Page 130 - 《武汉大学学报（信息科学版）》2025年第6期

1152 武 汉 大 学 学 报 （信 息 科 学 版） 2025 年 6 月

累计建筑面积超 32.76 亿 m 2［11］ ，地下空间具有以 复杂大型公共地下空间规模大（如交通枢纽、商
下 特 点 ：（1）功 能 复 杂 多 样 ：地 下 空 间 功 能 从 单 业中心等），地下有限作业空间规模小（如地下变
一向综合化、多元化转变，涵盖了地下轨道交通、 电 站 、地 下 泵 房 等） ；（4）环 境 封 闭 风 险 高 ：地
［14］
综合管廊、地下商业、地下娱乐等 ［12-14］ ；（2）结构 下空间多位于建筑物、基础设施、山体下，易造成
错综不规则：不同地下空间内结构各异，内部各 洪涝、火灾、毒害气体泄漏等灾害事故 ［15］ 。城市
类设施、系统等错综不一；（3）空间规模差异大： 地下空间功能类型如图 1 所示。

图 1 城市地下空间功能类型
Fig. 1 Functional Types of Urban Underground Space

地下空间应急救援技术装备根据不同场景 统：融合与理解现场多源灾情信息，提供辅助指
特点，以感知-通信-服务为链条，形成涵盖人车 挥决策支持。
机多传感、多平台的智能协同体。具体需求为： 1.2.1 多源灾情信息感知技术与终端
（1）智能化：结合前沿信息、人工智能等技术，在 针对地下空间三维地物重构、温湿度气压、
灾情信息精准感知无人车机自主作业、智能理解 毒 害 气 体 等 多 源 灾 情 信 息 精 准 感 知 需 求 ，架 构
服务等方面提出了智能化需求；（2）轻量化：结合 包 含 了 SLAM （simultaneous localization and
微组装、轻质化等技术，对感知终端、无人车机、 mapping）三 维 地 物 测 绘 、温 湿 度 气 压 及 毒 害 气
单兵装备、通信系统的体积重量等提出了轻量化 体微组装感知技术与终端 ［16-17］ 。
需求；（3）标准化：针对灾情感知与通信技术装备 1）SLAM 三维地物测绘与特征识别
的内容多样、接口不一，对数据格式、接口等提出 SLAM 地 物 测 绘 终 端 兼 顾 紧 凑 性 、模 块 化
了标准化需求；（4）体系化：以各型感知终端为依 和防护性需求，集成 32 线激光雷达、惯性导航传
托，以无人车机为载体，以通信网络为支撑，对技 感器与微型计算机。其中三维地物测绘技术采
术装备提出了体系化的需求。 用 激 光 与 惯 导 数 据 的 紧 耦 合 算 法 ，并 引 入 激 光
1.2 整体架构设计 反 射 强 度 和 地 面 约 束 ，提 升 了 三 维 测 绘 及 重 构
围绕智能化、轻量化、标准化、体系化需求， 准确性。同时集成重构图像像素分割和语义关
架构涵盖多源终端感知-自主装备集成-多网应 系 分 析 ，融 合 了 局 部 和 全 局 的 典 型 特 征 识 别 算

急 通 信 -融 合 智 能 服 务 的 业 务 流 程 链 条 ，如 图 2 法，实现对环境中沟、台、坡等特征的智能识别。
所 示 ，具 体 包 含 ：（1）多 源 灾 情 信 息 感 知 技 术 与 三维地物测绘与典型特征识别如图 3 所示。
终 端 ：终 端 具 有 可 配 置 、易 搭 载 特 点 ，实 现 对 温 2）温湿度气压及毒害气体感知
湿度气压、毒害气体、地物环境等的感知；（2）无 感 知 终 端 集 成 热 电 堆 红 外 温 度 传 感 、高 精
人 车 机 自 主 作 业 技 术 与 装 备 ：适 用 于 复 杂 路 面 度 MEMS（micro-electro-mechanical system）湿度
及 狭 窄 空 间 ，具 备 快 速 自 主 行 进 、测 绘 、导 航 等 传感、光离子 PID（photo ionization detector）有毒
能 力 ，能 够 支 持 不 同 地 下 空 间 场 景 作 业 需 求 ； 气体传感等技术，采用多芯片、可配置和立体化
（3）救援单兵定位定向技术与装备：利用自主定 设 计 实 现 器 件 高 密 度 组 装 ，同 时 利 用 标 准 化 接
位 与 信 标 辅 助 ，结 合 人 体 工 程 学 三 维 结 构 的 单 口 结 合 手 持/车 载 型 适 配 结 构 完 成 即 插 即 用 。
兵背心实现人员的定位与轨迹测绘；（4）多网协 终 端 可 感 知 温 湿 度 、气 压 、二 氧 化 氮 、氯 气 、氨
同 应 急 通 信 网 络 技 术 与 装 备 ：融 合 点 对 点 与 多 气、硫化氢等，同时结合三维地物测绘信息实现
网 协 同 通 信 ，实 现 地 下 空 间 复 杂 信 道 下 的 高 容 融 合 场 显 示 。 感 知 终 端 及 融 合 场 显 示 如 图 4
量 、高 可 靠 通 信 ；（5）信 息 融 合 智 能 服 务 平 台 系 所示。