂危险的战场环境,获取对敌方目标信息要素和火力的侦查,并引导己方的军力投送和火力覆盖,甚至直接提供火力支援。在这一发展过程中,无人机相对于载人飞行器,其效费比、载重、速度、航程、结构、持续作战时间和环境适应能力等优势被不断发掘,并走向军民结合,惠及大众和行业应用。

公安部门近年来也开始加速普及和装备无人机用于巡视执法和反恐处突,极大提升了反应速度和办案效率。新技术的使用不仅仅是社会生产活动的必然趋势,也是加强警方战斗力的根本保证。本文主要论述无人机带给警方处置各类情况的积极作用和变化,提出在各类处警环境中的应用和解决方案。

公安部门维护人民群众的生命财产安全和社会法制与安定,首先就是要对各类案件和突发情况做出高速高效的反应。无论是遏阻犯罪、抢救生命、还是及时追逃,减少和挽回人民群众的损失,争分夺秒都是关键;然而,即便在通信网络发达、交通发达的现代社会,地理障碍和信息阻碍依然制约着警方提升效率。

  1. 影响出警速度的因素:
    1. 交通堵塞和地形、天气因素

      举例而言,在10公里半径范围内出警,假设警用车辆在城镇道路交通系统中直线行进速度为40-70km/h,那么,警车赶到10公里案发点的时间要超过10分钟,如果在交通繁忙、堵塞、道路曲折的情况下,这个时间还要更久,而很多案发地点还在偏僻郊区,可能有山地、河流及不可预测的雨雪天气影响出警速度。

    2. 报警人地址表述不详

      报警人很有可能因为情况危急、心里紧张、不熟悉所处环境而无法清晰说明案发地点,耽误出警和获救时间。

    3. 警力不足、警员素质层次不一

      目前,我国警力和人口之比大约为万分之十一,而国际上警力和人口之比约万分之三十五左右,中国是一个警力非常薄弱的国家,然而,在缺乏足够警力的同时,出警频率却在升高,由此可能形成恶性循环,导致警力不堪重负而出现报警不接警、接警不出警、出警不办事的严重问题。

      研究显示:案发后警察到达现场的时间少于3分钟,有30%的犯罪嫌疑人在现场或现场附近被抓获。在5-10分钟时,现场抓获率就会下降到17.8%。而中国的警力薄弱,在硬件设施上,很多地区也存在不足,面临更加严峻的出警问题。

    4. 派出所分布不均

      作为公安机关的最基层组织,派出所的地理位置对人民警察的出警效率和服务能力至关重要,然而,由于地形地貌复杂和地处边远等不可抗拒的气候、地理环境、经济水平因素,派出所的分布和服务辐射范围也都有客观局限性。

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  2. 警用无人机的优势:

    警方做出反应抵达犯罪现场的时间是提升办案效率的关键。而出警时间受到距离、交通、地理、天气等空间环境因素影响和地面交通工具的局限,警用无人机的使用将能帮助警方有效解决这些问题。以高分通过公安部国家安全与警用电子产品质量检测的紫燕无人直升机为例,最高时速145km/h,巡航速度110km/h,从起飞到距离10km外的案发地点仅需5分钟,而且紫燕无人直升机能在-40℃到60℃的环境中,在高海拔、高湿、高盐、大风(七级)和雨雪天气等极端不利自然条件下顺利执行任务。可见,在地面警力无法迅速抵达和反应的地区,无人直升机都能高速到达现场,执行对现场警情的侦查、拍摄、识别、跟踪和一定程度的犯罪慑阻、抓捕任务,同时也能高速到达现场遂行救助任务,比如空投急需的药物和补给、绳索和救生圈等。

    使用无人机,不仅可以大幅降低出警成本,可以及时执行大范围的搜索和侦测任务,避免大规模警力的使用。比如在建筑或林木密集、夜晚和大雾等可见度低的环境中,可以迅速派出挂载红外探测装置的无人机搜索现场和定位,并对目标持续跟踪监视,引导后续赶来的警员。

    目前,无人机平台已经日趋成熟,而相关任务载荷也越来越丰富,在执行警务支援任务的时候,除了普通的光电探测设备,还有远程喊话器、警笛警灯、探照灯、强光炫目装置、催泪弹发射吊舱、烟幕弹、网枪、麻醉发射器、轻型武器吊舱、震爆弹等威慑和杀伤载荷。这些挂载装置大大丰富和强化了无人机适应各种警情环境的能力,使无人机先锋抵达案发地的同时具有一定的犯罪慑阻和打击能力。

  3. 警用无人机的应用:
    1. 搜索救援

      2016年10月4日,新疆自治区阿勒泰地区民警终于找到此前在景区失踪的广东游客任安儿的尸体,而距离任安儿的朋友报案已经过去了一个多星期。当时阿勒泰地区大雪封山,天寒地冻,通信不畅,寸步难行,在地面上根本无法组织有力的搜索施救,导致任安儿无法获得及时的救援。试想,如果当时喀纳斯地区配备无人机挂载红外吊舱进行空中搜索,任安儿及时获救的概率将大大提升。

      在另外一个案例中:2016年2月19日,浙江浦江3名山间走失的儿童找到了,在距离他们失踪三天三夜后幸运获救。从16日下午发现3名儿童失联,到19日10时20分左右孩子被找到,150多支救援队在浙江省金华市浦江县大畈乡建光村周边110多平方公里的大地上进行了7700多人次的搜救。在失踪儿童疑似落水的错误判断下,村里水库的水放掉了一半,潜水员一次次下潜搜索,付出了极高的社会成本。如果从一开始就派出无人机24小时不间断搜索,是否会迅速划清、排除和缩小搜索区域?是否还需要这么多人力物力?是否能更快的找回失踪的孩子们?

    2. 交通执法

      数据显示,2016年全国共发生交通事故约177049起,造成大约51835人死亡,168285人受伤,平均每天约五百起交通事故。在如此频繁的出警情况下,尤其是每年的小长假和春运,人口流动量爆发式增长,很多地方交警都在超负荷工作。加强道路巡查,尤其是高速公路的巡查和出警效率,减少违法违规行驶和超限超载,提高道路流通性,保障出行群众的生命安全,在有限的警力和监察途径上获得新的窗口和服务能力增长点,可以依靠无人机带来的空中支援。无人机速可快速反应、全天候出动,挂载多功能载荷直接参与喊话、取证、监督和施救,可以大大缓解交警出警压力,疏通路况,减少交通违法现象。

    3. 森警巡查

      森林警察由于管辖区和服务范围主要为山川林地,交通非常不便,机动性差,由于树木和地形的阻碍,往往不能及时发现和追踪违法事件,地处偏远区域,接到报警,也不能及时赶赴案发地点,尤其在天气条件不好的时候,无力在森林山地中追捕犯罪人员。森林区多发盗砍盗伐和盗猎,还有违法采矿等等隐蔽性违法事件,针对这些问题,依然可以通过无人机的大范围巡查、监控和追踪违法犯罪行为。

    4. 空中缉毒

      2015年,全国报告发生因滥用毒品导致暴力攻击、自杀自残、毒驾肇事等极端案件事件336起,查获涉案吸毒人员349名;破获吸毒人员引发的刑事案件17.4万起,占刑事案件总数的14%。毒品犯罪已经越发严重威胁社会治安和群众的生命财产安全,打击毒品犯罪一直是最危险的职业,从制毒、藏毒、运毒到交易,整个过程都非常隐蔽。制造毒品往往在偏僻、人迹罕至的地方,毒品植株也多种植在林木茂盛、交通不便的山林,大宗交易和转运也是选择远离郊区的地带,由此,无人机空中侦查搜索便是一种更高效的手段。携带热成像设备,可以发现隐蔽的生产活动,携带多光谱吊舱扫描获取数据分析,可以发现毒品种植,超视距空中监视、取证和定位,更能为及时抓捕罪犯提供有力支持。

    5. 维和防暴

      据新闻报道:“自2016年3月进驻任务区以来,中国第四支赴利比里亚维和警察防暴队承担了利比里亚武装巡逻、定点驻守、要人警卫、治安维护及处置突发事件等维和任务,先后出动警力16821人次,安全圆满完成各类维和任务627批次,妥善处置群体性事件16起。”中国维和警察,为维护当地群众的生命财产安全和社会重建,长期置身国家混乱、军阀混战、无政府状态的陌生地域,常常与武装犯罪分子、恐怖分子战斗。利用无人机,可以大范围巡逻和战术侦查,掌控陌生地域的地面情况,对武装突袭等危险犯罪活动进行预警,同时提供不间断的可视情报信息辅助指挥决策。

    6. 反恐处突

      近年恐怖主义和分离主义不断蔓延,威胁着边疆稳定和国家安全,尤其是爆恐突发事件,容易造成大量无辜群众的伤亡。回顾无人机的历史,不难发现,无人机为军事而生,更因反恐而出名,无人机由于其与生俱来的优势,逐渐被越来越多的安全部门所接受。在反恐处突行动中使用无人机,可以避免人员伤亡,减少负面影响;无人机部署灵活方便,可以不受地形、天气的影响全天候监视跟踪,甚至杀伤,增加反恐处突的灵活性;增强了对暴恐的突发情况的态势感知能力,和对恐怖分子的威慑力。最近,紫燕无人直升机就参与了新疆自治区公安和边防部队的测试,获得一致好评。

      各类出警任务的偏重不同,比如航运警察、缉私警察、森林警察、铁路警察、交通警察等管辖服务范围广,且对机动性有较高要求,经常需要大范围巡逻和出警,搜索和跟踪监视嫌疑人目标,并及时取证。无人机能针对不同警种警务,衔接其应用侧重点,产生巨大作用。

      从上述无人机应用的范围和方式上可以看出,要想使无人机发挥其价值,必须把无人机作为一个综合系统来理解和使用。数架无人机、地面站、各种任务吊舱载荷、数据链、发射回收装置五个部分组成一套完整的无人机系统,而无人直升机可能更简单,不需要笨重的发射回收装置。无人机的控制稳定性和飞行可靠性、发射和回收的安全与灵活性、有效载荷都关系到任务的顺利进行,在获得可靠的硬件支持后,怎样把单独的无人机系统获取的信息融合进整个警用地理信息系统,是一个更加值得研究的方向,也是未来的发展趋势。警用地理信息系统推动着公安机关执法服务的信息化,极大提升了警察出警和破案的效率,如果把无人机空中实时采集的信息数据链接、融入警用地理信息系统,那么就让大部分地区的公安机关都获得更透明的三维信息,在侦搜追捕罪犯和救助群众的过程中,反应更加迅速。

  4. 无人机的类型和警务工作:

    目前无人机主要分为:固定翼无人机、无人直升机、多旋翼无人飞行器、倾转旋翼无人机和垂直起降固定翼无人机等,那么,哪一种无人机才最适合警方使用呢?

    1. 固定翼无人机:

      固定翼无人机具有滞空时间长、飞行距离远的特点,需要跑道和宽敞的降落场地,抗风性能较低、载荷不高,超低空飞行性能和可操纵性不高,不适应城镇和山地、森林等障碍多的超低空飞行。在处置需要抵近目标和详细侦查的警务行动时,固定翼无人机由于没有悬停能力,无法长时间保持对目标的跟踪监视。

    2. 倾转旋翼和垂直起降固定翼无人机:

      倾转旋翼无人机和垂直起降固定翼无人只是解决了固定翼依赖起降场地的问题,有了垂直起降能力,但依然没有良好的低空飞行性能和悬停性能,此外,也存在载荷太低、体积过大、无法快速反应的问题,并不适应地方公安机关处理突发情况的需要。

    3. 多旋翼飞行器

      多旋翼飞行器,因其造价低廉、易于操控而由消费级航拍飞行器的身份迅速占领市场,飞进普通消费者的视野。但是,多旋翼具有与生俱来的缺陷,就是风场不稳,抗风能力和载荷、飞行速度、续航时间都比较低。

    4. 无人直升机

      目前,无人直升机由使用动力的不同分为油动、电动和油电混和动力。油动机和油电混合动力直升机噪音和震动大,采购和维护成本都比较高,结构复杂、使用寿命短,在低温和高海拔地区点火困难,操控性较差;再来看看电动直升机,操控性和机动性都很好,适应各种海拔和低温环境,维护简单,体积适中,使用寿命长,飞行安静,更换电池简单,抗风能力强,反应速度快等等。不难看出电动直升机具有更强的综合能力和成本、运用优势。面向警用行业的无人机发展方向应该是工业级飞行器,具备较高的载荷、抗风能力、续航时间、飞行速度、机动能力和快速反应时间,另外还应具有在高海拔、低温高盐等极端地理气象环境中的高适应性,才能真正具备实战能力,才能更加灵活的挂载不同任务载荷执行任务。综合看来,无人直升机可以较好地在上述环境要求中完成任务。

      当然,每种类型的无人机都有自身优缺点,最重要的还是分析使用地域的整体环境和任务指向性选择更合适的无人飞行器。

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结语

无人机警用化的普及,能以极低的采购维护成本换来出警效率和服务能力的提升,使大部分地区的公安机关都能在有限预算约束下建立从二维平面到立体的三维管控,并且融入信息化的指挥决策系统,构筑包括动态数据信息要素、实时可视化信息要素、智能扫描分析的指挥决策平台,打造更加透明的出警环境,使处置现场案件时更易切中要害,也避免浪费宝贵的警力。

随着无人机自动和智能化发展,操控无人机执行任务将更加简单和人性化,风雨无阻的保持全天候的管控力和服务能力,是各地区公安机关都梦寐以求的目标,新技术的使用使这一切成为可能。

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