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无人机在搜救领域的应用

一、山地搜救

(一)需求分析

山地救援队的主要任务是在山区搜寻解救失踪受困人员。尤其是针对爱好户外运动的驴友,成立山地救援队已经成为大型风景旅游区保障游客人身安全必备的救援措施。山地救援受地形的限制,人工搜寻十分困难,通信联络无法保障,施救措施受到制约。无人机山地救援的应用为山地救援提供了保障力。


(二)解决方案

山地无人机救援队组成

1.主要职责

配属各类山地救援组织,承担无人机救援保障任务(见图9-2)。

图9-2无人机山地搜索救援

2.无人机系统组成

无人机系统包括以下几个部分:多旋翼无人机;FPV超视距遥控装置;图传地面站;可见光或红外相机、通信中继和投放装置等三种可更换吊舱;无人机动力电池组;无人机操控夜视设备。

3.设备组成

一台可车载运输的发电机;一辆紧急救援车。

山地无人机救援程序

1.协调无人机保障任务

无人机救援队抵达山地救援现场,队长与所配属的救援组织进行协调,分配无人机救援任务,建立合作通信方式。

2.作业前准备

根据分配的无人机救援任务,尽量选择救援车可到达,有电源的地方作为基础起降点,在救援车无法到达的救援现场,应徒步携带无人机及吊舱和电池,选择适合的起降点;组装无人机及相应吊舱;根据救援现场情况拟定各种救援作业模式的航迹规划;确定无人机驾驶员、任务载荷操控员和作业保障岗位的分工。

3.救援作业

根据无人机救援航迹规划,无人机驾驶员操控无人机按规划航线飞行,并负责无人机飞行安全;任务载荷操控员与无人机驾驶员密切配合,操作无人机任务载荷获取各种救援作业信息。

救援现场监视

1.救援目标搜寻

使用一架无人机,携带可见光和红外相机,在救援现场上空100米以下,起降点2千米半径范围内,采取FPV超视距飞行的方式,贴近地面对救援目标进行搜寻,拍摄救援搜索影像,并实时将图像传输至地面站。航行时间达30分钟以上(见图9-3)。使用另一架无人机,携带通信中继吊舱,在起降点上空100米以下悬停,保障监视无人机的数据链路畅通。

图9-3无人机救援指挥系统

2.救援通信保障

使用一架无人机,携带通信中继吊舱,在救援现场上空100米以下,起降点5千米半径范围内,采取定点悬停或者固定航线飞行的方式,建立空基通信中继站,为所配属的山地救援组织成员提供通信保障。航行时间达30分钟以上。必要时使用另一架无人机,携带通信中继吊舱,在起降点上空100米以下悬停,避免地形的遮挡,扩大通信覆盖范围。

3.救援器材投放

使用一架无人机,携带救援器材,在救援现场上空100米以下,起降点2千米半径范围内,无人机采取超视距飞行的方式,向定点救援目标投放救援器材。航行时间达30分钟以上。

最为实用的救援是无人机携带救援缆索引绳,在50米半径范围内,采取目视飞行的方式,投放给无法接触到的受困人员,受困人员将救援缆索拉过去,建立救生索道。必要时使用另一架无人机配合投放作业,或者分别进行投放作业。

4.夜间作业

无人机配备夜视设备(见图9-4),在夜间完成各种救援作业。

图9-4无人机配备夜视设备

作业保障

根据无人机救援任务要求,作业保障人员负责与山地救援组织的协调,无人机航迹的观察,无人机电池充电等工作。

救援任务结束

接到所配属山地救援组织结束任务的指示后,无人机救援队应清点人员整理装备,恢复基础起降点原有设施,撤离救援现场。


(三)应用案例

2019年11月,广西省桂林市七星区应急、公安、消防等部门,调用6台各类型无人机,成功将一名被困陡峭山顶的男子救下。此次救援行动,是桂林首例大规模运用无人机成功实施救援案例,为以后类似的救援行动积累了经验。桂林临桂区人梁某用了近10个小时,爬到位于七星区的人窝岭山顶采集野生蜂蜜。因山体陡峭,梁某无法下山,在山顶被困了一夜,无奈报警求救。次日凌晨,消防队及派出所等单位,组织消防救援官兵,联系两家桂林本地无人机企业展开现场救援。

无人机技术人员操控无人机,仅用数分钟就找到了被困山顶的梁某,并获取了精准座标。通过无人机影像,山下救援人员可清晰观测到梁某的状态。技术人员用无人机给梁某抛投饮用水和食物,并用无人机喊话器安抚他。救援人员发现,如果沿着梁某上山的路线救援,到达山顶约10小时。为了尽快救梁某脱离险境,只能找一条最快的捷径。关键时刻,技术人员用无人机,迅速给消防官兵规划出最近的搜救线路。指挥部按照该线路指引,绕山背后开展搜救。该公司技术人员则用自主研发的、能24小时驻空的系留无人机,对消防官兵搜救线路进行直播式精确观测与引导。当天中午,消防官兵顺利到达山顶,找到被困的梁某,成功将其救下。


二、海上搜救

(一)需求分析

中国是海洋和航运大国,水上安全是我国安全应急体系的重要组成部分,面对辖区广阔的海域,仅仅靠船舶进行海上搜寻难以达到理想的辖区搜寻率和效率。相对于人力的搜救,无人机在海上救援中优势很明显,不仅可以缩短整体搜救时间,还可以减少因为出海而带来的人员安全问题和风险;而且无人机能够持续不间断地进行跟踪监测,并且通过远程遥感平台第一时间将信息发送给救援中心(见图9-5)。

图9-5无人机海上救援

(二)解决方案

搜索定位

无人机搜索技术巧妙地将射频技术和人身定位搜索相结合,实现了远距离搜救。这一搜索系统主要由无人机、高清相机、定位搜救器、信标、探测器和地面站六部分构成。其中信标是关键的一环,该搜寻定位系统在海域搜救的应用需在船员的救生设备中配备信标装置。无人机在搜救过程中,装载的相关设备可以在15千米范围内激活信标,发送事故船员信息,并且可以快速地进行卫星定位(见图9-6)。

图9-6无人机海上搜救

远距离的视频传输

科学不断进步的今天,视频的远距离传输技术已逐渐成熟,其传输信道的抗干扰能力也有了很大的提升。例如无人机搭载的电子设备能够进行拍摄,通过深度学习神经网络和图像处理技术,从动态视频和静态图像中把目标识别出来,时时向地面传播相关图像信息,使得相关人员可以及时制定出合理的搜救措施,提高搜救效率和成功率。

投放食物及医疗设备

海上船只等一旦发生意外,搜救巡逻舰很难准确地找到这类救生配置简要的船只,这样无疑会大大降低搜救率。再者,海上环境复杂,遇险人员可能随时会有生命危险,面临饥饿过度和受伤等问题。这时无人机搜救的应用就非常重要。此时,无人机可根据自身搭载的搜索系统进行遇险人员的搜索,并且可搭载必要的食物、淡水和医疗设备,从而使无人机搜救效率大大提升(见图9-7)。

图9-7无人机海上投放救援物品

(三)应用案例

世界上首例无人机海上救援案例发生在澳大利亚,遇险的是两名少年,分别为15岁和17岁。2018年,他们在海上游泳时,受困在3米高的巨浪中。救生员在岸边立即取出无人机,操控无人机飞往受困海域,根据定位,精准投放救援设备,两名溺水少年抓住无人飞机投递的救助设备,游回海边,死里逃生。



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