無人機(jī)在海上搜救中的應(yīng)用

趙德燦

摘 要：經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展使得我國在許多科研領(lǐng)域有了巨大的進(jìn)步，其中，極其令人興奮的就是比較成熟的無人機(jī)技術(shù)。無人機(jī)可以用來做諸如監(jiān)控、探查、尋找的工作，其中，最為重要的就是無人機(jī)在海上搜救的應(yīng)用。無人機(jī)獨特的優(yōu)點使得其在海上搜救中有著不可替代的作用。本文就無人機(jī)在海上搜救中可承擔(dān)的各種任務(wù)進(jìn)行了探究。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)；搜索定位；定位搜尋

中圖分類號：U676 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006—7973（2018）6-0029-02

無人機(jī)全稱“無人駕駛飛機(jī)”，英文縮寫為“UAV”，是利用無線電遙控設(shè)備和自主研發(fā)的程序控制裝置所操縱的不載人飛機(jī)，或者是由車載計算機(jī)自主或間歇的操作。與普通駕駛飛機(jī)相比，無人機(jī)更適合危險的任務(wù)。按應(yīng)用領(lǐng)域的不同，無人機(jī)又可分為軍用無人機(jī)和民用無人機(jī)。一般海上搜救經(jīng)常利用無人機(jī)或者載人飛機(jī)快速搜尋海域事故現(xiàn)場，通過在目標(biāo)區(qū)域低飛搜尋來進(jìn)行救助活動。此外，還可通過機(jī)身搭載相關(guān)設(shè)備將現(xiàn)場情況及時的發(fā)給指揮中心，方便救助策略的制定，還可與過往船只協(xié)同施救。現(xiàn)今，無人機(jī)技術(shù)已經(jīng)逐漸廣泛的應(yīng)用于我國海域的相關(guān)事業(yè)。

1 無人機(jī)救援的現(xiàn)狀和發(fā)展

我國第一次將無人機(jī)應(yīng)用在救助工作是在2008年的冰凍災(zāi)害中，同年的汶川大地震中，無人機(jī)作為航拍應(yīng)用在了地震救援工作。近年來的各種災(zāi)害的現(xiàn)場都有無人機(jī)的應(yīng)用，為災(zāi)難的救援工作提供了非常可靠的相關(guān)資料。無人機(jī)在搜救方面的出色表現(xiàn)及其獨特的優(yōu)點，使得無人機(jī)受到越來越多的重視，無人機(jī)的相關(guān)技術(shù)也得到了巨大的突破。例如：低空遙感技術(shù)、飛行控制技術(shù)和發(fā)動機(jī)的改進(jìn)。各種技術(shù)的不斷更新發(fā)展，使得無人機(jī)的應(yīng)用環(huán)境也越加廣泛，并逐步被應(yīng)用于海上搜救工作。與此同時，無人機(jī)搜救正在向系統(tǒng)化、專業(yè)化的方向進(jìn)行轉(zhuǎn)化。例如，我國的一些部門建立了一體化的搜救系統(tǒng)，當(dāng)事故發(fā)生時，無人機(jī)可進(jìn)行快速的事故現(xiàn)場檢測、信息采集工作，將現(xiàn)場的相關(guān)信息及時的發(fā)送至指揮部門，再由指揮部門擬定有針對性的救援措施，進(jìn)行事故現(xiàn)場的救助。

2 無人機(jī)在海上搜救的優(yōu)點

2.1無人機(jī)技術(shù)相對成熟

伴隨著諸如高清攝像、低空懸停、遠(yuǎn)程操作、遠(yuǎn)程傳輸?shù)燃夹g(shù)的巨大進(jìn)步，無人機(jī)的發(fā)展達(dá)到了前所未有的水平。目前，我國有三種類型的無人機(jī)可應(yīng)用于海上搜救工作，首先是海上搜救無人機(jī)，這種無人機(jī)的動力原理是通過浮力來帶動無人機(jī)的上升，這種動力系統(tǒng)能夠極大程度的降低燃油消耗，有效地增強(qiáng)其續(xù)航能力。此外，搜救無人機(jī)還能實現(xiàn)空中的懸停，對升降場地的要求極低，在關(guān)鍵時候可以在大型船舶上起落。再者是高空、高續(xù)航無人機(jī)，這種類型的無人機(jī)續(xù)航力強(qiáng)，可進(jìn)行遠(yuǎn)距離航行；飛行高度高，有利于長時間的高空飛行工作。此外，高空飛行可以有效的避免惡劣的自然環(huán)境。這些優(yōu)良特性使得高空、高續(xù)航無人機(jī)不僅可以進(jìn)行近海的搜救工作還能進(jìn)行遠(yuǎn)距離的海上搜救工作。最后是地面效應(yīng)無人機(jī)，也是最適合海上搜救的無人機(jī)種。這類無人機(jī)在救援工作中可以在海面上進(jìn)行簡單的起降，不僅如此，地面效應(yīng)無人機(jī)還具有較高的承載力能夠進(jìn)行救助物資的投放。與此同時，無人機(jī)在搭載高清攝像和遠(yuǎn)程操作、傳輸功能后，使其得到了更廣泛的使用。例如，可用于海域交通監(jiān)控、船只航行路線復(fù)刻、海域污染監(jiān)控、事故報道等。此外，還可通過遠(yuǎn)距離傳輸和操控功能給海上管理相關(guān)部門提供即時的海域相關(guān)資料，方便海上管理部門險情應(yīng)急處理和來往船只流量控制，從而有效保障海域的水上交通安全。

2.2無人機(jī)搜救成本低

無人機(jī)簡單來說就是不需要駕駛員的操控 ，這樣一來就省去了與駕駛艙相關(guān)的控制裝置和安全救生設(shè)置的安裝成本。此外，無人機(jī)的生產(chǎn)成本、研制花銷、維修費用遠(yuǎn)比搜救船舶和普通飛機(jī)低得多，還可節(jié)省大批的飛機(jī)和船舶操控人員的培育費用。就45米級的巡邏搜救船為例，從起始港口到目的巡邏地巡航一個來回需要大約兩個小時，消耗燃油約500千克，以8000元每噸來算，耗油費用可達(dá)4000元，另外還有工作人員的工資和船舶損耗費。而無人機(jī)從起始港口到目的地的巡邏來回在35分左右就可完成，燃油的消耗也在100元內(nèi)。因此，無人機(jī)不僅工作效率高，還具有費用低廉的優(yōu)點，更加適合常態(tài)下的監(jiān)管。

2.3操控靈活

無人機(jī)具有重量輕和體積小的優(yōu)點，裝載固定翼的無人機(jī)能夠進(jìn)行導(dǎo)彈的發(fā)射。此外，無人機(jī)的降落所需滑跑距離較短，像我們普通的平坦樓頂和平坦的操場都能達(dá)到無人機(jī)的起飛和降落要求。另一方面，無人機(jī)的操控也沒有想象中的那么困難，相反，無人機(jī)的操控非常簡單，可以通過編程進(jìn)行無人機(jī)的航行路線安排。不僅如此，還可以根據(jù)實際需求通過相應(yīng)的計算機(jī)指令讓其做出合適的飛行姿態(tài)和飛行高度。相關(guān)技術(shù)人員的培訓(xùn)也不要花費大量的人力、時間和財力，具有簡單的操作性和高度的靈活性。

3 無人機(jī)在海上搜救的應(yīng)用

3.1搜索定位

我國的無人機(jī)搜索技術(shù)巧妙地將射頻技術(shù)和人身定位搜索相結(jié)合，實現(xiàn)了遠(yuǎn)距離搜救。這一搜索系統(tǒng)主要由無人機(jī)、高清相機(jī)、定位搜救器、信標(biāo)、探測器和地面站六部分構(gòu)成。其中信標(biāo)是關(guān)鍵的一環(huán)，該搜尋定位系統(tǒng)在海域搜救的應(yīng)用需在船員的救生設(shè)備中配備信標(biāo)裝置。無人機(jī)在搜救過程中，無人機(jī)裝載的相關(guān)設(shè)備可以在15公里范圍內(nèi)激活信標(biāo)，發(fā)送事故船員信息，并且可以快速的衛(wèi)星定位。搜索系統(tǒng)中所用的信標(biāo)的體積只有火柴盒大，小巧輕便，只需做好防水工作就可以大量應(yīng)用于船員的救生設(shè)備。與傳統(tǒng)的搜救船舶拉網(wǎng)式的搜救相比，無人機(jī)定位搜救具有視野廣泛、高效能、全天候、機(jī)動性高的優(yōu)點。不僅如此，無人機(jī)還能通過機(jī)身裝載的高清攝像機(jī)對事故船只的相關(guān)人員進(jìn)行即時拍照，并將照片信息及時的傳達(dá)至救助指揮中心，方便相關(guān)工作人員制定高效能的救助措施。此外，作為無人機(jī)搜尋定位關(guān)鍵一環(huán)的信標(biāo)與傳統(tǒng)的雷達(dá)等海事搜尋設(shè)備相比，不但具有價格低廉、輕巧便捷等優(yōu)點，還能通過射頻技術(shù)存儲和識別相應(yīng)船員信息。所以應(yīng)得到救生設(shè)備的廣泛應(yīng)用。

3.2遠(yuǎn)距離的視頻傳輸

在科學(xué)不斷進(jìn)步的今天，視頻的遠(yuǎn)距離傳輸技術(shù)已逐漸成熟，其傳輸信道的抗干擾能力也有了很大的提升。例如世界上最為先進(jìn)的無人機(jī)“全球鷹”RQ-4A，這款無人機(jī)搭載的電子設(shè)備能夠在全球的各個地點進(jìn)行7.4萬平方千米的紅外圖像拍攝，其裝載的定位系統(tǒng)誤差在20米內(nèi)可控，并且搭載的相關(guān)設(shè)備能夠穿透云層和雷雨障礙進(jìn)行連續(xù)的監(jiān)視搜尋工作，實時向地面?zhèn)鞑ハ嚓P(guān)圖像訊息。此外，我國遠(yuǎn)距離視屏技術(shù)在無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用首次是在名為“搬運工”的無人駕駛飛機(jī)。這架無人飛機(jī)搭載有GPS導(dǎo)航定位系統(tǒng)，并且裝載有汽油發(fā)動機(jī)。其載重為19公斤，最大速度150公里/小時，可進(jìn)行連續(xù)3小時的拍攝工作。無人機(jī)在搭載遠(yuǎn)距離視頻傳輸后，通過搜尋定位系統(tǒng)在發(fā)現(xiàn)事故船只和遇險人員之后，可以通過所裝載的高清攝像將遇險船只和遇險人員的情況及時的傳輸至指揮部門，使得相關(guān)人員可以及時的制定出合理的搜救措施，提高搜救效率和成功率。

3.3投放食物及醫(yī)療設(shè)備

近年來的海上事故多為小型船舶和運輸沙石船舶，這類船只一般救生配置簡要。這類船只一旦發(fā)生意外，搜救巡邏艦很難準(zhǔn)確的找到這類救生配置簡要的船只，這樣無疑會大大降低搜救率。再者，海上環(huán)境復(fù)雜，遇險人員可能隨時會有生命危險，面臨饑餓過度和受傷問題。這時無人機(jī)搜救的應(yīng)用就非常重要。此時，無人機(jī)可根據(jù)自身搭載的搜索系統(tǒng)進(jìn)行遇險人員的搜索，并且可搭載必要的食物、淡水和醫(yī)療設(shè)備，從而使無人機(jī)搜救效率大大提升。

4 結(jié)語

綜上所述，無人機(jī)技術(shù)現(xiàn)今的發(fā)展?fàn)顩r已經(jīng)滿足當(dāng)前的海上搜救活動。除此之外，無人機(jī)搜救還有著成本低、靈活性強(qiáng)和高效的優(yōu)點。無人機(jī)可以通過遠(yuǎn)距離視頻傳輸功能，將遇險船只情況即時傳輸至指揮部門，更加方便了搜救活動的制定和進(jìn)行。所以無人機(jī)在海上搜救中的應(yīng)用可以大大提高搜救效率。應(yīng)當(dāng)廣泛應(yīng)用于海上搜救。雖然現(xiàn)今我國的無人機(jī)的海上搜救還存在一定的缺陷，但是相信在我國科研人員的努力下一定能攻克這些難題，讓無人機(jī)更好的應(yīng)用于海上搜救。

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