近年来频发的自然灾害事故造成了巨大的人员伤亡和财产损失，无人机具有造价低、操控灵活、使用简便等优势，同时具备抗风能力强、起飞方式多样和对飞行环境要求低等特点，在各类灾害事故救援中发挥了重要的作用。2021年以来，国内外无人机装备在多个领域及技术方面取得重大突破，我们对应急救援领域无人机装备技术最新进展情况进行梳理归纳，以期通过无人机装备进步，塑造新型救援优势。
1、2021年国外救援无人机发展情况
2021年以来，国外先进军用无人机装备在多个领域及技术方面取得重大突破，我们选取几款应急救援领域有较大应用前景装备进行总结。
（1）KARGO无人机
2021年9月，卡曼公司推出了KARGO无人机（图1），面向军用和商业市场，可满足海军陆战队和陆军对于自主货运无人机的潜在需求。该机采用折叠式旋翼设计，机长和机宽均为4.7米，最大飞行速度224千米/小时，空重607千克，有效载重362千克，安装一台功率223千瓦的涡轮发动机，携带外部燃料情况下航程可达960千米。KARGO无人机可由标准集装箱运输，两名操作员即可完成装卸，目前卡曼飞行器公司正在开展2：1缩比验证机试飞工作，计划2022年开展全尺寸验证原型机试飞。
▲图1 卡曼公司KARGO无人机
（2）太阳能无人机
太阳能无人机具有续航时间长、飞行高度高、翼展大、质量轻、高升阻比等特点，可实现数十天甚至数月的长久滞空，执行高空情报监侦、通信中继等任务。
2021年8月，美海军授予Skydweller航空公司一份500万美元的太阳能无人机演示验证合同，计划2022年第2季度前完成系列演示。该公司研制的Skydweller太阳能无人机于2020年12月完成首飞，2021年4月完成包括飞控、传感器、自主能力等在内的一系列试飞验证工作。Skydweller无人机翼展72米，设计使用高度为9100~13700米，最大任务载重363千克，最大起飞质量2495千克，该机可携带多类任务载荷，开展通信中继、灾害监测、地理测绘等任务。
2021年9月，空客Zephyr S“西风”太阳能无人机（图2）完成年内最后一次试飞活动，使其在平流层总飞行时间达2435小时，并创造了23195米的同类无人机绝对飞行高度纪录，该机还保持着此前创造的25天23小时57分钟的空中不加油续航纪录。“西风”无人机采用超轻碳纤维材料，质量不足75千克，翼展达25米。此次试验中，空客公司验证了基于5G的数据传输能力和在2G赫兹频谱下使用高空伪卫星提供数据服务的可行性，测试了450M赫兹窄波段下长达140千米的通信连接能力、平流层精确机动和位置保持等多项控制能力。
▲图2 空客“西风”太阳能无人机
（3）蜂群无人机作战
英国国防科学技术实验室（Dstl）2021年1月宣布完成了大规模蜂群无人机竞赛，同时标志着实现了“蜂群无人机作战效能提升”项目的既定目标。此次竞赛由英国国防部科学技术部、国防和安全加速机构（DASA）联合资助，在坎伯里亚郡Spadeadam空军机场举行，竞赛中无人机蜂群（图3）由5种不同类型、不同大小和具有不同作战能力的固定翼无人机组成，携带6种不同类型的任务载荷，共完成了220多个架次的不同飞行任务。3名操作员利用蓝熊公司的移动指挥与控制系统（MCCS）操控整个无人机蜂群。该系统可同时处理不同的协作式有效载荷分析任务，而无人机搭载的自主协同系统可使无人机蜂群协同执行超视距任务。
▲图3 英国蜂群无人机作战效果图
综合国外几款先进无人机装备来看，世界无人机装备技术发展迅速，新型无人机系统不断涌现，人工智能等新兴技术应用日益广泛，有人无人协同能力持续提升，实战化和主战化趋势十分明显，逐渐发展为航空装备体系重要组成部分，未来将在应急救援领域发挥越来越重要的作用。
2、2021年我国救援无人机发展概况
去年我国无人机产业继续领跑通用航空发展领域，全国无人机运营企业已达1.27万家，实名登记无人机83万架，飞行时间达到千万小时量级。国家支持管理政策逐步完善，无人机研发能力、技术水平不断提高，新产品不断问世，应用范围持续扩大，都为无人机救援发展注入了新动能。
一是自主研发能力普遍提高。我国无人机研发制造企业正逐步从“中国制造”向“中国创造”转变，航空工业通飞公司研制的、作为我国在研的最大通用无人机—“运五通用无人机”（图4）顺利完成首飞，未来可承担物资投送、灾情监控救护等多类综合保障和应急救援使命任务。自主研发的消防无人机，可将灭火水管拉升到高空近百米，对高楼进行灭火，操作快灭火效率高。三和航空研发的纵列式大载重无人机，在3000米海拔以上的高原地区依然有较好的载重能力，初步验证涡轮轴发动机版无人机高原动力性能。
▲图4 运五通用无人机
二是应用场景更加广泛。年内，“翼龙”无人机在应急通信中继、人工干预天气（人工降雨）等领域应用成功，特别是在河南郑州抗洪救灾中，“翼龙-2H”应急救灾型无人机（图5）飞行4小时、近1200公里，利用搭载的中国移动移动公网基站，实现了约50平方公里范围长时稳定的连续移动信号覆盖，为大中型无人机在应急救援中的应用提供了成功案例。在森林火灾扑救中，无人机也从以预警侦察功能为主逐步向物资运送、集群灭火、应急通信等多元化功能转变。
▲图5 翼龙-2H无人机
三是向智能化、综合化和体系化重点发展。救援无人系统逐步实现空中、陆地和水面（水下）不同型号及功能之间的协同工作，以及无人装备与有人装备的协同作业，形成了指控高效、信息畅通、调度灵活、协同密切的一体化智能化救援装备体系。多数地区通过搭建无人机数字化应用示范服务平台，可提供各类信息数据存储。还有的地区与华为公司等运营商合作，通过无人机对5G网络进行低空覆盖验证，有力保障了信号传输。
3、未来救援无人机发展趋势及应用建议
目前，世界上许多国家都已将无人机纳入应急救援体系，无人机正逐步成为重要的救援力量。随着技术手段更新换代、动力系统不断升级，无人机在应急救援工作中将会扮演越来越重要的角色。未来救援无人机发展方向如下：
（1）智能化水平不断提高
将无人机与人工智能、GIS地理信息系统、云计算、大数据有机结合，利用无人机提供灾害事故现场即时情况，使用GIS地理信息系统、大数据、云计算技术为指挥员提供分析决策的信息资源。无人机+人工智能，可以更加精准感知复杂环境变化，提高人员搜救的效率；无人机+5G，可以实现高清视频画面的远距离传输，使得事故现场的指挥调度更加及时有效；无人机+云计算，可以实现灾害现场三维模型快速构建，实现灾害评估与灾后重建的精准决策。
（2）平台性能不断跃升
无人机在执行应急救援任务时，常常面临强风暴雨、高低温等恶劣天气条件，致使无人机无法发挥应有的作用，消防无人机必须具有一定的抗风、防雨、耐高温、防爆炸能力，具备恶劣环境的飞行可靠性。同时，面对日益复杂的救援环境，对无人机载重量、续航时间的需求不断提升，开展大载重长航时无人机研究，可助力物资运送、森林灭火、应急通信等功能实现取得阶段性的进展。
（3）集群作战、多机协同能力不断强化
重点研究开发无人机多机协同作战系统，从而实现无人机应用从单机到多机的跨越。利用最新的智能无人机集群技术，提高无人机的任务执行能力和效率，充分利用单个无人机的功能，发挥集群的作用，能够完成城市大型综合体、大型灾害现场等场景的协同侦察、灭火及救援任务。采用地面站计算机和无人机机载计算机协同工作机制，从以往一人一机的单任务控制模式转变为一人控多机的复杂任务模式，在减少人力投入的同时，提升了无人机使用效能；采用了云化数据中心的设计理念。在重点考虑无人机集群控制技术的同时，对前端任务载荷及后端信息处理系统进行整体设计，结合当前人工智能、云计算、大数据等技术实现无人机集群应用闭环管理，为智慧消防指挥、救援提供数据支撑；在不改变现有无人机机体完整性的前提下，更换通信控制模块、修改控制软件就能够完成集群系统的组网操作。
无人机作为智慧应急感知网络、通信网络等体系的重要一环，其技术的发展与进步，将为构建与大国应急管理能力相适应的中国现代应急管理体系提供有力支撑。借助无人机助力应急救援任务开展具有广阔的前景，但任重道远，还要突破众多关键技术，全面提高无人机的使用性能，开展实战化协同训练演练，成体系配套化运行，实现召之即来，来之能战。（来源：根据www.xtend.me等综述）
