山地搜救无人机载荷技术综述

《IEEE Sensors Journal》：Payload Technologies for Mountain Search-and-Rescue UAVs: A Review

　　

摘要：

面对复杂山地森林灾害环境与搜救任务多维耦合带来的严峻挑战，无人机（UAV）系统已成为突破传统搜救范式局限的重要力量，其中载荷技术是决定综合运行效能的关键要素。本文全面综述了面向山地森林搜救场景的无人机载荷技术的现状，并对其未来发展进行了展望。基于典型任务目标，复杂任务被解构为四种范式化场景：灾害现场处置、次生灾害监测、生命体征搜索和应急通信支持。在此基础上，系统阐述了四种核心载荷类别的技术谱系，包括救援处置、环境感知、生命探测和通信中继，重点介绍其工作原理、代表性硬件配置、载荷使能技术及在复杂环境中的适应性局限。针对单机载荷在全域覆盖和多维协同方面固有的能力局限，本文前瞻性地探讨了载荷技术的集群化演进路径，旨在为建设下一代智能山地森林搜救装备体系提供理论与应用参考。

I. 引言

在全球气候变化加剧、地质活动日趋活跃的背景下，山地森林地区的自然灾害，如森林火灾、地震、山洪暴发和泥石流等，变得更加严重和复杂。这些灾害日益表现出显著的灾害链效应、多灾种并发以及空间影响范围扩大等特点[1]。作为典型的非结构化地理环境，山地森林地貌高度切割、植被冠层茂密，且气象条件变化迅速。一旦灾害发生，物理通道往往被切断，通信链路可能瘫痪，形成信息孤岛。这些条件共同构成了高度复杂和非线性的灾害场景[2]。在此背景下，"十四五"国家应急管理体系规划明确提出要加速发展极端环境（包括高海拔地区和原始森林地区）下的航空救援装备，并推动应急救援向数字化、无人化和智能化方向转型。传统的搜救模式严重依赖人员力量和地面重型设备，受地形通达性有限和时间关键救援窗口狭窄的制约，在救援效率和人员安全方面均面临重大挑战。因此，建立一种能够超越地理障碍、实现快速全域响应的航空应急救援集成范式，已成为应急管理体系现代化的必然要求。