近年来随着传感、遥感、飞控、云台、计算式视觉、图像传输等相关技术的快速完善，无人机 (unmanned aerial vehicle，简称UAV) 的发展也进入了快车道，在军用无人机市场依旧火热的前提下民用无人机的应用也开始逐步普及。以全球范围来讲，由于无人机成本相对较低、无人员伤亡风险、生存能力强、机动性能好、远程遥控、使用方便等的优势，使得无人机在航空拍照、气候预报、地质勘探、高压输电线路巡视、油田管路检查、高速公路管理、森林防火巡查、毒气勘察、缉毒和应急救援、救护等民用领域应用前景极为广阔，并已产生了显著的经济和社会效益，深刻地改变着人们的生产生活方式。在此次抗击新冠肺炎过程中，无人机可最大程度减少人流量，避免不必要的接触和二次传播，成为本次抗疫过程中亮眼的存在。无人机穿梭在各大城市的医疗单位之间，运送重要的样本信息以及急需的医疗药品；一些起飞重量更大的无人机还能完成人们生活必需品的运送任务，将人们急需的生活物资及时运送到位；通过搭载红外相机和语音设备后，无人机可以活跃在全国各大关键路段上，进行群体测温、有效引导人群疏散、以及宣传疫情的最新进展等情况。此外，在医学救援领域，无人机在诸如汶川地震等突发性灾害事件救援中也成为不可替代的有力武器。
作者：刘晓岑，孙海燕，吴松*（*为通讯作者）
作者单位：深圳大学附属华南医院，深圳大学医院管理研究院
目前，专业民用无人机的技术发展趋势大致如下：
1）技术向小型化、微型化、“加”长续航、网络集群化方向发展。
2）UAV+AI将成为标配，车载无人机将有望开启新赛道。
3）载人低空无人机将加快发展。载人无人机是解决地面交通拥堵问题，实现低空交通的最佳方式，目前可能有个别公司进行实验性质或者在限定区域开展体验式飞行，但由于政策法规和稳定性要求，载人低空无人机在未来五年内仍然难以规模化商用。
4）技术瓶颈不再，个人/公司都可能制造出性能较好的无人机。
5）市场呈现出在综合行业应用普及的趋势。农业、电力、物流、森林防火、消防、高空安防，边防等将成为行业主流，医疗无人机由于专业性较强，正处于探索阶段，有极大潜力值得挖掘。
6）5G网联无人机。进入5G时代之后，无人机技术又将会有一次跨越式的发展。在5G的加持下，无人机的性能和应用场景也将得到大幅升级。无人机搭配5G，将实现动态、高纬度的超高清广角俯视效果。5G网络还具有超低时延的特性，能够提供毫秒级的传输时延（低于20ms，甚至达到1ms，4G LTE是50ms以上）。这将使无人机响应地面命令更快，地面飞手对无人机的操控更加精确。结合5G云计算，网联无人机的地面平台可以提供更大容量的数据存储，更强悍的计算能力，为异地的更多地面人员提供服务（例如视频观看）[1]。
综上所述，超高速、低时延，海量连接是5G的三大特点，也因此可延伸出了无限的应用可能。有5G网络加持的无人机，可实现实时超高清图像回传、远程低时延控制、永远在线等重要能力。5G网联无人机的无人机终端和地面控制终端均通过5G网络进行数据传输和控制指令传输，并通过业务服务器加载各类场景的应用[2]。
目前，国内外利用无人机救援，在搜救、人员转运、物品运输、 机身构造、网络化等方面的研究，取得了一系列的进展。
2.1 医疗援助/物流无人机
在资源不充足，交通不方便，对时间依赖性比较强的情况下，县级区域范围内急救用品、器材、血液标本的集中配送，以及特殊的大型活动急救医疗保障中，无人机都会体现出它的独特优势。浙医二院在湖州市长兴县开展了无人机医疗急救运送试飞并取得成功[3]。无人机从长兴县小浦镇卫生院起飞，用时13分钟，将搭载的医疗用品安全运输到9公里外的浙医二院长兴院区门诊楼前。
在新冠疫情防控过程中，深圳市罗湖医院集团利用无人机率先在深圳“空中快递”检验标本。罗湖医院集团共有5家医院、34家社康中心，且分散于罗湖区各处，平时检验标本的运输都由专用车在各医疗单位收集后运到检验中心进行检测。开车运送标本至少要30分钟，遇到堵车时间还要更长；而无人机运送的速度每小时约60公里，运输时间比地面交通运输缩短50%。此外，无人机运送标本服务还可实现24小时全天候“随叫随到”，同时具备“无接触”和“运输快速”的特点，能够满足临床检验标本特别是新冠病毒检测样本安全运输的要求，面对需要紧急筛查的样本，则可以迅速送往实验室开展检测，有效助力疫情防控。
虽然这些尝试看起来与传统的物流无人机没有太多本质区别，都属于物品的短距离精准配送。但是，由于医疗物品使用的特殊性，其储存条件也相对苛刻。目前针对运输医疗物资及样本的医疗无人机，往往配置有保温、冷藏、密封等功能的储存设备，确保医疗物资处于最佳的安全状态[4]。
2.2 灾难救援无人机
每年因地震、洪水、干旱和龙卷风等灾害造成的经济损失达3千亿美元，灾害对社会与经济的压力正在让世界进入一个新的风险时代。用无人机来做日常快递的经济型和安全性还有待检验，但是在遭遇灾难需紧急救援情况下，用无人机传递救援绳、氧气管道、救生衣、应急药品、通讯器材、工具、电池等应急救援物资，则可以大大降低救援人员的人身风险，并极大提高救援速度。另外，无人机遥感作为当前和未来获取厘米级超高分辨率、小时级即时响应遥感数据的主要途径，能够迅速地在灾害救援过程中提供有效信息，在灾害预判、灾情控制及灾后重建等方面发挥巨大作用[5]。
1）水灾/水上救援无人机
2015年5月发生在美国德克萨斯州Joshua市的一场洪水中，当地的救援人员在DJI Inspire 1上制作了一个简易的投放装置，用来进行救援绳的投放。相比于之前用冲锋舟的方式，这种方式更加安全快捷。除了救援绳，还可以投放重量达到12公斤的应急药品、救生衣等。如果通过手动操作，可以把物资投放到3-5公里之内的任意地点，不受地形地貌的影响。如果配合专业的地面站导航软件，只要输入相关的坐标和任务设置，还可以自动设置投放任务，比如说多点投放，循环投放，特定时间投放，定期投放等等，也可以进行一些物资的取回[5]。
2）火灾救援无人机
无人机在火灾救援方面也有奇效。热成像相机是消防人员常用的火场设施之一，用来在烟雾中看清前方的情况，同时也可以实时测温来判断进入某个区域是否安全。红外热像仪是消防员的生命安全保障，传统的红外热像仪一般都是手持的；而配备红外热像仪的无人机可以为消防指战员提供大量空中视频和热成像信息。2016年4月22日发生在江苏靖江地区的某个化学品仓储中心的火灾现场有十个巨型油罐，每个都存着1000多吨汽油或危险化学品，救援人员很难获得有用信息。而通过无人机平台，热成像镜头可以穿透烟雾，从空中观察火情的蔓延程度，通过专用软件，可以实时测量不同位置的温度，消防指挥部门可以由此判断喷淋的优先级，以及消防队员进入某个区域是否安全。
3）地震及泥石流救援无人机
在某些交通受阻的灾情如地震、泥石流中，经过现场测绘情况，能够开始评价灾祸损失率，及时掌握灾情发展趋势，能够为快速分散现场人员和作战服务保证供给关键信息，为灾后重建作业供给有力保证。结合无人机传回的材料，开发灾祸数据库等能够为灾祸预警供给依据和辅导。
2015年4月尼泊尔地震，救援人员在灾区通过无人机进行定点拍照，并配合后期专业测绘软件的处理，可以快速生产非常精细的灾区正射影像图，比例尺可以达到1:500的程度。以往这样的图像要通过卫星才能获得，也很难获得这么精细的图像。而通过无人机，现场人员可以每隔几个小时就绘制一幅地形图，为评估灾害情况，制定救援计划，部署救灾物资等提供实时的地形资料。通过相关测绘软件，还可以进行精确测量，比如计算土方量，计算面积，计算高度，精确度可以达到5厘米以内[6]。
4）台风救援无人机
在台风应急救援中，无人机还起到抛送物资、牵引等作用。2018年受台风“苏力”影响，哈尔滨尚志市境内连日暴雨致使蚂蚁河水位暴涨，水灾发生后，被困人员被水包围，无人机通过抛送水、药品、对讲器、绳索等物资，然后再利用牵引绳拖主绳给被困人员，通过对讲机被困人员在救援人员的指挥下固定好绳索，最终救援人员通过攀爬主绳，成功解救了被困人员。而且，无人机还可以搭载红外探测设备和热感设备可快速的扫描和定位失踪人员的位置和信息。
以“莫兰蒂”超强台风灾后影像航拍资料，以及历史遥感数据、地名、行政区划为数据基础，开展系列图件制作，在灾后复杂现场勘察环境下及时、高效地为厦门市集美区、翔安区、思明区等地提供翔实的“一线”灾情信息。
4）井下救援无人机
由于井下没有全球定位卫星信号，因而无法采用传统的定位技术进行飞行控制和位置定位，而基于SLAM（同步定位与地图构建）技术为这一难题提供了新的解决途径，实现井下没有GPS信号情况下实现精确定位。井下无人机可以搭载激光雷达设备实现井下空区探测，从而获得空区三维模型、帮助人们了解空区形态、位置和大小等关键信息，省去人工巡检的环节和高空作业带来的安全隐患，既节省时间，又安全可靠。
2020年9月26日，国家能源集团神东上湾煤矿井下5G+无人机智能巡检系统试运行成功，无人机在8.8米超大采高智能综采工作面顺槽皮带机巷自主飞行、巡检。该巡检系统按照嵌入式设计，通过激光扫描定位的方式，实现了无人机在无GPS信号、无任何照明和复杂电磁环境下的自主飞行、自主导航、自动避障、自动巡检。该系统可实时将煤矿主运输系统的运行情况传送至地面监测监控中心，便于及时发现异常，确保运输系统安全运行。
2.3 新型医疗急救无人机
1）AED急救无人机
根据中国疾病死亡人数2020年统计报告显示，我国每年发生心源性猝死的人数约为54.4万，幸存者只有1%。造成如此低的存活率的主要原因在于应急部门需要大约10分钟的响应时间，而心脏骤停后大约4到6分钟便会导致脑死亡和最终的死亡。在救人的时候，时间都是以秒计的。可是，在交通如此拥堵的城市环境中，又如何能让一辆四轮交通工具快速在道路上穿梭呢？
2019年，我国首架搭载AED急救无人机在深圳试飞成功，该系统可以在四分钟内，将AED自动投放到半径两公里范围、任意一个1.5米×1.5米的区域内。无人机不受交通条件的影响，可以比救护车快4至5倍的速度抵达现场，可将心脏骤停病人的存活率大大提升。该救援无人机速度可达到每小时60公里，最远飞行距离可达15公里，抗6级风并且可以在小雨中飞行。依靠视觉系统，可在1×1米的区域内精准降落。根据设定的航线自动起飞、降落，领取AED后实现一键返航，全程无需人工参与。附带的双向对讲系统可对现场人员行进指导。AED急救无人机可以解决交通拥堵、陈旧小区、农村、缺乏AED覆盖的区域等场景的急救需求。
目前无人机在医疗场景下的使用，主要集中在相对简单的应急医用物资的运输上。2021年，深圳大学附属华南医院探索全国首创无人机智慧应急救援新模式，利用无人机可以不受道路交通条件影响进行高速飞行的优势，结合智慧眼镜的现场感知平台，力求实现第一时间内让需要抢救的患者获得专业医生远程现场评估和指挥施救，达到无人机“先期到达，先期诊治”的目的，为心跳骤停患者的抢救赢得了时间并提高了效率。这一首创救援模式为无人机在医疗急救甚至灾难医学的应用上，为海陆空多渠道急救通道的搭建提供了新的研发思路。
2）载人救护无人机
急救无人机的下一步发展必定是开发出可以搭载人的机型，其大小与小型汽车相当，能快速将救援人员送到事故地点，还可以在任何地方着陆。救援人员固定好伤者之后，把患者装进无人机内，然后送回到医院做进一步处理。以色列正在研制一种用于战时医疗救助和后送的无人机，配备用于救伤和运输的机动生命支持 (MLSTAT) 系统，可以携带两名受伤的士兵飞行2h，并能远程监视伤员 的身体状况和实施远程急救治疗。
医疗无人机不仅能够满足医院紧急物流的需求，也能有力保障突发公共事件或重大自然灾害等特殊情况下的应急需要。医疗无人机与常规无人机不同，能够遵循既定航线自主飞行，依托5G网络实现精准导航，抗风级别达6级，在雨雪天均可正常运行；特制货箱维持恒温环境，1小时变化不超过1度，确保医疗制品的品质安全[4]。在紧急救援中，无人机空中运输能够避免路面交通拥堵带来的时间延迟，进一步提升医疗救治的效率。因此，医疗无人机专用航线的顺利通航，将能更好地为临床提供安全、快速的急救、救援保障。作为5G智慧急救闭环体系中的重要环节，无人机可以使急救救援以更加及时、高效的方式服务于患者的救治，争取更多抢救时间，发挥无可替代的作用。
随着人工智能和无人机产业的高速发展，民用无人机的“黑飞”和“乱飞”现象也日益常见，有的甚至扰乱航空秩序影响航空安全。但目前，从政策到法律，再到深层次的伦理问题等方面，我们并未做好准备。当前，我国针对无人机的相关政策规定主要包括《民用无人驾驶航空器系统驾驶员管理暂行规定》、《民用无人机驾驶员管理规定》、《轻小型无人机运行规定（试行）》、《民用无人驾驶航空器系统空中交通管理办法》 、《民用无人驾驶航空器实名制登记管理规定》、《民用无人驾驶航空器经营性飞行活动管理办法（暂行）》等。但现行内容主要是条例、规定和管理办法，层级较低，并且仍存在无人机立法缺失、监管主体责任不明确等问题[7]。因此，亟需从以下方面进一步完善我国无人机法律监管对策：制定和完善无人机立法来规范无人机领域和行业标准，明确违法边界，确定其法律责任；确立法律监管主体和监管对象，设立无人机专门监管机构；健全无人机事故应急处理法律机制，明确负责事故应急处理的主体及程序。
移动通信技术与无人机产业的深入融合，进一步优化衍生了更多基于网联无人机的创新应用场景。5G移动通信为无人机的飞行测控提供强大的技术支撑，5G +医疗无人机的出现也为许多限制性场景的医疗救助工作带来全新突破。在技术方面，我国在大疆等企业助力下，暂时具有一定领先优势，但这还远远不够，还需不断加速创新和扩大优势。如还需在空气动力学以及电池设计等方面继续深耕，从而拥有更远的航程和更大的载重。此外，医疗无人机与其他无人机一样，仍需持续提升飞行稳定性，并加强网络安全的重视，从而防范可能遭受的干扰甚至恶意攻击[8]。相信未来伴随着5G、人工智能等商用步伐的进一步深化，新基建等战略的不断落实，自动避障、视觉定位、GPS跟随、虚拟现实等技术必将大幅提升，医疗无人机产品将向更加智能化、多样化等方面加速发展。同时，随着无人机监管法律的完善和市场应用的进一步成熟，医疗无人机的使用推广将为更多的患者提供及时高效的医疗服务。
[1] 张冉. 基于5G网络的《无人机创新创业实践》教学研究，科技创新导报，2019（26）：213-214.
[2] 何松儒，周超，叶佳，贾平法. 民用无人机地面站发展的分析研究，数字技术与应用，2019（10）：227-229，231.
[3] 侯瑞. 浙大二院：5G垂直医疗领域的“浙江样板“，信息化建设，2019（05）：36-37
[4] 陈晨，王劲夫. 城市紧急救助医疗用无人机造型设计，机械设计，2021（38）：155.
[5] Sudip Bhattacharya, Md Mahbub Hossain, Kyle Hoedebecke, Madonna Bacorro, Özden Gökdemir, Amarjeet Singh. Leveraging Unmanned Aerial Vehicle Technology to Improve Public Health Practice: Prospects and Barriers, Indian J Community Med, 2020;45(4):396-398
[6] Suryamathi J, Sri Haran S, Prince Sunny, Udaya Kumar Pi. Unmanned Aerial Vehicle for Medical Applications, International Journal of Trend in Scientific Research and Development, 2020（4）：2456
[7] 刘明远.民用无人机社会风险防控与法律监管[J].行政管理改革,2019(08):44-49.
[8] 智能制造网，“医疗无人机风口将至，爆发前夜两大难题待解”https://www./news/detail/103557.html
