中文名：無人機智能交通
外文名：UAV Intelligent Transportation
目錄
背景概述
無人機相關(guān)概念
固定式監(jiān)控視頻探頭的局限性
無人機參與交通監(jiān)管
• 無人機用于交通流量控制
• 圖像處理
• 飛行控制系統(tǒng)
• 無人機地面站功能集成
• 無人機通信指揮車
背景概述
全球城市規(guī)模的迅猛發(fā)展，促使城市車輛增多、交通網(wǎng)絡(luò)日趨復(fù)雜、城際列車、高鐵等交通工具也得到了高速發(fā)展。在城市交通網(wǎng)為人們生活帶來便捷的同時，車多路繁的狀況亦給交通安全埋下了隱患，更是為交通控制和管理留下了更多的難題。
目前，現(xiàn)有交通監(jiān)控主要依賴于交警路面巡邏、定點攝像頭監(jiān)控等，所呈現(xiàn)的視角比較狹隘，圖像不夠清晰，當(dāng)事故現(xiàn)場周邊發(fā)生交通堵塞時，很難獲取到第一手現(xiàn)場的圖像資料，同時還存在著眾多的監(jiān)控漏洞及死角。如派遣載人直升飛機巡邏，每次出動僅機油消耗就需支付高昂的費用。昂貴的成本，大大削弱每日進行實時勘察的可能性；加上龐大的機身無法深入狹小街道上空進行拍攝或調(diào)查，更讓其可實施性幾乎為零。
無人機參與城市交通管理能夠發(fā)揮自己的專長和優(yōu)勢，幫助公安城市交管部門共同解決大中城市交通頑疾，不僅可以從宏觀上確保城市交通發(fā)展規(guī)劃貫徹落實，而且可以從微觀上進行實況監(jiān)視、交通流的調(diào)控，構(gòu)建水一陸一空立體交管，實現(xiàn)區(qū)域管控，確保交通暢通，應(yīng)對突發(fā)交通事件，實施緊急救援。
無人機相關(guān)概念
無人機是“無人駕駛空中飛行器”或“遙控駕駛飛行器”的簡稱。在軍事上可用于空中偵察與監(jiān)視、目標定位、誘餌、火力攻擊、戰(zhàn)損評估，以及電子對抗、通信中繼等。無人機可以集成高清攝影攝像裝置，系統(tǒng)主要包括：載機、飛控、陀螺云臺、視頻傳輸、地面站以及通話系統(tǒng)等，多旋翼無人機目前飛行高度一般在500米以內(nèi)，適合在各種復(fù)雜條件下拍攝傳輸高清影像。
固定式監(jiān)控視頻探頭的局限性
1. 覆蓋范圍有限；
2. 價格昂貴；
3. 只有非常小的區(qū)域（城市高速公路），涵蓋了像中央電視臺、VID等先進的交通監(jiān)控系統(tǒng)；
4. 農(nóng)村地區(qū)和城市地區(qū)二級公路不覆蓋；
5. 利用直升機對高速公路監(jiān)控對飛行員要求較高，且無法對實時數(shù)據(jù)進行處理。
無人機參與交通監(jiān)管
隨著機動車保有量的劇增和城市路網(wǎng)的不斷延伸，雖然交警部門不斷加大交通技術(shù)監(jiān)控設(shè)備投入，新增固定式交通技術(shù)監(jiān)控設(shè)備依然無法完全滿足交通監(jiān)管的需求。逐步完善電子監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，為道路交通管理和治安防范提供良好保障，無人機在智能交通監(jiān)管中能起到重要作用。
無人機用于交通流量控制
1. 利用無人機搭載的高清攝像機或者相機自動收集道路情況信息；
2. 利用無人機搭載的圖傳系統(tǒng)傳輸拍攝的視頻信號或者圖片信號；
3. 利用無人機的飛控系統(tǒng)實施自主飛行，實現(xiàn)智能監(jiān)控。
圖像處理
1. 高穩(wěn)定、高靈敏度圖傳電路設(shè)計，圖像穩(wěn)定、畫質(zhì)上乘，在建筑物密集的區(qū)域使用更具優(yōu)勢；
2. 3軸避震飛行云臺，可搭載可見光、紅外、等機載設(shè)備，云臺具有格軸穩(wěn)定和自動校正功能；
3. 搭載高清單反相機或者高清攝像機，拍攝圖像完美清晰。
飛行控制系統(tǒng)
無人機結(jié)合了GPS、6自由度慣性測量單元、磁場計、氣壓高度計等傳感器單元，優(yōu)化了高魯棒性H無窮算法以及專家系統(tǒng)等機器人控制的理論模型，提供了高穩(wěn)定性和可靠性的飛行控制核心模塊，使無人機系統(tǒng)成為全自動的空中作業(yè)平臺，多種飛行控制模式為在不同的環(huán)境下作業(yè)提供了可能，姿態(tài)模式下可保持精確的高度鎖定和平穩(wěn)的姿態(tài)平衡。
強化失控保護，無人機機在失去遙控信號的時候能夠自動懸停，超過10秒后，飛控系統(tǒng)會計算出返航的最佳路徑并指揮無人機返航，確保無人機安全返航。
精準懸停，即使在大風(fēng)天氣，懸停的精度也不會受到影響。
無人機地面站功能集成
集成GPS地理信息系統(tǒng)，控制無人機目標航點飛行和提高無人機飛行航線的精度。
在飛行中適時修改航線設(shè)置，在定位不好的情況下向地面站報警，并且在飛行途中定點懸停。
記錄遙測數(shù)據(jù)，顯示無人機飛行狀態(tài)（飛行里程、時間、高度、電壓、GPS狀況等信息）。
無人機通信指揮車
易瓦特自主研發(fā)的無人機通信指揮車利用各類車載設(shè)備可實現(xiàn)對無人機的遠距離監(jiān)控，加裝車載大功率的視頻接收機、伸縮天線、固定翼無人機彈射架、高精度RTK等裝置，能對無人機進行高效、移動的控制。
應(yīng)用范圍
1. 鐵路運輸：
鐵路建設(shè)里程長，沿線敏感信息多。目前鐵路采用人工踏勤方法，工作量巨大，同時，受自然災(zāi)害、地形、天氣等條件限制，特殊地段難以開展調(diào)查，造成工程驗收不完整、不準確等后果。
在進行鐵路選線、鐵路地址勘測、生態(tài)評價時，無人機具備3G網(wǎng)絡(luò)實時遠程視頻傳輸功能，可將無人機視頻影像實時傳輸至全球任何地點的手機終端或指揮中心，為鐵路建設(shè)提供大量數(shù)據(jù)來源，極大提高工作效率。無人機機身輕巧可靠，結(jié)構(gòu)緊湊、性能卓越，使用不受地理條件、環(huán)境條件限制，可在點多面廣、地點分散、現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜的鐵路及其沿線飛行。
在地面站輸入坐標后，無人機即通過地面控制站進入預(yù)定飛行軌道，可遠程將鐵路及其沿線的影像清晰回傳，及時發(fā)現(xiàn)危險隱患，保障通信設(shè)備的安全和信息的通暢，減輕日常人員巡視的工作量，提高勞動生產(chǎn)率，更好地為鐵路安全運輸生產(chǎn)服務(wù)。
2. 公路運輸：
公路運輸中，采用無人機系統(tǒng)，是智能交通建設(shè)中監(jiān)控的重要科技手段。無人機系統(tǒng)可實現(xiàn)對路面的實時監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)路面的交通事故，動態(tài)查處路面違停等各類交通違法行為，提高交警監(jiān)控管理效率，確保道路通暢。
相比傳統(tǒng)航攝方式，無人機測繪不僅能增強數(shù)據(jù)的精度，還能提高效率。無人機系統(tǒng)提供全新的公路交通監(jiān)控方式，搭載高清攝像機，對公路進行全程全方位拍攝，不僅能較好地滿足相關(guān)部門對于公路航拍資料的需求，還能為公路建設(shè)中的勘測、設(shè)計工作，提供強有力的技術(shù)保障。
2.1特大交通事故的現(xiàn)場勘查
傳統(tǒng)勘探手段耗時耗力，且面臨的危險性可能造成二次事故，往往會因為事故資料收集太慢錯過了最佳救援時間，而無人機機身輕巧可靠，結(jié)構(gòu)緊湊、性能卓越，使用不受地理條件、環(huán)境條件限制，可以深入各類復(fù)雜地區(qū)，迅速抵達事發(fā)現(xiàn)場，對出事地形、車輛受損情況、人員傷亡情況進行快速、全面勘察，提高勘探和救援工作的科學(xué)性和高效性。
2.2維護交通秩序
無人機具備3G網(wǎng)絡(luò)實時遠程視頻傳輸功能，圖像傳輸速度快，可將實時圖像回傳至交通指揮中心，以便交通指揮中心在第一時間獲取巡邏車輛和警員的部署狀態(tài)，從而能夠及時下達指揮命令，管理交通秩序，避免在重要時期、重大場合出現(xiàn)交通擁堵等狀況。一旦發(fā)現(xiàn)警情，指揮中心能快速定位，調(diào)配最近的巡邏警力，達到最快速處理，有效提高交通管理效率。
無人機飛抵擁堵現(xiàn)場，對擁堵原因、擁堵長度、擁堵車輛進行全局性、準確性的快速勘察，交通指揮中心根據(jù)無人機實時回傳的影像資料，快速合理準確地對擁堵路段進行疏導(dǎo)。
3. 水路運輸：
水路運輸是目前各主要運輸方式中興起最早、歷史最長的運輸方式。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，國內(nèi)各港口的吞吐量也日益增大，船舶大型化、專業(yè)化趨勢明顯的同時，水上污染的風(fēng)險也隨之而來。
目前水上運輸主要采用船舶巡航、空中固定翼飛機定期巡航、衛(wèi)星遙感監(jiān)控等傳統(tǒng)手段。與船舶巡航、空中固定翼飛機定期巡航、衛(wèi)星遙感監(jiān)控等傳統(tǒng)手段相比，無人機擁有成本低、造價小、實時性強等優(yōu)勢。
無人機具備防雨水功能：可在大雨、中雪天氣飛行，飛行過程中防水等級達到IPX4，不受海上多變天氣影響。
無人機具備高精度的機載GPS設(shè)備，可設(shè)定航線自動飛行。使用無人機定時定點監(jiān)控，對違規(guī)操作的船舶也會形成震懾作用。
4. 空中運輸
航空運輸業(yè)快速發(fā)展，對機場的安全管理提出了更高的要求。機場安全引起了各國政府的高度重視和國際社會的極大關(guān)注。 機場，特別是大中型航空樞紐機場就像一座獨立的“城池”，地域大、飛行區(qū)大、候機樓大、客貨流量大、飛機起降量大，如僅靠人工進行安全監(jiān)測與管理很難奏效，必須借助先進的技術(shù)防范手段，做到早發(fā)現(xiàn)、早制止，把不安全因素消滅在萌芽狀態(tài)。
落客區(qū)是機場的重點監(jiān)控區(qū)域。該區(qū)域行人和機動車較多，容易發(fā)生交通糾紛和交通事故。使用無人機巡航監(jiān)測，可發(fā)現(xiàn)普通視頻監(jiān)控?zé)o法監(jiān)測的區(qū)域，通過無人機3G網(wǎng)絡(luò)實時遠程視頻傳輸功能，可以實現(xiàn)實時監(jiān)測，有效防止司機違法營運等行為，大幅改善乘客排隊候車秩序，及時查找乘客丟失行李等。
由于機場飛行區(qū)域大，飛機著陸后發(fā)生事故搜救為較困難，無人機最大飛行高度2,000米，飛行半徑5公里，單程任務(wù)距離10公里，飛行速度80公里/小時，特別適合在大面積的搜救范圍開展巡航搜救工作。
優(yōu)勢
居高臨下一一無人機可以鳥瞰地面車流實況，有利于交管部門掌握全局，通盤指揮和正確疏導(dǎo)。與載人通用飛機、載人直升機相比，無人機可以飛得更低，更接近肇事車輛和人員，觀察得更加清楚。
大范圍 一與出動多輛警車執(zhí)行任務(wù)相比較，無人機可以低空飛行、路徑短、速度快、變換視角靈活、活動范圍大，有利于交通管理部門快速、高效地控制局面。
長留空一一與載人通用飛機、載人直升機相比，無人機的留空時間長，可以進行長時間的城市交通巡邏飛行，這對鎖定目標區(qū)域時無人機承擔(dān)長時間的搜尋任務(wù)非常適合。
高效率一一無人機的地勤和機務(wù)準備時間短，可隨時出動，與載人通用飛機、載人直升機，或其他交通工具相比，具有低投入、高效益的特點。
低風(fēng)險一一在參與城市交通管理過程中，無人機能夠在災(zāi)害天氣或者受污染的環(huán)境下執(zhí)行高危險性的任務(wù)等。實踐表明，無人機在沙塵暴探測，化學(xué)品污染、放射性污染監(jiān)測方面，確實具有比載人通用飛機、載人直升機，或其他交通工具無可比擬的優(yōu)勢。
航聯(lián)網(wǎng)——與其他傳統(tǒng)飛行器比較，航聯(lián)網(wǎng)使得無人機可以在線使用。無人機在選擇應(yīng)用軟件和系統(tǒng)后，發(fā)揮出“一架抵多架”的功能；航聯(lián)網(wǎng)使無人機系統(tǒng)集成度 高、智能化高、綜合效率高；航聯(lián)網(wǎng)為無人機標準化、通用化、系列化設(shè)計留有空間，能夠根據(jù)需要進行升級，提高品質(zhì)，增加功能；航聯(lián)網(wǎng)使無人機多用途平臺安 穩(wěn)性好、實用性強；航聯(lián)網(wǎng)使得無人機達到“綠色低碳一環(huán)保”標準，并引領(lǐng)航空科技進步。
以少替多一一無人機在參與城市交通管理中能夠以較少的架數(shù)代替較多的地面警力完成同樣的任務(wù)，有助于節(jié)省人力和降低勤務(wù)成本。
機動靈活——在參與城市交通管理中無人機既能夠飛行在高速道路和橋梁道路之上，又能穿行在高樓大廈之間，甚至可以穿過隧道進行事故現(xiàn)場的勘查和取證，表現(xiàn)出特有的靈活性和機動性。
應(yīng)急救援一一在遇到地震、洪災(zāi)、海嘯、暴雪等自然災(zāi)害時，地面交通全部癱瘓，有人駕駛飛機和直升機進入存在危險，無人機可以立即出動，深入現(xiàn)場觀察實況，投入航拍，搜索人員、建立通信中繼，空投急救藥品搶救傷員。
治安防范——無人機在參與城市交通管理時，既能對肇事逃逸車輛緊追不合取證，又能對肇事逃逸者預(yù)先警告，然后擇機應(yīng)對，采用施放催淚瓦斯、投射捕捉器等手段。
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