方斌 王巖 馮曉鋒

摘 ? 要：無人機作為一種前沿技術(shù)裝備，已成為執(zhí)法管理的重要技術(shù)手段之一。在交通管理專業(yè)的課程教學(xué)中積極探索利用無人機開展相關(guān)教學(xué)活動，既是一種教學(xué)手段的改革突破，也具有很強的面向?qū)崙?zhàn)的現(xiàn)實意義。首先，文章介紹了無人機實戰(zhàn)應(yīng)用的發(fā)展過程以及在交通管理領(lǐng)域的任務(wù)場景，梳理了公安院校在無人機應(yīng)用及人才培養(yǎng)方面的情況;其次，結(jié)合交通管理工程專業(yè)典型主干課程的教學(xué)實踐，介紹了無人機在道路環(huán)境構(gòu)建以及與虛擬仿真結(jié)合等方面的應(yīng)用方式;最后，分析了當(dāng)前無人機應(yīng)用中面臨的挑戰(zhàn)，給出了無人機應(yīng)用的建議，力爭更好地助力教學(xué)手段的創(chuàng)新，提升教學(xué)水平。

關(guān)鍵詞：無人機;實戰(zhàn)應(yīng)用;教學(xué)探索;應(yīng)用挑戰(zhàn)

中圖分類號：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-8454（2020）05-0033-04

近年來，無人機技術(shù)發(fā)展迅猛，不論是在傳統(tǒng)軍事領(lǐng)域還是在新興民用市場方面都得到大量應(yīng)用，無人機作為一種前沿技術(shù)裝備，已成為執(zhí)法管理的重要技術(shù)手段之一。[1]特別是在交通管理領(lǐng)域，無人機憑借其高度機動、布點靈活的優(yōu)勢，在事故處理、秩序管理、交通疏導(dǎo)、流量檢測等方面發(fā)揮著越來越重要的作用。[2]因此，在交通管理專業(yè)的課程教學(xué)中，積極嘗試探索利用無人機開展相關(guān)教學(xué)活動，不僅可以豐富教學(xué)手段，也會激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為日后在公安實戰(zhàn)崗位開展無人機應(yīng)用打下堅實基礎(chǔ)。

一、無人機在交通管理實戰(zhàn)中的應(yīng)用

1.發(fā)展歷程

無人機在警務(wù)實戰(zhàn)中的應(yīng)用過程可以劃分為三個階段，即2008-2012年的探索嘗試期、2012-2017年的蓬勃發(fā)展期以及2017年至今的規(guī)范使用期。在此過程中，隨著攜帶載荷能力的增強，無人機也逐漸開始執(zhí)行越來越多、越來越復(fù)雜的任務(wù)種類。

（1）探索期

無人機在警務(wù)實戰(zhàn)中的應(yīng)用最早可以追溯到2008年。為保證當(dāng)年北京奧運會的順利召開，北京和青島警方率先購置了數(shù)套無人機系統(tǒng)用于大型賽事安保維穩(wěn)工作，開始了無人機應(yīng)用的探索嘗試。

（2）蓬勃發(fā)展期

此后，隨著科技進(jìn)步，無人機的飛行穩(wěn)定性、便攜性以及任務(wù)執(zhí)行能力得到了迅速提高，特別是2012年起大疆無人機首款無人機“精靈1”的推出，使無人機的使用成本大幅降低，無人機在警務(wù)實戰(zhàn)中的應(yīng)用進(jìn)程也大大加快。2017年5月，公安部警用航空管理辦公室在江蘇南京主辦首屆“全國警用無人駕駛航空器戰(zhàn)法演練”活動，按照固定翼無人駕駛航空器、多旋翼無人駕駛航空器、無人直升機三類，設(shè)置大范圍快速偵查、應(yīng)急救援、疑似爆炸物轉(zhuǎn)移等6個規(guī)定科目和1個自選科目，來自全國26個省、自治區(qū)、直轄市、鐵路公安和公安院校的139支隊伍參加比賽。此后，多個省份又陸續(xù)組織了無人機實戰(zhàn)大比武，無人機的警務(wù)實戰(zhàn)應(yīng)用進(jìn)入了蓬勃發(fā)展期。

（3）規(guī)范使用期

2017年11月，公安部發(fā)布了《警用無人駕駛航空器系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)》，制定了無人直升機、多旋翼無人駕駛航空器、固定翼無人駕駛航空器三項詳細(xì)評級標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)定了警用無人駕駛航空器系統(tǒng)安全作業(yè)的要求、作業(yè)流程、主要工作內(nèi)容和方法、安全保障措施等，規(guī)范了警用無人駕駛航空器系統(tǒng)的技術(shù)、產(chǎn)品性能等硬性要求，完善了警用無人駕駛航空器系統(tǒng)的使用、管理等行為準(zhǔn)則。

2.應(yīng)用領(lǐng)域

交警部門在無人機的實戰(zhàn)應(yīng)用方面起步早、探索多、成效也較為突出。2016年4月，南京交警首次啟用無人機巡查路況;2016年7月，深圳交警成立無人機中隊，提出打造三維立體警務(wù)網(wǎng)。2017年1月，杭州交警使用無人機查處違反交通行為。此后，天津、昆明、長沙、廣州等多個城市的交警部門，啟用無人機在交通管理領(lǐng)域的應(yīng)用，主要任務(wù)場景包括：

（1）城市快速路與高速公路交通管理

在城市快速路和高速公路上存在著視頻監(jiān)控盲區(qū)，采用制式警車巡邏的方式進(jìn)行管控，經(jīng)濟成本高且具有一定的危險性，而利用無人機可以定點、定時對特定路段進(jìn)行巡邏，若發(fā)現(xiàn)交通事故，還可以由巡航模式切換至低空懸停模式，精確獲取現(xiàn)場情況。

（2）交通秩序管理

當(dāng)無人機在高空飛行時，可具備很廣闊的視角和監(jiān)控范圍。對于實線變道、不系安全帶、接聽電話等違章行為可以有效監(jiān)控;可以迅速發(fā)現(xiàn)局部路段或路口存在的交通擁堵，并進(jìn)行及時處理。

（3）交通組織規(guī)劃

在開展單行線設(shè)置、公交專用車道的施劃以及交叉口改造等交通組織規(guī)劃工作中，可以采用無人機航拍獲取路口、路段以及重點區(qū)域的交通流、排隊長度以及交通設(shè)施運行情況等信息。進(jìn)而支撐開展相關(guān)交通組織規(guī)劃工作。

（4）交通事故處理

無人機在臨近事故現(xiàn)場的合適位置升空，迅速到達(dá)事故現(xiàn)場上空，實時傳回現(xiàn)場實景圖像，為指揮和救援提供準(zhǔn)確依據(jù)。此外，無人機可以全方位記錄現(xiàn)場狀況，包括車輛定位信息、人員和散落物分布信息、周圍固定參考物信息等，為交通事故的定性、定責(zé)提供精確依據(jù)，從而做到快速清理現(xiàn)場，把交通擁堵減小到最小程度，防止或降低次生事故的發(fā)生。

3.公安院校情況

目前，公安院校對無人機的實戰(zhàn)應(yīng)用十分重視，對無人機專業(yè)人才的培養(yǎng)也逐漸啟動。

（1）無人機應(yīng)用情況

2017年11月17日，全國警校警用無人機培訓(xùn)與應(yīng)用聯(lián)盟（下稱“聯(lián)盟”）于中國人民公安大學(xué)成立。[3]公安大學(xué)、河北公安警察職業(yè)學(xué)院、黑龍江大慶人民警察學(xué)校、南京森林警察學(xué)院、浙江警察學(xué)院、安徽公安職業(yè)學(xué)院、山東省淄博人民警察訓(xùn)練基地、廣東司法警官職業(yè)學(xué)院、云南警官學(xué)院、青海警官職業(yè)學(xué)院等13家單位代表簽署《警用無人機培訓(xùn)與應(yīng)用聯(lián)盟成立倡議書》。“聯(lián)盟”主要開展警用無人駕駛航空器的基礎(chǔ)理論研究、人才培養(yǎng)的戰(zhàn)略研究、駕駛技能與戰(zhàn)術(shù)技能訓(xùn)練;服務(wù)實戰(zhàn)、服務(wù)一線，探索職前學(xué)歷教育，職后技能培訓(xùn)，人員資格認(rèn)證規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、一體化的人才戰(zhàn)略發(fā)展體系，助力警用無人駕駛航空器實戰(zhàn)化、專業(yè)化、職業(yè)化。

（2）人才培養(yǎng)情況

在公安院校中，鐵道警察學(xué)院最早開展無人機相關(guān)專業(yè)人才的培養(yǎng)。在2017年進(jìn)行了偵查學(xué)專業(yè)（警用無人航空駕駛器偵查方向）的專家論證，并于2018年開展警用招生，進(jìn)行專業(yè)化的警用無人機人才培養(yǎng)。云南警察學(xué)院于2018年向云南省教委申請增設(shè)“無人機駕駛航空器系統(tǒng)工程”專業(yè)。2019年，云南警官學(xué)院申報的“無人機駕駛航空器系統(tǒng)工程”專業(yè)（專業(yè)代碼082009T），成功獲教育部批準(zhǔn)。[4]2019年8月，江蘇警官學(xué)院首次在警務(wù)指揮與戰(zhàn)術(shù)專業(yè)開設(shè)警用無人航空器實訓(xùn)課程，加大無人機應(yīng)用人才培養(yǎng)力度。四川警察學(xué)院、南京森林警察學(xué)院則自2017年起，先后承擔(dān)了多期相關(guān)省份的警用無人機駕駛員的培訓(xùn)工作。

二、無人機在專業(yè)建設(shè)中的應(yīng)用探索

1.教學(xué)應(yīng)用

在交通管理工程專業(yè)教學(xué)過程中，無人機可以應(yīng)用于交通組織設(shè)計、道路交通事故處理多門專業(yè)課程。主要完成交通設(shè)施設(shè)置情況勘察、交通事故現(xiàn)場取證，進(jìn)而輔助相關(guān)課程的內(nèi)容講授。

（1）典型案例

交通組織設(shè)計是交通管理工程專業(yè)的一門主干課，主要培養(yǎng)學(xué)生能夠利用系統(tǒng)工程的理論方法和交通工程的技術(shù)手段，對相關(guān)交通設(shè)施的交通流向、功能布局、管理控制等內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)人、車、設(shè)施的充分融合，在保證交通安全的前提下，最大限度地發(fā)揮各類交通設(shè)施的承載能力和服務(wù)水平。[5]

在本門課程講授中，重點講解單向交通、潮汐車道以及可變車道等典型交通組織設(shè)計方式。在以往傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，通常是通過百度地圖、路口圖片以及相關(guān)文檔等資料向?qū)W生介紹相關(guān)道路的基本情況。受限于圖片的視角等因素，往往對路口基本情況的分析都局限于某些點、面，無法從宏觀視角更全面地把握路口信息和交通組織設(shè)計的方法。2019年，在課程教學(xué)過程中利用無人機進(jìn)行路口航拍，從更高、更寬闊的視角獲取路口的全貌信息，繼而生成路口720°全景圖，航拍效果如圖1所示，實現(xiàn)對道路真實場景的深度體驗，大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

（2）應(yīng)用效果

目前，利用無人機已完成對長沙10多條典型道路的航拍和全景圖構(gòu)建，涵蓋了單向交通、可變車道、讓行規(guī)則以及路內(nèi)停車組織等交通組織設(shè)計中的核心內(nèi)容。目前，湖南警院交管系《交通組織設(shè)計》課程已逐步采用無人機道路航拍作為一種有效的信息化教學(xué)手段，提出的“場景深度體驗式”教學(xué)方法獲得2019年校級信息化教學(xué)成果一等獎。

2.與虛擬仿真系統(tǒng)的結(jié)合

虛擬仿真系統(tǒng)以仿真的方式給用戶創(chuàng)造一個實時反映實體對象變化與相互作用的三維虛擬世界，效果如圖2所示，并通過頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套等輔助傳感設(shè)備，給用戶提供一個觀測與該虛擬世界交互的三維界面，使用戶可直接參與并探索仿真對象在所處環(huán)境中的作用與變化，產(chǎn)生沉浸感。[6]在教學(xué)過程中，利用無人機航拍圖片生成實景三維模型，與虛擬仿真系統(tǒng)融合，構(gòu)建基于真實場景的沉浸式仿真環(huán)境，形成“虛實結(jié)合”的仿真實驗平臺，最大程度地形成合力。[7]

三、面臨的挑戰(zhàn)

目前，各個公安院校在無人機硬件建設(shè)方面都加大投入，多個公安院校已建（擬建）涵蓋多種類型規(guī)格的無人機實驗室（實驗中學(xué)）等。當(dāng)下，利用無人機開展教研活動面臨的挑戰(zhàn)主要來自專業(yè)師資人才的缺乏以及無人機使用監(jiān)管更加嚴(yán)格兩個方面。

1.專業(yè)師資人才的缺乏

與無人機硬件條件建設(shè)不斷改善形成巨大反差的是專業(yè)師資人才的極度缺乏。截至2018年5月，全國有23個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）公安機關(guān)建立了38支警務(wù)航空隊，配備各型無人機5000余架（套）。而截至2017年9月，整個公安機關(guān)警用無人駕駛航空器的駕駛員僅有2000余人，且大部分集中在實戰(zhàn)部門，公安院校的人才占比更低。

除了少數(shù)公安院校外，大多數(shù)公安院校還沒有建立起一支較為專業(yè)的無人機應(yīng)用團隊，沒有系統(tǒng)性地將無人機融入到教學(xué)的整個過程中，對學(xué)科建設(shè)、教學(xué)改革等方面的支撐作用還不夠顯著。可見，為推動無人機在教研中的應(yīng)用，需要加大、加快專業(yè)師資人才的培養(yǎng)力度。目前，教學(xué)方面做得比較突出的一點是指導(dǎo)學(xué)生完成無人機相關(guān)的學(xué)科競賽活動。其中，中國人民公安大學(xué)的“基于微型無人機的道路交通監(jiān)測與應(yīng)用綜合系統(tǒng)”、河南警察學(xué)院的“基于無人機的信息采集對交通事故處理與預(yù)防的研究”分別獲得第12屆公安院?？萍紕?chuàng)新大賽的金獎和銀獎。

2.無人機使用監(jiān)管更加嚴(yán)格

伴隨著無人機應(yīng)用高速發(fā)展而來的還有無人機的“黑飛”現(xiàn)象，2017年，杭州蕭山機場、成都雙流機場以及長沙黃花機場都先后遭遇無人機“黑飛”，對民航航班的正常飛行造成了重大安全隱患。[8-10]為此，公安部、民航總局出臺了一系列無人機飛行管理規(guī)定。2017年5月，民航總局發(fā)布《民用無人駕駛航空器實名制登記管理規(guī)定》，要求民用無人機的擁有者必須進(jìn)行實名登記。同年，公安部發(fā)布《警用無人駕駛航空器系統(tǒng)》，并正式納入到“中華人民共和國公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”中，填補了警用無人駕駛航空器系統(tǒng)相關(guān)法律法規(guī)的空白。

自此，無人機的使用更加規(guī)范，監(jiān)管也更加嚴(yán)格。作為公安院校的教員，在利用無人機開展教研活動時，要按照流程進(jìn)行飛行空域申請，安排有飛行資格認(rèn)證的人員執(zhí)行飛行任務(wù)，同時做好任務(wù)計劃，保證安全圓滿地完成任務(wù)。

四、結(jié)束語

受到專業(yè)人才和監(jiān)管制度的影響，雖然目前無人機在公安院校的教學(xué)運用才剛起步，相關(guān)的教學(xué)模式、教學(xué)手段還在探索階段，但必將會對交通管理工程專業(yè)教學(xué)產(chǎn)生更深遠(yuǎn)的影響，將大力促進(jìn)交通管理工程專業(yè)課程資源、教學(xué)設(shè)計等方面的創(chuàng)新。

通過無人機與虛擬仿真平臺的聯(lián)合，可以構(gòu)建符合交通信息與控制發(fā)展潮流的“虛實結(jié)合”的實訓(xùn)教學(xué)資源和實訓(xùn)方法，建立培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識和工程實訓(xùn)能力的高素質(zhì)人才體系框架，將會推進(jìn)交通管理工程類實訓(xùn)教學(xué)的信息化建設(shè)以及實訓(xùn)教學(xué)改革。

參考文獻(xiàn)：

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[3]警校生聯(lián)盟.全國警校警用無人機培訓(xùn)與應(yīng)用聯(lián)盟在中國人民公安大學(xué)成立[EB/OL].http：//m.sohu.com/a/206271116_651603，2017-11-23.

[4]搜狐網(wǎng).教育部公布新一批本科專業(yè)名單[EB/OL].http：//www.sohu.com/a/305693029_243614，2019-04-03.

[5]張水潮，季彥婕等.交通組織設(shè)計[M].北京：人民交通出版社，2016.

[6]魏明，楊方廷，曹正清.交通仿真的發(fā)展及研究現(xiàn)狀[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報，2003（8）：1179-1183.

[7]黎富忠.無人機航拍技術(shù)在三維建模上的應(yīng)用[J].廣西水利水電，2016（4）：21-23.

[8]驅(qū)動中國.公安部重拳出擊！“蕭山無人機黑飛”終引來全面“絞殺”[EB/OL].https：//www.qudong.com/article/390351.shtml.

[9]虎嗅網(wǎng).成都雙流機場無人機黑飛干擾航班，躺槍的何止大疆[EB/OL].https：//www.huxiu.com/article/192273.html.

[10]新浪網(wǎng).長沙無人機在機場“黑飛”，導(dǎo)致機場停飛半小時[EB/OL].http：//k.sina.com.cn/article_6440107797 _17fdc3f1500100atyt.html.

（編輯：王天鵬）