城市智慧无人机巡防监测系统

一、概述：

目前市场上复合翼无人机技术已经取得了比较大的发展，机载数据链模式在良好的通讯情况下，可以实现30km大范围作业半径，但是在城区执行常态化巡检时，容易受到复炸的城市地貌环境影响和电磁干扰，所以很难充分发挥复合翼无人机的长续航、高机动的特性，单基站数据通信模式进行通信时，城区内可靠作业半径被压缩至10公里左右，已经不能满足常态化空中巡检的需要。

某勤务支队在启动无人机进行常态化城市空中巡查执勤任务初期，采用的就是单基站数据链通信模式，在支队办公楼顶起降无人机，基站天线海拔高度较低，同时受周边山体烦扰影响，正常300米的航空作业半径仅仅10公里范围，不能满足支队实现市区全域的巡检任务要求。

二、城市智慧无人机执勤要求

2.1、空中执勤时应保障覆盖范围大，在条件许可的情况下，应将城郊结合部全部覆盖，

一般地级市不应该少于900平方公里覆盖面积。

2.2、紧急情况时，无人机必须做到快速出警响应

（1）5公里范围内，5分钟内抵达现场，

（2）10公里范围内，9分钟内抵达现场，

（3）15公里范围内，13分钟内抵达现场，

2.3、超长持续监视能力，能够对城区15公里范围内目标实施不低于8小时的不间断持续监视能力，

2.4、具备高精度侦查能力

（1）空中可见光、红外热成像全局侦查能力；

（2）识别人员体貌特征的能力（300米航高）；

（3）辨识车牌的能力（120米航高）；

2.5、隐蔽能力，在满足侦查能力情况下，不被地面发现。

三、整体设计思路

3.1、采用增程漫游站方式拓宽延伸无人机作战半径，做到全城信息覆盖；

3.2、采用双机在线接力方式，通过精确掌控无人机动力电池存量，实现精准持续巡航，保障持续空中侦查能力；

3.3、配置成熟的可靠飞行平台，具有长续航、高机动性能，挂载30X可见光+红外热成像双光吊舱，满足昼夜侦查需要。

四、城市智慧无人机配置

4.1、增程漫游站说明：

v 根据城区管控要求，选择若干城区高层建筑物（设施）架设无人机专用漫游站（1.4G通信频段），用于实现空地两端信号链接；在指挥中心部署一套调度站，将漫游站、调度站一起接入专用网络实现数据联网。

v 调度站与地面PAD遥控器通过无线方式进行链接（840M通信频段），PAD遥控器使用自带WIFI与PC地面站进行链接（PC地面站可以将本地区地图提前下载缓存，正常使用时无需互联网接入）。

v 此方案中，无人机起降场地处留有一名专人负责无人机安检和起降，在指挥中心留有一名人员负责航线规划和无人机在线操控、跟踪、起飞等操作。另外，可以根据需要，将PAD遥控器外接HDMI转换器将视频信号导出，通过专用视频编码器接入视频专用网络，再在指挥中心大屏上集中展示。

4.2、增程漫游站拓扑图：

4.3、应用案例

以某支队应用为例，经过实地勘测，在市区两处高楼上增设两个漫游站，利用现有的天眼网络设施与支队调度站并网，实现无人机信号最大限度的覆盖，完全可以在一个起降架次内，由支队起飞就能实现300米航空作业的全城区视频巡检。

（1）双机接力保障持续侦查

  在全城实现无人机侦查增程漫游覆盖的前提下，可以通过配备两架同型号无人机互相交叉接力，轮流升空执勤，能够有效地保障空中侦查的持久性。

   在第一架无人机接近最长续航返航临界点时，第二架无人机提前完成起飞前的安检准备工作，接到起飞指令后，第二架无人机升空，第一架无人机返航，指挥中心切换至第二架无人机空中侦查画面。

   双机持久接力方案需要为无人机配备GWS-A模块，可以实时接收周边各类飞行器飞行趋势及威胁程度等信息，保障飞行环境安全可靠。

   持久续航需要对动力电池进行精准监控，应当全部配备自带BMS的智能电池，可监测当前剩余电量、当前电流、当前电压等运行数据，精准评估返航时间，让每一分钟都得到充分的利用的同时，做到两架无人机之间的无缝链接。

（2）复合翼无人机参数