灾害如海啸、地震等造成巨大人员伤亡和经济损失，据统计，2023年我国受灾近亿人次，直接损失超3 454亿元^[1]。灾后紧急救援旨在快速响应、减少伤害^[2]，但传统依赖人力和搜救犬的现场搜救常因通信、运输受阻及信息滞后而困难重重。国家高度重视低空经济发展，将其列为战略性新兴产业，并出台政策推动通用航空创新应用^[3]。在此背景下，无人机技术凭借其快速响应、灵活部署、可搭载专业设备执行高危任务等优势，在提升灾害应急处置能力方面展现出巨大潜力^[4]，能显著提高搜救效率并保障救援人员安全^[5]。因此，本文聚焦无人机在紧急医学救援领域的应用功能、场景等关键方面，综述国内外研究进展，旨在为推动该技术在我国防灾减灾事业中的发展和应用提供参考依据。

1 无人机的概念及类型

无人驾驶飞机，简称无人机（unmanned aerial vehicles）是一种有动力、可控制、能携带多种设备、执行多项任务，并可以重复使用的无人驾驶航空器。无人机主要由飞行器、飞行控制系统、搭载装备和摇杆传感器组成，可实现影像实时拍摄传输、侦察和监视、物资运输投放、核辐射探测等功能。根据飞行原理和气动布局可分为：固定翼无人机、旋翼无人机和复合翼无人机。固定翼无人机适用于远距离巡航、起降场地空旷。旋翼无人机可垂直起降和空中悬停，适合空间狭小等复杂环境的短距离任务。复合翼无人机则结合了固定翼和旋翼无人机的特点，适用场景广泛。

2 无人机优劣势分析 2.1 无人机的优势

无人机在灾害救援时优势突出，汇总如下。①机动灵活：无人机具有启动快、飞行快、路径短的特点。目前无人机最高速度可达290 km/h，从0到100 km/h加速时间不到1 s，同时具有极高的机动能力^[6]；②飞行地形多样：无人机在高原、边境等道路交通不便的特殊环境中仍可正常作业，具有起降不依赖特定专用场地、操纵便利易上手等特定的优势；③安全高效：无人机可以减少救援人员的工作量，提高安全性^[7]。相关研究表明无人机在县域医共体机构之间的急救物资转运，比道路转运更快捷、更加节省转运时间，可节省（7.98±1.32）min^[8]，最多可节省14.07 min；④成本低：无人机的制作成本远低于传统运输机，其次无人机的使用成本相对较低，能够大幅降低运输成本。特殊环境通过无人机进行小批量物资补给运输能明显降低运输成本^[9]。自然灾害发生后，灾区的环境恶劣、地形复杂、救援工作时间紧、任务重，无人机的介入可较大程度的缓解救援压力。此外随着海上活动的不断增加，且海上环境及交通复杂多变，海滩事故多发，船舶间的碰撞危险系数增大，无人机的高效、便捷是船舶搜救的有效补充^[10]。

2.2 无人机作业时存在的局限性

无人机执行各种任务时虽然具有诸多优点，但仍然存在可改进之处。①续航时间短：大部分无人机配备的电池缺乏足够的动力，无人机普遍续航时间只有几十分钟，难以满足全天候救援行动中对续航时间的需求^[11]；北京航空大学研制的油动固定翼无人机，续航时间可达80 h^[12]，但未量产，并未应用到紧急医学领域。②携带物资受限：无人机携带物资的体积同样受空投盒容积影响，难以满足一次飞行任务为多个伤员集中点进行急救物资投送的需求。③起降地点受限：无人机的起降需要相对开阔的地域，避免对螺旋翼造成干扰，对于非空旷地带如森林等地，则需引导至相对开阔区域后方可完成投送，在一定程度上影响投送效率^[13]。④易受环境影响：无人机在执行任务时容易受到环境因素的影响，可能出现颠簸、摆动、倾斜等问题^[14]。⑤技术标准和监管政策不足：许多无人机驾驶员基于业余爱好，虽然在平时操作熟练，但没有经过正规培训取得驾驶证，存在操作不规范、无法胜任复杂任务等问题，在一定程度上处于无序发展的状态^[11]。⑥空域申报和批复：无人机的起飞航线涉及空域申报和批复问题，也可能会捕捉到国家安全保密信息或被救援人员隐私信息^[15]。亟待政府相关部门制定和完善相关法律法规，同时无人机抗风、续航及负荷能力的技术优化也是未来研究的方向^[16]。

3 无人机在紧急医学救援中的应用现状

无人机在各行各业都有着广泛的应用。无人机可通过挂载众多不同的专业设备，整合不同功能，实现多种功能集成，从而完成不同的灾难救援任务，达到“1+1 > 2”的效果。在灾害救援中无人机可以搭载通信、定位、转运、照明、摄像等，以及无人机自身无需搭载其他外挂设备即可实现指定功能，应用于不同救援场景。

3.1 单功能无人机在紧急医学救援中的应用 3.1.1 导航定位与搜救功能的应用

无人机可搭载多种自主导航系统如全球定位系统（global positioning system, GPS）、惯性导航系统(INS)、视觉导航技术、天文导航、超宽带（UWB）技术、雷达导航等，实现不同场景下无人机的导航及自主定位^[17]，为后续营救打下基础。海上医学救援当中，无人机通过自身的定位系统，或者快速的目标智能识别以及目标定位确定海上目标三维信息，将遇险船只及人员的具体定位信息实时传输至指挥站或者救援指挥船只，为后续救援行动提供清晰的方向指引。基于此，搜救指挥人员能够迅速调配专业搜救船艇及救援力量，快速抵达事发海域展开营救工作^[18]。此外，国外研究表明，借助声源定位技术可有效解决参与搜救行动的无人机自身定位问题^[19]。在高海拔地区，无人机可通过搜索定位精准获取登山被困者的坐标，大幅缩短救援队的搜救时间^[20]。这一优势在雪崩灾后救援中同样显著，无人机能够快速抵达专业救援人员难以直接进入的危险区域，通过高效搜寻定位缩短目标锁定时间，为提升被困人员生存率争取宝贵先机^[21]。无人机结合无线电信号的定位功能因其强抗干扰能力，高定位技术精度优势在灾害救援领域也得到了广泛应用。基于无人机的优点和无线电定位技术的发展，无人机与无线电技术相结合，为野外以及灾难遇险人员搜救等目标搜寻方面提供技术支持^[22]。

3.1.2 转运功能的应用

无人机因其反应迅速不受地理条件限制，可以克服不同地区的资源偏倚情况，实现物资或伤员的快速转运。其转运功能在紧急医学救援中应用十分广泛^[23-24]，如浙江大学医学院附属第二医院通过无人机转运系统携带具有温控功能血液储存箱，实现了严重创伤患者临时紧急用血的快速转运，缩短了患者用血等待时间^[25]。朱明明等^[26]利用无人机向心脏骤停的患者远程投放自动体外除颤器（automated external defibrillator, AED），可以缩短现场等待除颤时间，提高患者的存活率；林彬炜等^[27]利用无人机自主完成识别货物、搬运货物、越障等功能早期快速转运受灾区域所需的应急物品。此外，无人机伤员转运也是近年来医学救援领域的研究热点。无人机伤员转运吊舱应急救援中使用的场景很多，需求也很大并且具有可行性和现实意义^[28]。随着无人机技术的发展和医学水平的不断提升，无人机的垂直起降、机动性强，精准“点对点”伤员后送等优点，可将伤病员快速运送到医疗救治机构^[29]。

3.1.3 通信功能的应用

灾害救援中信息保障至关重要，受灾地区公共网络通信的瘫痪将直接导致紧急医学救援难以为继^[30]。传统通信设备在地面或建筑物限制下，通常难以实现广泛的通信覆盖，无人机搭载通信设备作为应急通信基站，具有快速部署、轻便灵活、起降环境要求低等特点，能实现几十千米范围内快速、可靠、廉价的宽带通信^{[10, 31]}。湖南科技大学的一项发明专利中设计无需修复地面交通、无需现场人力的无人机通信基站供电系统，能够在第一时间恢复并稳定地质灾区的通信^[32]。涿州水灾发生时，工信部派出空中基站无人机从而保障涿州灾区通信。无人机通过自载通信系统完成无人机与指挥中心，无人机与受困者之间的通信联络^[33]，以及无人机上所携带的语音交互功能可以实现指挥人员语音指导遇险人员自救互救，指示遇险人员逃生，同时给予心理疏导。无人机可以与其他应急救援单位、警察部门等建立通信连接，实现信息共享，给灾难救援通信提供有力保障^[10]。

3.1.4 其他功能的应用

由于灾害事故的发生时间具有不确定性，灾害甚至导致电力中断，可能存在夜间光源无法满足救援行动开展的情况，此时无人机夜间照明功能，在搜救、转移伤员、夜间救援时就显得尤为重要。日本的Kazuhiro设计了一款由无人机和底座两部分组成无人机台灯可以在夜间启动无人机台灯，并根据人携带的跟踪器位置，自动跟随飞行，成为一盏随身照明的台灯^[34]。英国研究了两种为灾害救援提供照明服务的路灯无人机，为灾难救援在夜间顺利展开提供有利保障，一种型号为S650的路灯无人机主要为行人提供照明服务，续航里程约为2.4 km；另一种为型号S900的路灯无人机为车辆提供照明服务，最高时速达96 km^[35]。此外，相关研究表明无人机挂载摄像设备，为参与人搜救的人员提供了空中视角，帮助后方决策者及时掌握灾情做出相应快速的决策反应，有效解决了传统搜索方式慢、效率低等问题^[36]。无人机挂载热成像设备能够显著区分释放热辐射的物体与外界环境，这一功能使得幸存人员搜救效率得到有效提高^[37]。

3.2 多功能无人机在紧急医学救援中的应用

在无人机领域中，单独搭载某种设备较多见。然而，除了单独应用外，研究者还可以设计搭载多样化多功能联合使用的无人机，多元化多场景的无人机具有作业效率高、适应性强、成本效益高等特点，随着载荷能力的提升，使得无人机能够搭载更多样化的任务设备，满足不同领域的需求。

3.2.1 水—空救援无人机

水面救援单靠人力，实施难度大，容易错过最佳救援时机，常威胁到下水救援人员自身安全。一款名为TY-3R的机器结合了无人机和救生圈的特点，当发现有人溺水时，它可以飞到救援地点，降落在水面立即转换为救生圈实施救援。这款设备可提高水上救援效率，为开展水上救援提供了另一种创新解决方案^[38]。于朋涛等^[39]设计的水空一体智能无人机，能完成精准识别、轨迹预测、高速跟随及智能绕行等功能。智能救援无人机在空中搜索确定落水人员位置后，在跟随飞行过程中逐渐降低高度，根据落水人员漂流速度确定落水位置，无人机落水后自动充气救生圈打开，落水人员抓住救生圈后，无人机会根据控制系统规划好的航行路径，依靠水下推进模块自动将落水人员拖回岸边，确保救援及时、高效。将无人机、无人船及救生圈遇水充气等现行前沿技术整合，实现了搜索与救援一体化。

3.2.2 陆—空救援无人机

马昊宇等^[40]所设计的空陆两栖子母式智慧医疗急救医学救援无人机，以无人机为母机，机仓内携带智能小车。无人机可完成空中搜索，飞行可达区域直接给予救援物资的投放，对于空间狭窄，路径复杂，不利于无人机飞行的情况下，无人机选择最优地带进行降落，打开子机仓，智能小车完成无人机无法飞行的空间内进行急救物资的配送，完成救援任务。提供两种不同的救援模式，为多种情况下的救援提供帮助，实现最有效的及时救援。

4 总结与展望

我国灾害频发，分布地域广，灾难发生后的72 h是救援的黄金期。无人机在紧急医学救援领域较传统救援方式有着高效、便捷、灵活等诸多优点，但在广泛使用上仍然面临很大的挑战，建议未来学者针对无人机续航、多场景应用等领域深入研究。相信无人机的不断发展与改进，会在紧急医学救援当中发挥着更重要的作用。

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