李雅坤

摘要：本文基于當(dāng)今無人機應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴大，探討將其應(yīng)用于高速公路緊急救援中的可行性，為今后無人機在高速交通中的應(yīng)用提出了展望。在對無人機研究現(xiàn)狀和高速公路交警工作特點的調(diào)查基礎(chǔ)上，嘗試構(gòu)建無人機平臺與高速救援系統(tǒng)。從造型、功能等方面提出無人機平臺的設(shè)計要求，設(shè)計具體的高速公路無人機救援流程。

關(guān)鍵詞：無人機;高速公路;交通;救援

中國分類號：TB472 文獻標識碼：A

文章編碼：1672-7053（2018）07-0157-02

1 無人機的發(fā)展背景

現(xiàn)代社會科技產(chǎn)品的開發(fā)一直都是以軍用到民用的發(fā)展路線，無人機也是一樣。由于無人機本身所特有的優(yōu)勢特點，使得其在民用方面：城市管理、農(nóng)業(yè)監(jiān)測、環(huán)境保護、救災(zāi)救援及影視拍攝等也有廣泛的應(yīng)用空間。

1.1 社會背景

將無人機應(yīng)用于高速交通安全管理中有著非常重要的意義。從近些年來高速公路安全管理的有關(guān)數(shù)據(jù)可以看出，目前我國高速公路的交通相對擁擠，交通事故呈上升趨勢，因交通事故所引發(fā)的損失也相對嚴重。從高速公路交通管理的角度出發(fā)，高速公路出行暢通的需求強調(diào)對交通秩序的維護，而交通安全的需求則注重的是交通事故的處理。

1.2 技術(shù)背景

隨著無人機技術(shù)的日漸成熟，機載設(shè)備小型化、防撞能力不斷提高、信號傳輸能增強，無人機被越來越多地應(yīng)用于各個行業(yè)領(lǐng)域。目前行業(yè)中民用無人機的三點核心技術(shù)為：

1）無線遙感技術(shù)。無線遙感技術(shù)是指通過機載計算機程序或無線電遙控設(shè)備來操控?zé)o人機、獲取信息。

2）感知避讓技術(shù)。是指無人機通過自身攜帶的傳感器對當(dāng)前飛行區(qū)域進行探測，探查是否存在飛行沖突，執(zhí)行規(guī)避障礙物，避免發(fā)生碰撞，確保安全。

3）無人機航拍攝影技術(shù)。無人駕駛飛機作為一個飛行平臺，以自身攜帶的遙感設(shè)備獲取信息，用計算機對圖像信息進行分析和處理，按照一定的精度比例要求制作需要的圖像。

2 無人機在高速交通救援中的可行性

結(jié)合近些年來高速公路交通事故的發(fā)生率的相關(guān)數(shù)據(jù)可知，高速交通事故具有車輛損失嚴重、人員傷亡率高、極易發(fā)生二次事故的特點。因此，提高高速公路的通行狀況、提升高速公路的安全管理體系也越來越成為急需要解決的問題。適時的將高科技技術(shù)手段運用在高速公路的救援系統(tǒng)中已成為現(xiàn)代高速交通管理中必須要考慮的問題。

2.1 無人機在高速交通中的應(yīng)用

目前已有一些省市將無人機應(yīng)用于高速公路管理中，重慶在節(jié)假日期間成功運用無人機為高速公路疏通道路。江西省在高速公路交通管理中使用無人機進行路況信息的采集，以便充分應(yīng)對緊急交通問題。之后，無人機還將對高速公路上行駛車輛的違法行為進行抓拍取證，對高速公路交通事故的發(fā)生做出積極的防治。

2.2 高速公路突發(fā)緊急情況

通過對高速公路發(fā)生的緊急情況進行分析，將這些緊急情況進行歸類，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致緊急情況發(fā)生的原因主要有車輛因素、人為因素以及交通因素三大類。

2.2.1 車輛因素

其中因為車輛因素發(fā)生的緊急情況主要有車輛的輪胎爆裂、制動裝置不良以及燈光失效等硬件問題，提前預(yù)防這些問題主要通過駕駛員日常對車輛的保養(yǎng)檢測。當(dāng)駕駛員一旦發(fā)現(xiàn)車輛問題時，可以通過緊急求助系統(tǒng)對高速民警進行求助，民警在接到求助后，可以率先派無人機對問題車輛進行跟隨并隔離其他車輛，防止嚴重交通事故的發(fā)生。

2.2.2 人為因素

人為因素導(dǎo)致的緊急情況與車輛因素相比具有更高的主觀能動性，超速駕駛、疲勞駕駛、車距不當(dāng)?shù)纫鸬慕煌ㄊ鹿识际邱{駛員操作車輛不當(dāng)造成的。針對這些情況，可以通過無人機巡航對駕駛員進行監(jiān)督，在適當(dāng)?shù)臅r候予以警告處罰，起到預(yù)防作用。 除了駕駛員駕駛不當(dāng)造成事故以外，非機動車以及行人在高速公路上行駛也是引起事故發(fā)生的一個原因。針對此類情況，除了加強對高速公路出入口的管理外，加強對高速公路行車路段的日常巡邏同樣很有必要。將無人機運用于其中，借由無人機機動性強，小巧靈活的特點，可以對高速公路實行更加全面有效的巡控，對一些因人為因素導(dǎo)致的事故發(fā)生可以做出提前預(yù)防。

2.2.3 交通因素

高速公路上車輛行駛速度快，一旦發(fā)生交通事故隨之帶來的就是交通擁堵，在事故發(fā)生造成擁堵后，后方車輛不了解前方的道路狀況，很容易發(fā)生次生事故，使高速公路交通陷入癱瘓。針對這種情況，高速交警應(yīng)做到防患于未然，在節(jié)假日等高峰期時，高速公路一旦出現(xiàn)擁堵，可以使用無人機對道路進行疏導(dǎo)，在發(fā)生事故的路段及時將路段信息傳輸出去，使后方車輛能夠了解前方道路狀況。

2.3 高速公路警察工作特點

本文研究的救援無人機主要針對的用戶目標群體是高速公路警務(wù)人員。高速公路交警日常工作主要包括事故勘查、采集電子違法數(shù)據(jù)、在收費站和服務(wù)區(qū)對車輛進行檢查和查處。

高速公路交警在工作模式上具有一定的強度，實行24小時不間斷的勤務(wù)模式，并且有日間、夜間巡邏。將無人機應(yīng)用在高速公路的交通安全管理中，不僅能夠提高救援工作的效率，還能在一定程度上緩解高速公路交警的工作強度。

3 無人機平臺設(shè)計要求及其救援流程設(shè)計

3.1 無人機平臺設(shè)計要求

筆者基于對無人機在高速公路救援中的優(yōu)勢和環(huán)境人群進行分析的基礎(chǔ)上，針對此類高速公路救援無人機提出了相關(guān)的設(shè)計明細，為實現(xiàn)無人機在高速公路救援中的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)和設(shè)計參考。

3.1.1 造型設(shè)計要求

從目前無人機市場上來看，無人機的外觀大多采用了仿生設(shè)計，這與飛行器的發(fā)展歷史有不可分割的關(guān)系，因為從第一架飛機的誕生就是對鳥類的一種模仿。在對高速救援無人機的整體造型進行設(shè)計時，還應(yīng)從空氣動力學(xué)角度出發(fā)，考慮風(fēng)阻對無人機動力的影響。從形態(tài)到結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，這是因為無人機機體較小，攜帶的動力燃料有限，為了提高其續(xù)航時間，盡可能的使造型動感流暢、結(jié)構(gòu)明確。除此之外，高速救援無人機應(yīng)具有一定的專業(yè)性，在外觀上與整個高速公路交通系統(tǒng)保持一致性，使其在執(zhí)行任務(wù)時具有權(quán)威性和震懾性。

3.1.2 功能設(shè)計要求

高速公路救援無人機主要針對的是筆者在上文中提到的高速公路發(fā)生的三類緊急情況進行設(shè)計，主要功能是協(xié)助高速公路警察更快更高效的應(yīng)對突發(fā)情況，提高工作效率，維護高速公路的交通安全。在現(xiàn)有無人機技術(shù)的基礎(chǔ)上，該無人機除了無線遙感、感知避讓、圖像傳輸?shù)裙δ芤酝猓€需根據(jù)高速警察的工作特點，搭載擴音模塊對違規(guī)行駛車輛行人進行喊話警告，搭載警示信號燈模塊，在道路出現(xiàn)擁堵和事故發(fā)生時率先到達現(xiàn)場，對后方車輛進行路況提醒。

3.2 無人機救援流程設(shè)計

將無人機運用于高速公路救援中，需要有比較完善的救援系統(tǒng)和具體的操作流程來完成。從獲取呼救信息、指派無人機先行救援、無人機進行現(xiàn)場勘查、救援隊到達現(xiàn)場這一系列的行動，通過構(gòu)建的系統(tǒng)流程確保每一步的準確實施與順利進行。

具體救援流程。當(dāng)車輛發(fā)生故障時，求助人員通過手機在高速救援平臺向高速交警部門發(fā)出求助信息，調(diào)度控制室根據(jù)求助人提供的信息調(diào)度附近的警察和設(shè)置無人機救援模式，通過平臺的GPS定位到達現(xiàn)場。針對高速公路發(fā)生的三類緊急情況，將緊急救援無人機設(shè)置為三種救援模式，并具有相對應(yīng)的流程設(shè)計，如圖1。

模式一：模式一主要針對的情況是車輛在高速公路行駛中，發(fā)生輪胎爆裂、制動裝置不良以及燈光失效等故障。當(dāng)接到車輛故障的救援指令后，無人機根據(jù)機載的定位系統(tǒng)到達故障車輛附近后，對后方車輛進行提示，遠離故障車輛，并繼續(xù)追蹤故障車輛，防止危險發(fā)生，在交警和專業(yè)救援隊到來之前，做好預(yù)防的前期準備。

模式二：模式二應(yīng)對的緊急情況主要是在高速公路上發(fā)生的車輛追尾、碰撞等交通事故。當(dāng)控制中心接到報警信息后，道路發(fā)生擁堵或交警距離事故事發(fā)地較遠，無法及時趕到，指派無人機率先地道現(xiàn)場采集事故信息，并根據(jù)求助信息和回傳錄像調(diào)派救援隊和醫(yī)療隊趕往現(xiàn)場。在等待救援隊到來的時間內(nèi)，無人機通過自身搭載的設(shè)備對后方車輛進行交通疏導(dǎo)，確保緊急救援道路通暢不被占用。

模式三：模式三主要應(yīng)用于高速交通流量大和交通事故所導(dǎo)致的交通擁堵。當(dāng)?shù)缆钒l(fā)生擁堵情況，交通堵塞，交警無法及時趕到現(xiàn)場，無人機可以率先到達現(xiàn)場，并通過搭載的擴音設(shè)備和實時回傳錄像由交警控制，實現(xiàn)實時交通指揮。

4 結(jié)語

雖然近二十年來無人機在民用領(lǐng)域展現(xiàn)出了其巨大的應(yīng)用前景，但對其形式和應(yīng)用的研究可以說是任重而道遠。本文探討的救援無人機和其在高速公路救援流程的設(shè)計，都是基于無人機已有但并不完全成熟的技術(shù)對其應(yīng)用領(lǐng)域進行分析探討，為無人機的應(yīng)用提出一種新的思路。無人機想要獲得長足的發(fā)展，不僅需要加大應(yīng)用領(lǐng)域和性能的提升，還需要相關(guān)法律法規(guī)的健全，本文的探討和設(shè)計主要以前者為立足點，為未來的高速公路交通救援提供一種新的模式，使人們在高速公路上遇到危險情況時能夠及時將求助信號傳送出去，更快的獲得救助，增加無人機與求助人員、高速警察之間的緊密聯(lián)系。

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