智能监狱无人机
1. 项目背景
监狱是指关押一切犯人的场所，包括监狱，看守所，拘留所等，对罪犯实行惩罚和改造相结合、教育和劳动相结合的原则，将罪犯改造成为守法公民。作为高度戒备的监狱，监狱押犯规模大、在押罪犯刑期长、犯群结构复杂，为积极整合资源、推动高新技术应用、完善综合保障机制、增强突发事件应对能力，利用高科技手段对监狱工作提供技术支持已刻不容缓。
随着时代飞速发展，伴随着电子技术、通讯技术和飞控技术的不断进步，加上目前建设智慧监狱是以后的趋势。无人机是新兴的科技化产品，具备多种应用性功能，进而利用无人机来为建设智慧监狱的工作也会越来越广泛。
2. 平台概述
2.1 总体介绍
监狱安防巡检无人机全自动巡控系统，无需现场操控能全自动进行日常巡逻作业，自动飞行+远程手动操控，在提升监狱警务工作效率、保障监狱警务人员安全，全面提升监狱警务工作综合战斗力。
本系统运用图像识别、AI飞行等核心技术，无人机自主决策航迹、姿态、拍摄参数，获取高质量巡查数据。机载AI与云端实时互动，可以对目标进行多角度数据采集。
本套全自动巡查系统是软硬件结合的整套全自动飞行方案，包括无人机自动飞场，无人机，远程操控系统，后端数据处理平台。
1) 实现无人机自主起飞降落。
AI控制盒可以实现获取无人机的飞行信息，并基于云台拍摄的图像数据测算出降落目标点的降落位置，并通过运载的飞行控制策略实现精准降落，图像识别精度±3cm，降落精度可达±10cm。
2) 实现无人机自主巡查巡逻
AI自动控制盒可以实现图像识别、运算控制，能实时对特征目标进行精确定位，可以实时控制云台对目标进行跟踪拍摄，并通过图像识别精准拍摄目标对象。通过无人机飞控控制接口，还可以实现个性化飞行功能开发，实现自动AI飞行。
2.2.4 基于无人机的数据采集系统
基于云平台的人工智能技术，可以通过无人机的携带可见光相机、红外相机或喊话器、探照灯等，可以全天候快速采集监区的图像数据，并将计算机视觉算法应用到对的目标识别中。
无人机携带巡查载荷，以无人机自动机场为中心，可以实现半径15公里范围的区域巡查覆盖。巡查作业间隔3min，巡查数据可以实时回传至数据中心，进行分析处理。
2.2.5 远程GCS控制平台
本套GCS控制平台是无人机自动机场以及无人机的管理平台，可以实现对无人机自动机场或大疆无人机的远程控制，同时本套GCS平台也是数据智能运营平台。
本套控制系统部署在客户本地或者云端，用户可随时登陆并控制设备。平台可针对不同应用场景制定巡飞任务，针对业务场景实现的不同飞行方式和采集方式，用户通过控制系统下达任务， 调配指挥无人机、自动机场等，连续飞行作业，并获取实时视频数据。
同时本管控平台系统将开发API接口，可以支持其他设备接入（如其它无人机、车辆，4G单兵），同时本系统将支持多平台应用（web，app）。
3. 无人机及自动机场在监狱管理中的应用
3.1 日常巡视
在日常的监狱管理中，传统监控摄像头存在受自然条件安装位置制约程度大、视角死角盲区多等缺陷，因此，通过部署全自动机场无人机巡查系统进行监区内的日常巡视，通过对监狱及周边安放区域进行无人机航线规划，实现全自动化监区巡查。
此外，无人机可以进行定点监控模式，对监区及周边敏感区域的固定点位进行高点监控，自动机场端可将无人机采集的实时监控视频回传指挥控制中心，帮助监狱管理人员实时掌握现场情况。
3.2 夜间巡逻
使用M300适配的H20T云台，可在夜间对监狱及周边敏感区域进行高空红外热感、夜视模式巡查，当有监测到异常车辆或人员出现时，可使用H20T自带激光测距仪，第一时间将位置信息反馈给无人机指挥中心，同时无人机还可以加装喊话器，智能跟踪目标，同时使用喊话器对目标进行喊话，警告驱散威慑非法入侵人员，应急处理突发紧急情况。
3.3 犯人户外活动监控及管理
当犯人在监区活动时，指挥中心可远程控制无人机对活动人员进行高空监控，当出现犯人非法聚集、斗殴等情况时，可使用喊话模块及时对现场人员喊话威慑驱散，同时使用双挂载模块的H20T模块可对现场的非法人员进行航拍取证，做到事后追责有据可依。
3.4 监狱区“低小慢”无人机反制
4.1 无人机自动机场安装部署环境需求
（1）提供占地为 1.8 米×1.8 米的地基基础
（2）3.6 米×1.8 米的空旷区域（自动机场舱门打开后需占用空间）
（3）提供 220V 交流电，提供接地
（4）20Mbps 以上有线网络，带宽要求上下行对等（推荐）
（5）在距离自动机场距离4 米-10米之间设置自动气象站，提供1米×1米的地基基础
（6）机场安装位置周围开阔，无建筑物遮挡，避开运营商基站、避开高压电线杆塔。
（7）机场安装位置10米内上空无遮挡、无高建筑物
4.2 设备配置
4.2.1 M300 RTK
4.2.2 禅思 Zenmuse H20/20T
4.2.4阿拉丁Z15云台探照灯
4.2.5 “低小慢”无人机侦测反制系统
该系统属于客户定制化需求，相关产品参数沟通销售或技术人员。
4.3 GCS控制中心部署
4.3.1 GCS部署电脑硬件、软件要求
5. 自动巡查系统任务飞行实施方案
5.1 自动巡查航线规划
5.1.1 航线规划
打开并连接GCS地面站软件，根据巡查内容、巡查路线规划航线任务。
航线规划暂定如下。
实际作业飞行规划以现场考察为主。
5.1.2 航线飞行
GCS地面站软件切换至飞行数据页面，点击航线飞行，飞机将按照刚刚写入的航线执行飞行任务。
飞机起飞以后，左上角可以看到第一视角实时回传的视频，正常航线飞行时，可以点击开启云台按钮，通过摇杆控制云台。
6. 总结
基于自动机场的无人机监区安防巡查方案具有以下优点：
（1）全程自动起降，无需飞手操作；
（2）支持自动快速充/换电，可高强度连续作业，使用维护简单。
（3）所有过程均自动计算完成，无需人工干涉，符合无人机自主巡查的要求；而传统无人机的巡查方法需要依靠人工操控，必须依靠无人机驾驶员的经验完成巡查任务；
（4）适配功能强大且丰富的无人机挂载模块生态，使得无人机可在不同场景下发挥更多功能，结合全自动机场、AI技术实现无人机行业应用落地，拓展行业应用领域；
（5）所有的巡查过程均具有极高的精度，RTK定位模块获得精确的无人机相对于巡查目标的位姿，包括坐标，朝向等关键数据，而不是误差较大的绝对的 GPS地理坐标；
（6）所有巡查导航过程均严格数值化，具有严格的流程规范和误差控制，准确性一致性高，避免了人工巡查凭借经验巡查造成的检视不够严谨的状况。
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