近幾年，隨著無人機(jī)相關(guān)技術(shù)的日益成熟與行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，無人機(jī)產(chǎn)業(yè)規(guī)模呈現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定增長的態(tài)勢，且廣泛服務(wù)于遙感測繪、農(nóng)業(yè)植保、公安消防、線路巡檢和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。垂直起降固定翼無人機(jī)系統(tǒng)具有飛行靈活性高、滯空時(shí)間長、巡查半徑大等特點(diǎn)，作為空中巡邏平臺可實(shí)現(xiàn)對陸地邊境線等重要區(qū)域進(jìn)行巡查，并可以對目標(biāo)進(jìn)行分類和識別，提高邊境巡防工作效率，提升邊防部門管理控制能力。

一、我國無人機(jī)行業(yè)發(fā)展情況概述

近年來，國內(nèi)無人機(jī)產(chǎn)業(yè)增速迅猛，截至2021年6月底我國無人機(jī)的注冊數(shù)量突破64萬，比去年同期高出52%，操控人員超過10萬。全國共有無人機(jī)通用航空企業(yè)11430家，運(yùn)營商用無人駕駛航空器超過14萬架，同比分別增長 38.63%和26.73%。根據(jù) Frost & Sullivan 的報(bào)告，2019 年，我國工業(yè)無人機(jī)整機(jī)市場規(guī)模（按訂單統(tǒng)計(jì)）為 50.62 億元（不包含無人機(jī)服務(wù)市場規(guī)模），其中垂直起降固定翼無人機(jī)整機(jī)市場規(guī)模為 5.12 億元，占無人機(jī)整機(jī)市場規(guī)模的比例為 10.12%。

由于垂直起降固定翼無人機(jī)具有起降便捷、航時(shí)長、航速高等特點(diǎn)，在工業(yè)作業(yè)市場領(lǐng)域的保有量逐漸增多，通過搭載光電吊艙系統(tǒng)的無人機(jī)具有快速響應(yīng)、起降便捷、升限大、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，可以配合邊防部門開展高頻次、高時(shí)效的巡邏工作。

二、垂直起降固定翼無人機(jī)系統(tǒng)典型構(gòu)架及功能特點(diǎn)

固定翼無人機(jī)是指由動(dòng)力裝置產(chǎn)生前進(jìn)的推力或拉力，由機(jī)翼產(chǎn)生升力，在大氣層內(nèi)飛行的重于空氣的無人駕駛航空器。垂直起降固定翼無人機(jī)是指起降過程采用可控垂直方式的固定翼無人機(jī)，根據(jù)動(dòng)力系統(tǒng)不同類型，可分為純電動(dòng)、油電混合垂直起降固定翼無人機(jī)兩大類。

2.1垂直起降固定翼無人機(jī)典型系統(tǒng)主要由無人機(jī)平臺、任務(wù)載荷、數(shù)據(jù)鏈路、地面控制系統(tǒng)等部分構(gòu)成。

（1）無人機(jī)平臺：垂直起降固定翼無人機(jī)是在固定翼無人機(jī)的基礎(chǔ)上，增加垂直起降動(dòng)力單元，從而實(shí)現(xiàn)了固定翼無人機(jī)的精確定點(diǎn)垂直起降功能。一般還包括飛機(jī)機(jī)體、推進(jìn)系統(tǒng)、飛行控制裝置、供電系統(tǒng)、飛行數(shù)據(jù)終端等。

（2）任務(wù)載荷：任務(wù)載荷是指無人機(jī)執(zhí)行任務(wù)時(shí)攜帶的任務(wù)設(shè)備，垂直起降固定翼無人機(jī)常用的任務(wù)載荷有：航攝相機(jī)、激光雷達(dá)、合成孔徑雷達(dá)、光電吊艙等，以滿足不同的作業(yè)需求。

（3）數(shù)據(jù)鏈路：無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈主要是指任務(wù)機(jī)與地面控制站之間，按照約定的通信協(xié)議和信息傳輸發(fā)過誓，進(jìn)行指令交互、信息傳遞的無線通信鏈路，目前無人機(jī)頻譜使用主要集中在UHF、L和C波段。數(shù)據(jù)鏈路由機(jī)載鏈路設(shè)備和地面鏈路設(shè)備組成。

（4）地面控制系統(tǒng)：一般也稱為無人機(jī)地面站，是實(shí)現(xiàn)無人機(jī)及任務(wù)載荷遠(yuǎn)程指揮控制的終端，它是控制飛行器的飛行、回收、數(shù)據(jù)接收與處理、任務(wù)載荷控制的“神經(jīng)中樞”。

2.2垂直起降固定翼無人機(jī)系統(tǒng)功能特點(diǎn)

（1）飛行平臺具備垂直起降能力，對起降點(diǎn)要求低，整個(gè)系統(tǒng)執(zhí)行任務(wù)方便、靈活，適合在硬件條件比較惡劣的邊境線、邊境重要區(qū)域執(zhí)行飛行任務(wù)；

（2）飛行系統(tǒng)續(xù)航時(shí)間長、覆蓋范圍廣，通過掛載相應(yīng)專用設(shè)備可對目標(biāo)進(jìn)行空中偵察、跟蹤、拍攝取證，具備在任務(wù)點(diǎn)實(shí)施長時(shí)間持續(xù)的監(jiān)視能力；

（3）載荷能力大，作業(yè)類型豐富，可通過掛載航攝相機(jī)、激光雷達(dá)、合成孔徑雷達(dá)、光電吊艙等任務(wù)載荷，能夠獲取各類圖像、影像、音頻等豐富的數(shù)據(jù)，并可進(jìn)行夜間作業(yè)；

（4）飛行速度快，可對任務(wù)點(diǎn)大范圍監(jiān)控預(yù)警，并快速抵達(dá)目標(biāo)點(diǎn)，提高邊防反應(yīng)能力，并可將實(shí)施數(shù)據(jù)回傳，提高邊防部門的信息協(xié)同能力。

三、垂直起降固定翼無人機(jī)系統(tǒng)在我國陸地邊境巡防中的典型應(yīng)用分析

3.1 我國陸地邊境線情況簡介以及空中巡防需求分析

我國陸地與14個(gè)國家接壤，陸地邊境線長2.2萬公里，其中1.9萬公里在民族地區(qū)。邊境地區(qū)國土面積197萬平方公里，人口2300多萬，其中少數(shù)民族人口近一半，有30多個(gè)民族與周邊國家同一民族毗鄰而居。具體的陸地邊境地區(qū)包括內(nèi)蒙古、遼寧、吉林、黑龍江、廣西、云南、西藏、甘肅、新疆等9個(gè)省區(qū)的140個(gè)陸地邊境縣（市、區(qū)、旗）和新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)的58個(gè)邊境團(tuán)場。邊境地區(qū)地處我國對外開放的前沿，是確保國土安全和生態(tài)安全的重要屏障，在全國改革發(fā)展穩(wěn)定大局中具有重要戰(zhàn)略地位。

3.2 垂直起降固定翼無人機(jī)陸地邊境巡防系統(tǒng)典型構(gòu)架結(jié)合陸地邊境的基本情況與任務(wù)需求，垂直起降固定翼無人機(jī)系統(tǒng)典型構(gòu)架由垂直起降固定翼無人機(jī)、無人機(jī)地面站（便攜式、移動(dòng)式）、地面指控中心及數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)中心等構(gòu)成。

3.3 垂直起降固定翼無人機(jī)陸地邊境巡防系統(tǒng)的作用與常規(guī)邊境巡防手段相比較，以無人機(jī)為主的空中巡防具有以下特點(diǎn)：

（1）無人機(jī)空中巡防對現(xiàn)有地面二維方式為主的巡查能力的有效補(bǔ)充，可提供大范圍、長時(shí)間、遠(yuǎn)距離的迅速與隱蔽的巡查與提前預(yù)警能力，對常規(guī)地面視頻監(jiān)控的盲點(diǎn)盲區(qū)做有效補(bǔ)充，并且通過掛載紅外設(shè)備，具備夜晚巡查能力；

（2）無人機(jī)空中巡防具有效率高的優(yōu)勢，通過構(gòu)架一體化指控系統(tǒng)，可具備相關(guān)信息的取證、存儲(chǔ)與備查能力，與現(xiàn)代信息化指揮體系能夠高效融合，滿足黨政軍警民的統(tǒng)一指揮、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一協(xié)調(diào)的管邊控邊機(jī)制要求；

（3）無人機(jī)空中巡防是推進(jìn)邊境地區(qū)治安防控體系建設(shè)，打擊走私、販毒、販槍、偷越國（邊）境、非法出入境等各類違法犯罪活動(dòng)的新手段的有效嘗試。作為邊境地區(qū)技防手段是對人防、物防的有效補(bǔ)充和加強(qiáng)，對邊境地區(qū)反恐、禁毒、打擊非法出入境和走私提供強(qiáng)有力保障。

（4）無人機(jī)可通過掛載豐富的任務(wù)載荷，能夠提供執(zhí)勤人員的通訊中繼、物品投送、情報(bào)搜集、空中監(jiān)控、車輛查控、人員跟蹤等空中任務(wù)，并可輔助進(jìn)行應(yīng)急救援、目標(biāo)搜救、現(xiàn)場取證等急難險(xiǎn)重的任務(wù)，為指揮決策提供重要的信息資料。

四、垂直起降固定翼無人機(jī)系統(tǒng)在陸地邊境巡防中的挑戰(zhàn)

4.1我國幅員遼闊，陸地邊境線地理地貌與氣候條件復(fù)雜，東北、西北、西南地貌結(jié)構(gòu)存在明顯差異，有山地、丘陵、高原、平原、沙漠、戈壁等多種地形。且干旱、黑災(zāi)、白災(zāi)、寒潮、大風(fēng)、沙塵暴、冰雹、暴雨等氣象災(zāi)害較為頻繁。西北地區(qū)冬季大風(fēng)、降溫、風(fēng)雪、沙塵暴等天氣的經(jīng)常出現(xiàn)。自然環(huán)境的復(fù)雜性，對無人機(jī)系統(tǒng)的可靠性提出客觀要求，無人機(jī)企業(yè)在耐寒性、抗風(fēng)性、防塵防雨雪等方面進(jìn)行技術(shù)迭代。

4.2無人機(jī)邊境巡防系統(tǒng)需進(jìn)一步驗(yàn)證單機(jī)、集群、梯隊(duì)飛行等作業(yè)模式的可行性，真正滿足邊防常態(tài)化巡防的任務(wù)需求。此外垂直起降固定翼無人機(jī)系統(tǒng)需進(jìn)一步研發(fā)網(wǎng)捕、震懾、驅(qū)離等邊防實(shí)際需求功能。

4.3邊境地區(qū)治理協(xié)調(diào)機(jī)制復(fù)雜，跨部門、跨區(qū)域溝通甚至與邊境事務(wù)密切相關(guān)，無人機(jī)巡防體系的建設(shè)需規(guī)范作業(yè)流程、規(guī)范信息報(bào)告制度、規(guī)范突發(fā)事件應(yīng)急預(yù)案，做到信息資源的及時(shí)互通互聯(lián)互享。