无人机应用于机场巡检的解决方案

第1章     前言

无人机技术作为一项近年来高速发展的高新技术，逐步开始在各行各业中进行实际的应用作业。无人机应用于机场巡检是一种新型的机场巡检手段，解决了传统人工巡检难的困难。无人机可以实现机场场区自动巡检，巡检内容主要有场区围界、鸟群活动、道面路况等重要信息，为机场指挥中心提供影像数据支持。在遇到应急特情时，无人机可以快速出动，进行远程侦查、事故评估、实时监控等重点工作，最大限度的规避了传统人工进行现场监控处置的风险，为决策者提供准确的参考信息。

得益于无人机的使用,机场场区的日常巡检工作将会更加高效化、自动化，应急特情时的救援工作将会提高及时性、安全性，人身安全得到进一步的保障。为了保障机场在日常巡检和应急特情来临的时候，，可以快速、及时、准确地收集到应急信息，通过多种方式进行高效地沟通、为领导提供科学的辅助决策信息，深圳华瑞通科技有限公司，利用先进的信息技术和控制技术，推出了具有先进巡检救援理念的无人机机场巡检解决方案。

第2章     无人机在机场巡检中的应用

2.1  现阶段常用的机场巡检方式

经过数年的信息化建设, 机场在日常巡检、应急处置、鸟群驱赶等方面的工作已经得到系统性的完善。日常巡检中常利用监控指挥车或人工行走的方式进行场区巡逻，包括场区道面、电力系统、机场围界等重点区域进行巡检排查。如有发现问题，立即安排相关专业人员赶往处置，以保障飞行场区的各事项安全。

随着航空行业的快速增长和生态环境的改善，鸟击航空器事件成上升趋势。当前最常用的驱鸟方式是物理驱赶与生物防治。物理驱赶鸟群常利用装有声、光、烟等发生装置的设备或车辆，在场区进行巡逻工作，对重点区域进行集中监控。

目前机场巡检工作多以人工方式进行，具有工作量大、作业效率低、人员风险大等亟需改进的地方。无人机作为新兴行业应用的工具，在与机场进行调度对接后，利用其飞行平台强大、功能挂载丰富、操作方便快捷等优势特点，实现机场快速巡检、应急救援处理等工作。

2.2  无人机机场巡检需求分析

2.2.1  日常巡检

a．    机场选址勘察。通过无人机平台挂载高精度航测相机，对拟建机场场址地形地貌、周边高大障碍物等进行扫描采集，经过计算机软件后期处理，得到基于真实影像的高精度航测地图或高精度真三维立体模型，实现机场平面布局规划、机场土方工程量计算、机场周边高大障碍物评估等功能。

b．    机场围界巡查。通过无人机平台挂载高清变焦相机和图像回传模块，在日常巡查以及任务飞机飞行准备阶段、飞行间隙时，按照机场围界路径进行自动巡查，通过机载高清变焦相机记录围界封闭状态、损坏情况和外来入侵情况，实现围界问题实时排查反馈与警报，为机场安全保障提供影像信息支持。

c．    高压线路巡检。通过无人机平台挂载双光吊舱和图像回传模块，在日常巡查以及任务飞机飞行间隙时，对机场市电进线、飞行场区架空线路、变压器等供电设施设备进行针对性检测排查，及时发现异常发热点、零件损坏点、树木遮挡、人工作业干扰等危及电力线路安全等情况，实现问题点精确定位与实时反馈，保障电力线路的正常运作。

d．    机场净空环境检测。通过无人机平台挂载高清变焦相机和图像回传模块，在日常巡查时，对机场净空区的超高障碍物、风筝、烟雾排放等飞行安全隐患进行排查，实现后台分析发现、实时定位等功能，为机场净空监测和管理提供安全、高效的信息技术识别手段。

e．    鸟情监测。通过无人机平台挂载高清变焦相机和图像回传模块，通过自动航线放飞无人机，实时对机场及其周边环境的鸟类活动区域进行监测，为机场鸟情预测预报、机场环境综合整治、构建鸟撞风险预警与管控系统提供详实的支撑数据。

2.2.2  应急勘察

a．    战场地形勘察。通过无人机平台挂载高清变焦相机与图像回传模块，对战场地形地貌和敌方目标进行分析和侦察，完成对我方最优行进路线的规划和敌方目标锁定等任务。

b．    机场道面巡查。通过无人机平台挂载高清变焦相机与图像回传模块，在任务飞机飞行准备阶段对机场跑道、滑行道和平地区进行监测，及时发现道面外来物和道面突发严重损坏情况，飞行间隙对跑道进行快速巡查，实现道面异物或损坏发现、定位和信息实时反馈，为机场道面保障提供准确详实的数据支撑。

c．    驱鸟防鸟。通过无人机平台挂载驱鸟音乐播放器、烟花发射器等设备，实时对飞行场区活动的鸟类进行驱赶，通过噪声或模拟天敌声响使得鸟类产生恐惧心理，并通过加大日常驱赶力度，逐步给鸟类形成心理暗示，进而减少飞行场区内的鸟类活动。

d．    机场特情救援。通过无人机平台挂载高清变焦相机和图像回传模块，对任务飞机事故现场进行勘察，评估飞机火灾现场情况，判断飞行员脱离状态，为消防战斗救援提供准确、有效的数据支撑。

e．    战场环境勘察。通过无人机平台挂载高清变焦相机和图像回传模块，对战时机场环境、平时靶场环境观察勘测，快速提供战场环境、弹坑、未爆弹分布等信息，可在子母弹、布撒器型弹药攻击机场后所形成的弹坑数量、大小、分布，以及地表未爆弹的数量、大小、分布，进行快速识别和精确定位。

2.2.3  现场处置

a．    场区环境监管治理。通过大载重的无人机平台搭载药物喷洒设备，根据需要对飞行场区草地实施药物喷洒作业，定期灭除飞行场区的昆虫、土壤动物和小型脊椎动物，通过消除鸟类食源，最大限度减少飞行场区的鸟类活动。

b．    机场道面毁伤评估分析。通过无人机平台挂载高精度航测相机或倾斜摄影相机，对机场道面损伤区域进行勘察拍摄，根据拍摄图像快速处理得到现场航测图或三维模型，利用机场道面毁伤评估系统，快速评估道面毁伤程度，给出损伤结论。

c．    应急起降带优选方案制定。通过无人机平台挂载高精度航测相机，对战场环境进行低空覆盖测绘，快速处理得到基于真实影像的高精度现场地图，根据战场环境勘察情况，利用机场道面毁伤评估系统，可按照抢修量最小的原则，快速确定1500*20米范围的应急起降带，快速形成机场抢修方案，给出需要准备的抢修机械和抢修材料数量并预估修复时间。

d．    地表未爆弹排除。通过无人机平台搭载高清变焦相机、图像回传模块，能够实施对机场道面表面未爆弹进行精确识别，与地面排爆机器人配合使用，通过架设非接触聚能引爆装置、钻地引爆弹等排爆器材，实现机场道面的地上未爆弹排除。

e．    地下未爆弹探测排除。通过无人机平台搭载高清变焦相机、图像回传模块、铯光磁力探测仪、非接触聚能引爆装置等探测排除设备，对地下未爆弹进行精确探测定位。与地面排爆机器人配合使用，通过架设非接触聚能引爆装置、钻地引爆弹等排爆器材，实现埋深不超过1米的浅层地下未爆弹和不超过3米的地下未爆弹排除。

2.3  无人机的应用优势

无人机技术作为一项近年来高速发展的高新技术，逐步开始在各行各业中进行实际的应用作业。机场无人机巡检，具有巡检质量高、覆盖范围广、便于操作等诸多优点，大大减少了了传统人工巡检的工作量并提高了巡检质量。机场无人机鸟群驱赶，具有遥控距离远、响应速度快、驱赶方式多样化等诸多优点，操作员通过无线电遥控器进行操控，可对机场上空鸟群进行有效骚扰和驱赶，几乎能达到驱鸟员视线所及的任何区域，尤其对高空盘旋的鸽群、鹰隼等大型鸟类具有良好的驱赶效果，有效填补了目前高空驱鸟和机动驱鸟的手段空缺。

无人机应用机场巡检的解决方案主要面向机场地勤有关部门，实现了日常飞行场区的巡检监测、电力巡检、环境治理等功能，特殊情况下的战场勘察、道面损伤评估、应急救援等功能，并实时将现场画面回传到指挥中心，从突发事件的上报、相关数据的采集、紧急程度的判断、实时监控、联动指挥、应急现场支持、领导辅助决策,使相关的工作部门对应急突发事件的情况了解更加全面、对突发事件的反应更加迅速、相关人员之间的协调更加充分、决策更加有据，同时大大的降低了工作人员的工作难度。

第3章     无人机系统设计方案

3.1  方案设计

3.1.1  遵循和参考标准规范

本系统方案设计主要依据：

1.        GJB 150.1A-2009《军用装备实验室环境试验方法》

2.        GJB 1389《系统电磁兼容性要求》

3.        GJB 1403《机载电子设备安装和试验通用规范》

4.        GJB 4108-2000《军用小型无人机系统部队试验规程》

5.        GJB 5433-2005《无人机系统通用要求》

6.        GJB 5434-2005《无人机系统试验方法》

3.1.2  系统组成

无人机系统由飞行系统、地面控制系统、任务载荷系统构成。如下图所示：

图 3‑1 无人机系统组成框图

3.1.3  总体方案

针对机场无人机巡检的不同应用场景，无人机利用不同的无人机飞行平台，配合丰富的功能挂载模块，设计并实现了多用途多功能的机场无人机巡检方案。大范围勘察无人机采用无人机首创技术的倾转旋翼垂直起降固定翼V330无人机飞行平台，配合自主研发的飞行控制系统、高效率动力系统、多功能机载模块，如高清变焦相机、高精度航测相机、红外热成像相机等，完成机场以及周边环境的大范围巡检工作。快速应急无人机采用无人机自主设计研发的电动版六旋翼凌云2飞行平台，配合针对性优化的飞行控制系统、灵敏动力系统、多功能机载模块，如双光吊舱、倾斜摄影系统、药物喷洒系统等，完成电力系统、战地环境、机场环境等特殊场景的针对性信息收集与评估工作。驱鸟无人机采用无人机自主设计研发的油电混合版六旋翼凌云2飞行平台，配合高效率低振动的单缸汽油发动机、针对性优化的飞行控制系统、高性能动力系统、多功能机载模块，如声波驱鸟模块、激光驱鸟模块、烟花发射器等，完成日常鸟情监测、鸟群驱赶等重要工作。

无人机系统可通过遥控器、箱式智能地面站对无人机进行飞行控制。通过高清图像传输系统可将机载相机的监控视频实时传回地面站、指挥中心，第一时间为指挥部门提供有效的现场信息。

总体系统架构如下图所示：

3.2  无人机系统技术特点

3.2.1  无人机技术参数

表 3‑1技术参数表

3.2.2  无人机特点

该无人机系统有如下特点：

n  自主产权、功能强大

自主知识产权，强大的技术支持，具有多种载荷搭配，可达成多种任务需求。如现场全局监视、现场喊话、事故现场物品运输等多种应用；

n  精确定位、自动起降

GPS定位，自动起降、自动定位等完善的功能系统，更贴合专业应用；

n  强抗干扰

采用高频段信号的无线数字传输，可有效避免外界干扰；

n  高稳定性、全天可用

高清成像，高抗风能力，搭载红外热像仪昼夜皆可应用，可在复杂环境中有效统揽全局；自稳云台保证图像的稳定，第一时间为地面指挥部门提供事故现场地理坐标（经、纬度）、现场情况、灾情变化趋势等情报；

n  超强性能

高清图像（1080P）、高载荷负重、超长续航时间（55分钟），相对快速的移动速度；有效保证事故现场的勘察效果；

n  超远图传

超远距离图像回传功能（10Km），可将现场全局情况实时传输给指挥中心，从而实现远距离指挥控制，大大加强指挥效率。