沃达航空—复合翼/固定翼无人机在行业的应用

来源：河南沃达航空无人机培训中心 时间：2019-05-13

　　一．复合翼/固定翼无人机的特点：

　　复合翼无人机又称垂直起降（VTOL）固定翼无人机，既具备多旋翼垂直起降的优点，不需要跑道就可以起降，同时又具备固定翼的长续航、低噪音、可滑翔等优势，适合行业的多个领域。

　　复合翼无人机必须具备垂直方向的多个电机，气动效率低于固定翼，导致续航时间会大幅低于固定翼无人机。一般来说，电池驱动的7-8kg左右的复合翼无人机续航大概在70-90分钟左右，而同等重量的电动固定翼无人机续航约在180~200分钟。

　　复合翼/固定翼无人机的飞行速度较快，一般可达20米/秒，可在较短的时间到达辖区内指定位置，同时具备较长的滞空时间，因此可以固定部署于局、派出所等楼顶，通讯数据链可覆盖30km半径的活动范围，参考军用无人机的操作模式，操作人员在室内用触屏计算机操作指挥。

　　由于部署地点固定，本辖区内的地形、高层、禁飞区等约束信息均已提前录入，无人机可以动态按约束信息进行规避，绕开高楼、禁飞区，在短的时间内到达目标点，并对目标区域进行盘旋，并通过30倍变焦光电吊舱对目标区域进行跟踪监视。一般飞行在距离地面120~300米的高度，在这个高度下，既能获得大的监控视野，又能确保变焦后能看得清地面细节。无人机的重量在7-8kg左右，具备较大的机翼面积，即使出现意外，由于本身的气动外形，可以滑翔到安全区域，避免对市区的地面目标造成伤害。

　　二．复合翼/固定翼无人机的警用场景：

　　从复合翼/固定翼无人机的特性出发，重点考虑提高工作的绩效和改善民警工作条件以减少牺牲两个角度，大致可应用于以下四个方面：

　　1．重点区域、条带（公路、水路）亮灯巡逻：

　　一些恶性案件会导致社会舆情集中关注，给当地警方带来较大压力，警方经过调研后，确定了6方面措施，包括加强巡逻防控力度，增派警车警力，针对重点时间段以汽车巡、摩托车巡、徒步巡等多元化模式开展巡逻防控等等.

　　复合翼/固定翼无人机可以解决警力不足和巡逻任务繁重之间的矛盾，通过无人机高频率大面积亮灯巡逻，以及配合日常宣传，重点突出无人机的高倍率变焦特性和巡逻频度，营造警察在身边的宣传氛围，形成天网恢恢的威慑态势，降低案发率。特别是夜间，对于重点路段的警示巡逻密度越大，对降低案发率越有效。在无人机上的光电吊舱上装载探照激光器，对地面照射巡逻，起到“警察就在头顶”的威慑作用。

　　配合天网工程、雪亮工程，辖区内地面布满无死角的监控，而复合翼/固定翼无人机则是所有监控的制高点，在巡查过程中发现异常，可以随时暂停前行，切换为盘旋观察，警情解除后又继续按线路继续巡逻。

　　固定翼/复合翼无人机的飞行速度一般在20米/秒上下，如果不考虑垂直起降的复合翼，电动固定翼的续航时间一般在3小时以上，按间距300米的地毯式网格巡逻，单次也可巡逻超过60平方公里的范围；对于小面积区域，如3平方公里的公园之类，每10分钟就可以地毯式巡逻一遍，起到巡逻与威慑的双重作用。

　　2．空中监视指挥：

　　当发生重点警情时（如群体事件、严重刑事案件、爆炸等危害公共安全事故、扬言自杀跳楼等），复合翼/固定翼无人机可以从部署地迅速飞抵目标区域，操作人员在地图上根据接警指令（如某十字路口发生汽车爆燃，需附近警力支持），在PAD上的地图上实施触碰指点，无人机即可从部署地自动飞抵指定区域，并控制吊舱对准地面，将实时视频转播到指挥网络，广播到所有指挥人员及地面警力，全程提供空中视角的情报支持，便于指挥决策与减少牺牲。

　　和多旋翼无人机不同的是，复合翼/固定翼的滞空时间长，由部署地局远程直接操作，不需要现场人员保障，也不影响和干扰现场工作。此外，还可以应用于指挥员空中观察盘查设卡等卡点情况，检查警力布点状态，远程掌握现场情况，便于作出各项决策。

　　3．空中蹲点：

　　蹲点抓捕与工作是既艰苦又危险的工作，其特点决定了常常工作在半夜，且持续时间长、危险性高、突发性强，对民警的安全与健康都有很大威胁。

　　复合翼/固定翼由于噪音极低，需要隐蔽时在150米高度几乎听不见任何噪音，再以200米左右的半径盘旋，对蹲点监视区域的大范围全局都可以很好的隐蔽侦察，并可以根据目标的移动进行监视区域的调整，地面目标完全无法察觉，警力可以隐蔽在较远地点，避免暴露。特别是电动固定翼无人机，续航3小时以上，两三个起降架次就可以持续一个通宵，具备很强的蹲点守侯能力，同时全程记录视频，对视频证据的搜集十分有效。


　　4．空中搜索救援、搜捕逃犯：

　　在人员失踪、驴友迷路失联等警情发生时，复合翼/固定翼无人机由于具备较快的飞行速度和较长的续航，适合对大范围区域进行地毯式搜索，通过光电吊舱中的红外载荷，搜寻救援失联人员。

　　由于提前加载了辖区内的数字高程模型（DEM），复合翼/固定翼无人机可以自动根据地形起伏调整飞行高度和飞行计划，避免撞山，让操作人员专注于视频搜索。

　　另外，在山地、村庄、森林、沙漠等区域搜捕逃犯时，可以长时间、大范围、持续性的进行空中搜捕，可以加强对现场情况的掌握，优化决策，避免牺牲。如果目标移动，还可以通过通信数据链将目标坐标发送到地面警力，接入网络进行广播，借助地图导航系统即可对目标进行追踪抓捕。

　　三．复合翼/固定翼无人机在警用落地的思考：

　　侦察无人机主要源自于军事应用。军用无人机，其遂行任务的决心，可以使用火工品发射和回收，由专门的编制（通常是团级）来操作和保障无人机；而警用无人机，本质上属于民用工业领域为了提率的一种替代手段，所以必须考虑其手段的代价和实用性，在效费比限定的条件下来操作。

　　固定翼在民用领域的发展从上世纪90年代末就开始探索，然而麻雀虽小五脏俱全，由于民用领域的技术成熟度不够，代价过高，一直无法成熟应用。一直到2006年左右随着民用自动驾驶仪的成熟，逐渐在航拍、摄影测量、测绘等领域开始大规模使用。但由于起降条件要求高，自动驾驶仪精度不足以支撑自主起降，一直对操作人员（俗称飞手）有较高的操作技术要求，甚至直到近部警航办组织的警用无人驾驶航空器培训班，仍然以对固定翼飞机的遥控操作为主要培训内容。

　　自2012年以来，多旋翼无人机的蓬勃发展，拉动了飞控、云台、图像传输等技术的发展，高精度差分GPS等各项技术成本大幅下降，技术的成熟化，将应用推到了爆点。到今天，多旋翼无人机在警用领域已经有大量应用，而复合翼/固定翼无人机由于其续航和飞行速度的优势，更将弥补多旋翼的不足，在更多应用场景发挥作用。

　　1．租和买的关系：

　　各地系统在警用无人驾驶航空器的探索和使用水平有较大差异。在广东、江苏、上海等经济发达地区，警用无人驾驶航空器已经大量应用于日常警务，某些地区应用水平已经很高。同时，在西部、东北等地，警用无人驾驶航空器还属于初期探索阶段。

　　因此，针对不同的区域有不同的使用策略。在初期探索阶段的地区，持有警航办警用无人驾驶航空器执照人员还不齐备、培训还较欠缺的初期，为降低风险，系统可以采取租用、购买结合的方式，避免培训、操作、安全等风险，直接租用无人机的巡查服务。如2017年12月20日发生在珠海凤凰山的火灾，当地十分关注，调研企业提供的无人机巡查服务，按照每天早晚各一次的指定航线进行空中巡查。

　　而在已经具备警航无人驾驶航空器较高应用水平的地区，则可以对无人机设备进行购置和自主使用，避免企业过多参与导致的信息外泄，并且可以提高使用效率。

　　2．使用的方向：

　　随着技术的发展，我们能够预见到无人机将越来越减少对人员的操作要求，操作人员只需要像美军无人机操作员一样，在办公室里对着平板计算机指指点点，即可运筹帷幄之中，决胜千里之外。

　　对于无人机的维护保养，初期阶段可以由一名辅警负责搬挪飞机及充电，在楼顶起降。预计2019年下半年，无人值守机场成熟后，可自动固定飞机以及自动更换电池。通过调度系统、无人值守机场，可以调度两架飞机重叠一段侦察时间，保持对目标区域24小时持续不间断的监视能力。由于无人值守机场的高度自动化，可以减少人员操作的要求，减少与飞机直接相关的机务培训，而将精力重点放在计算机操作培训。繁杂的机务、电池维护等，由无人机设备厂家按月上门维护即可。