低空與軌道交通融合應用，依靠智能感知、可靠通信、多傳感器融合定位及空軌協(xié)調調度等技術，可提升軌道交通效率、降低風險，推動其智能化、自動化發(fā)展，如表1所示。

表1   關鍵技術功能與應用總結

一、智能感知技術

智能感知技術在無人機應用于軌道交通系統(tǒng)中發(fā)揮著至關重要的作用，主要應用于軌道巡檢和設施監(jiān)控中的實時環(huán)境感知和精準目標識別。通過高精度的視覺識別技術，無人機可以幫助提升軌道交通系統(tǒng)的安全水平，并對設施狀態(tài)進行全面監(jiān)控。

無人機配備高清可見光相機和紅外相機，能夠實時將照片或視頻傳輸至數據中心，數據中心采用人工智能目標檢測與圖像處理算法(如YOLO、MaskR-CNN)，對軌道線路、橋梁、隧道等設施進行精準隱患檢測，如裂縫、腐蝕、異物侵入等。這種方式相比傳統(tǒng)人工巡檢提高了50%以上的效率，尤其在高危或復雜區(qū)域(如隧道內部和橋梁底部)能夠覆蓋人工難以觸及的部位，為軌道設施提供更全面的安全評估。

智能感知實時反饋關鍵數據至軌道交通管理系統(tǒng)，助力發(fā)現缺陷、提供依據并支持應急維護。視覺感知技術可精確定位裂紋或結構異常，自動生成報告，縮短排查時間，提升維護效率。

二、可靠通信技術

軌道交通環(huán)境復雜，城市內電磁干擾多，傳統(tǒng)無人機射頻通信易受阻，移動信號覆蓋不穩(wěn)定。為確保無人機高效協(xié)同與安全運行，需建立更可靠的融合通信機制[19]。

可靠融合通信機制結合了5G通信、衛(wèi)星通信、Mesh自組網以及軌道交通特有的EUHT網絡等多種通信技術，形成多層次、全方位的通信保障體系。5G通信技術因其高速率和低延遲特性，特別適用于動態(tài)環(huán)境中的實時數據交換；衛(wèi)星通信則在廣域覆蓋和偏遠地區(qū)具有重要作用，確保無人機在遠離城市中心或存在通信盲區(qū)的環(huán)境中仍能穩(wěn)定連接；Mesh自組網具有高度的靈活性和魯棒性，能夠在復雜環(huán)境下靈活組網，并支持應急通信。

除了傳統(tǒng)通信技術的融合，引入邊緣計算能力后，無人機在軌道交通系統(tǒng)中可本地處理數據，減少回傳依賴，提升實時性和響應速度，增強智能感知效率，保障網絡不穩(wěn)定時自主執(zhí)行任務。

三、多傳感器融合定位技術

在軌道交通復雜環(huán)境中，衛(wèi)星導航定位技術受限，無法滿足無人機精確作業(yè)需求。多傳感器融合定位技術通過整合激光雷達、視覺傳感器、里程計和慣性導航系統(tǒng)等，可以有效提升無人機在復雜環(huán)境中的定位精度和可靠性。

激光雷達提供高精度三維環(huán)境數據，幫助無人機識別障礙物、更新地圖，尤其在視距受限或光照不良時優(yōu)勢明顯；視覺傳感器補充細節(jié)信息，提升感知準確性；里程計和慣性導航系統(tǒng)提供短期穩(wěn)定定位數據。融合這些傳感器數據，可解決無人機在復雜環(huán)境中的高精度定位問題，保障其精準完成自動化巡檢任務。此外，無人機在進行復雜任務時，還需在衛(wèi)星導航提供的地球坐標系與激光雷達等融合定位提供的相對坐標系之間進行無縫切換，確保無人機在全局與局部坐標系下的定位信息始終保持一致，避免因坐標系統(tǒng)差異而導致的定位誤差。

四、空地協(xié)同調度技術

無人機巡檢需在列車限界內進行，必須解決與列車的安全協(xié)同問題，確保互不干擾。空地協(xié)同調度技術至關重要，需實現無人機作業(yè)與列車運行的統(tǒng)一調度，在列車進入作業(yè)區(qū)時及時調整無人機飛行軌跡，避免碰撞和干擾。

空地協(xié)同調度技術實時監(jiān)控協(xié)調無人機飛行路徑與列車運行路徑。無人機依列車位置、速度及作業(yè)區(qū)域自動調整飛行時間和軌跡，避免交集。通過精確通信與控制系統(tǒng)實現實時數據交換，確保作業(yè)安全。無人機與列車調度系統(tǒng)需形成聯(lián)鎖機制：無人機作業(yè)時，列車不進入作業(yè)區(qū)；列車運行時，無人機禁入限界作業(yè)區(qū)，保障列車安全。

此外，在特殊情況下，無人機作業(yè)與列車運行的調度還需要實現自動化的避讓機制。列車接近作業(yè)區(qū)時，無人機自動啟動避讓程序，飛至安全區(qū)域。無人機與列車控制系統(tǒng)需保持一致性和協(xié)調性，及時響應狀態(tài)變化，保障作業(yè)安全高效。空地協(xié)同調度技術保障列車安全，支持無人機軌道巡檢任務。(作者：郜春海，朱力，苗佳，陳磊，明悅)