任务选项
无人机在海关监管方面的应用场景如下：
一、海关监管场所货物监管
启用无人机航拍监控与人工登临检查相结合的监管工作方式对监管场所的大宗散装货物实施监管，以新技术装备与海关监管业务有效结合的方式，实现了全覆盖、宽视角、无缝隙监管，降低监管工作强度，节省人力物力。
二、海关集装箱场地监管
利用无人机对集装箱场地中堆放在高空处的集装箱的封识、箱门连接处等重点部位进行观测,提高海关集装箱场地监管效率。
三、海关园区安全监管
为提高园区及外围周边场地的监管效率，驻场关员可利用无人机，对重点部位的情况进行空中巡视，且能够利用目标识别、跟踪、摄影记录和保存证据等优势，便于第一时间发现、上报和记录异常事件。
从上述场景中挑选1个场景，重点设计无人机应用方案。具体包括：用于需求及应用效果、无人机应用具有的挑战和难点、无人机应用所需要的自主控制及其他技术、无人机系统集成等。
选题三
海关园区安全监管的挑战和难点
现有海关监管模式具有成本高、工作量大及效率低的特点,其不足之处主要体现在反应慢、视程短等。无人机应用在集装箱的监管上也存在不少挑战和难点。
1.首先，无人机的续航问题首当其冲。海关的占地面积大，对无人机的续航是一个极大的挑战。
2.无人机搭载的视觉传感器和识别算法能否对集装箱的封识、箱门连接处等重点部位进行准确的观测。对集装箱的识别存在许多难点：
(1)视角变化大。摄像机可能从不同的视角、距离对集装箱的5个面（除底面）进行拍摄。
(2)集装箱种类多。除标准箱之外，还有油罐箱、冷冻箱等，它们的形状与外观差异非常大。
(3)集装箱表面颜色、图案复杂，还有老旧、修补，以及其他附着物、污染等因素的干扰。
(4)光照条件复杂。因为是室外作业，摄像机成像时面临夜间，高光，弱光，逆光等情况。
(5)因为是室外作业，不可避免会受到雨、雪、雾等恶劣天气的影响等。
3.需要对无人机的巡航路线进行一个合理的规划，多无人机如何对待检测区域进行任务的在线重归划来达到时间最优，效果最佳。
无人机的系统集成
无人机是一种有动力、可控制的无人驾驶航空器，其能够携带多种任务设备执行多任务，且能够重复使用，是指利用自备的程序控制装置和无线电遥控设备操纵的不载人飞机，广义上为不需要驾驶员登机驾驶的各式遥控飞行器。一般来说，无人机主要是由飞行器机架、飞行控制系统、动力系统、遥控器、遥控信号接收器和云台相机6个部分构成。除此之外，还需要有地面站操作软件，rtk差分基站等来构成无人机的数据链路。
海关园区安全监管需求及应用效果
现有海关监管模式主要有CCTV(视频监控系统)、AIS(船舶自动识别系统)、VTS(船舶交通管理系统)及巡逻船等监管系统配合的模式,这些传统的海关监管模式具有成本高、工作量大及效率低的特点,其不足之处主要体现在反应慢、视程短、VTS雷达疏漏小载体和不直观、无法掌握整体态势等。
无人机的系统特点表现为操作简单、携带方便、成本低、反应迅速、任务用途广、载荷丰富、效率高、自主飞行、风险小，起落对环境要求低等特点，其比较适合应用在海事领域，执行海域巡航监测等任务。无人机可应用于航标巡查、海上搜寻和救助、海上巡逻执法、调查取证和应急反应、航道测量等海事监管业务领域，有效弥补了执法船视野和速度的不足。利用无人机对集装箱场地中堆放在高空处的集装箱的封识、箱门连接处等重点部位进行观测,可以解决传统人工的耗时耗力、效率低及巡查范围不全面等问题，利用无人机可以增加巡查频次，将“地巡”和“空巡”进行深度结合，建立以无人机为纽带,海、陆、空之间相互配合的三维立体监管模式,助力海关监管，构建立体化防控网。
所需要的自主控制及其他技术
目前市面上常用的飞控主要有APM和PX4。PX4是由苏黎世联邦理工学院的计算机视觉与几何实验室的一个软硬件项目PIXHAWK演变而来，有＂开源飞控之王＂之称，目的在于为学术、爱好和工业团体提供一款低成本高性能的高端的自驾仪。
对于无人机的控制可以采用ros提供的mavros接口库进行对无人机的控制。MAVROS是ROS的一个软件包，允许在运行ROS的计算机、支持MAVLink的飞控板以及支持MAVLink的地面站之间通讯。MAVlink由17个字节组成，包括消息ID、目标ID和数据。
无人机的巡检路线航迹规划。在无人机避开限制风险区域及耗油最小的原则上指定无人机的起飞、着陆、接近监测点、监测区域、离开监测点、返航及应急飞行等任务过程中的飞行航迹。规划无人机从起始点到目标点的航路,并对规划出的航路进行检验,确保规划的航路可实现性和具备良好的安全性。此类功能可以基于PX4源码进行开发实现。
任务分配规划。根据作战任务和情报信息,合理配置无人机载荷资源,确定载荷设备的工作模式。充分考虑无人机自身性能和携带载荷的类型,在多任务、多目标情况下协调无人机及其载荷资源之间的配合,以最短时间以及最小代价完成既定任务。任务分配的基本思想是匈牙利算法。内求解任务分配问题的组匈牙利算法是一种在多项式时间合优化算法，并推动了后来的原始对偶方法。美国数学家哈罗德·库恩于1955年提出该算法。
数据链路规划。根据频率管控要求及战场电磁环境特点,制定不同飞行阶段测控链路的使用策略规划,包括视距或卫通链路的选择、链路工作频段、频点、使用区域、使用时段、功率控制以及控制权交接等。
视觉识别。视觉识别部分涉及FAST角点检测，SIFT特征提取等。
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由于兴趣爱好，于去年开发了软件部分希望有机会可以迁移集成到无人机上面，目前部分代码已经开源在gitee上面，已有100+ star，33 fork，希望有机会能够一起学习合作交流。
车辆检测计数+车牌定位+车牌识别的融合技术: 基于pytorch深度学习框架，实用开源模型yolov4实现模板检测与yolov5实现车牌检测与LPRNet实现车牌检测 (gitee.com)
