無人駕駛飛機(jī)器在引航員登離輪中的應(yīng)用

張峰

摘 要：伴隨無人飛行器技術(shù)的日益成熟，無人飛行器在各種領(lǐng)域和場合被廣泛使用，本文作者結(jié)合自身工作實(shí)際，將無人飛行器的應(yīng)用擴(kuò)展到引航員登離輪作業(yè)，并從無人飛行器的優(yōu)勢及發(fā)展方向入手，全面介紹了無人飛行器在引航員登離輪水域風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和引航員登離輪的空中運(yùn)輸?shù)确矫娴膽?yīng)用，并進(jìn)一步闡述了無人飛行器在引航員登離輪作業(yè)的節(jié)省引航時(shí)間、提升引航效率等優(yōu)勢，最后對(duì)引航員登離輪用無人飛行器的技術(shù)難題與面臨的法律問題做的分析，將無人飛行器在引航員登離輪作業(yè)中的應(yīng)用，提供了新的選擇。

關(guān)鍵詞：無人駕駛飛行器 引航員 登離輪 應(yīng)用

近些年來，無人駕駛飛行器技術(shù)有了空前的發(fā)展，從新材料、飛行姿態(tài)自動(dòng)控制、電池技術(shù)到遠(yuǎn)程控制等技術(shù)的突破使無人飛行器發(fā)展邁向新的里程碑。特別是無人飛行器中的多旋翼無人飛行器，隨著技術(shù)的日益成熟和大量資金的投入，在快遞、農(nóng)業(yè)、地質(zhì)、氣象電力等多行業(yè)、多領(lǐng)域都開展廣泛的應(yīng)用。在引航員登離輪領(lǐng)域，無人飛行器也將發(fā)揮出獨(dú)特的用武之地，本文將對(duì)無人飛行器在引航員登離輪的應(yīng)用展開綜述。

1.無人飛行器的優(yōu)勢及發(fā)展方向

1.1無人飛行器的優(yōu)勢

無人飛行器相較于其他飛行器除了體積小、價(jià)格低、機(jī)動(dòng)性、安全性高、噪音低等優(yōu)勢外，還具有自己獨(dú)家特點(diǎn)。

1.1.1自動(dòng)控制程度高

無人飛行器在空中飛行姿態(tài)的控制一般都由飛行器內(nèi)部飛行控制系統(tǒng)自主完成，無論是垂直起降、空中懸停等高難度飛行動(dòng)作都無需人為的干于，對(duì)無人飛行器使用者來說只需要提供起點(diǎn)和目的地，也許只需要使用者對(duì)著飛行器說“我要去xx地”，就可以輕松實(shí)現(xiàn)飛行器的自動(dòng)起飛、自動(dòng)返航、自動(dòng)降落、自動(dòng)跟隨等操作，如遇突發(fā)狀況，飛行器還可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)蔽障和空中懸停來保證飛行安全。

1.1.2環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)

當(dāng)前大型彎臂多旋翼無人飛行器可以在海拔4000至6000米高海拔工作，飛行距離30公里以上，具備海上多任務(wù)復(fù)雜環(huán)境飛行能力，同時(shí)機(jī)身結(jié)構(gòu)采用防雨雪設(shè)計(jì)，機(jī)身材料能抗鹽霧腐蝕能力，依靠北斗定位系統(tǒng)、雷達(dá)感知系統(tǒng)、智能飛行控制系統(tǒng)、實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)等技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)飛行，特別是在危險(xiǎn)環(huán)境下各種任務(wù)的執(zhí)行。

1.2無人飛行器的發(fā)展趨勢

隨著無人飛行器應(yīng)用市場的擴(kuò)大，面對(duì)這個(gè)新型龐大市場各種技術(shù)創(chuàng)新和資本蜂涌而入，無人飛行器朝著智能化、集成化、民用化、專業(yè)化方向邁進(jìn)，困擾無人飛行器發(fā)展的控制、材料、通信等技術(shù)的相繼攻克，使得無人飛行器快速發(fā)展。

2.無人飛行器在引航員登離輪中的應(yīng)用

2.1引航員登離輪的空中運(yùn)送

傳統(tǒng)引航員登離輪作業(yè)，往往使用拖船或?qū)Ｓ靡酵綄⒁絾T運(yùn)輸至貨輪邊，貨輪下放登船軟梯，引航員徒手攀爬軟梯登離輪，這樣引航員在登離輪時(shí)大量消耗體力，而且在引航作業(yè)如遇惡劣天氣極易造成引航員從登船軟梯上滑脫造成人身安全事故。而利用多旋翼無人飛行器，由于其自身高度智能的自主著陸系統(tǒng)，無人飛行器通過對(duì)被引航船只的圖像坐標(biāo)和船只輪廓，及自身的飛行狀態(tài)，在飛行器自動(dòng)控系統(tǒng)控制下進(jìn)行自主著陸。這樣就可以大大的節(jié)省引航員登離輪時(shí)對(duì)其體能的消耗。

2.2無人飛行器與直升機(jī)運(yùn)送引航員登離輪的優(yōu)勢比較

雖然一些港口也采用直升機(jī)接送引航員登船，目前無人飛行器能完成的任務(wù)直升機(jī)基本都能實(shí)現(xiàn)，雖然直升機(jī)在抗風(fēng)性和續(xù)航能力較無人飛行器有優(yōu)勢，但是由于直升機(jī)自身重量較重、著陸時(shí)旋翼氣流對(duì)著陸點(diǎn)的沖擊較大，所以直升機(jī)降落時(shí)需要專用的停機(jī)坪而且必須有專人進(jìn)行引導(dǎo)，同時(shí)直升機(jī)在降落過程中對(duì)著陸點(diǎn)的周邊環(huán)境要求較高，著陸點(diǎn)的低空空氣湍流和揚(yáng)起的雪和揚(yáng)塵都會(huì)直接影響駕駛員的觀察，這都造成飛行隱患。無人飛行器相對(duì)于直升機(jī)自身重量輕，同時(shí)無人飛行器利用自身圖形識(shí)別技術(shù)對(duì)船只的輪廓和幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，可以自主選擇著落點(diǎn)，進(jìn)行自主著陸，無需專人引導(dǎo)，也無需在被引航船只上不一定建造專用停機(jī)坪，只要有一塊較為平整的場地即可進(jìn)行起降，同時(shí)專業(yè)直升對(duì)于飛機(jī)駕駛員要求較高，必須有豐富的飛行經(jīng)驗(yàn)，而無人飛行器在起降過程中都是依靠自主飛行控制系統(tǒng)，而且地面岸基飛行駕駛員可以隨時(shí)進(jìn)行人工操控。直升機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)等重要零部件需要經(jīng)常性維護(hù)，而無人飛行器多采用集成化模塊化，在保養(yǎng)維護(hù)方面要比直升機(jī)方便許多。

3.無人飛行器在引航員登離輪作業(yè)中的作用和優(yōu)勢

3.1節(jié)約引航時(shí)間

貨輪進(jìn)入港口航道水域后，如果不及時(shí)將船只引入港口，勢必要長時(shí)間占用航道資源，形成航道障礙物，造成水上交通的擁堵，構(gòu)成航運(yùn)安全隱患。無人飛行器接送引航員具有靈活機(jī)動(dòng)、垂直起降、空中懸停等優(yōu)勢，對(duì)航道交通情況無要求，可以在航道繁忙情況下快速登上引航船只，以便及時(shí)將船只引入港口，緩解航道交通擁堵狀況。

3.2提高引航效率

傳統(tǒng)引航員登離輪作業(yè)通過軟梯上下船只要求引航員有很好的體力，如果引航員在登船過程中體力消耗過大，引航員在進(jìn)入引航崗位后不能迅速、有效開展引航作業(yè)。而無人飛行器運(yùn)送引航員直接就實(shí)現(xiàn)登船，大大減少了引航員體力的消耗，直接開展引航作業(yè)，提升了引航作業(yè)效率。

4.無人飛行器在引航員登離輪應(yīng)用的技術(shù)難題和面臨的法律風(fēng)險(xiǎn)

4.1技術(shù)方面

4.1.1續(xù)航能力

在引航作業(yè)中，特別是對(duì)超大型貨輪的引航，由于貨輪噸位巨大吃水較深，在入港時(shí)因?qū)Ω劭谒那闆r掌握不明時(shí)，往往在海上很遠(yuǎn)的地方就開始等待引航，這就需要引航員在距離岸基很遠(yuǎn)的地方登船，目前多旋翼無人飛行器多采用電驅(qū)動(dòng)其續(xù)航能力在1小時(shí)以內(nèi)，遠(yuǎn)不能滿足特大型貨輪的引航作業(yè)。在此方面港口引航部門可以和無人飛行器制造廠商進(jìn)一步研究長續(xù)航的油電混合動(dòng)力或燃料電池的無人飛行器。

4.1.2超高性能

在引航作業(yè)中，遭遇惡劣天氣情況時(shí)有發(fā)生，這種情況下海上狂風(fēng)暴雨、海上能見度低，船舶晃度較大，這就要求無人飛行器有較抗風(fēng)雨雪能力，同時(shí)在高晃度惡劣天氣下安全起飛降落空中懸停有更高要求，無人飛行器是通過遠(yuǎn)程控制無線傳輸信號(hào)和數(shù)據(jù)的，在一些特殊海灣由于受地理環(huán)境影響會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)沿時(shí)的情況出現(xiàn)，輕則導(dǎo)致無人飛行器飛行行線不準(zhǔn)，重則造成信號(hào)丟失導(dǎo)致無人飛行器墜毀。因此，用于引航員登離輪作業(yè)的無人飛行器采用衛(wèi)星傳輸?shù)?G信號(hào)。

4.2面臨的法律風(fēng)險(xiǎn)

近些年來，由于小型飛行器的大規(guī)模普及，無人飛行器干擾正常民航飛行的事件屢屢在各種媒體報(bào)導(dǎo)，這不僅造成航空秩序的混亂，而且也構(gòu)成嚴(yán)重的安全隱患，一旦發(fā)生無人飛行器與民航客機(jī)的相撞，就會(huì)造成重大空難，因此國家針對(duì)無人飛行器出臺(tái)了一系列的航空管制條例，如《民用無人駕駛航空器系統(tǒng)空中交通管理辦法》、《民用無人駕駛航空器實(shí)名制登記管理規(guī)定》、《民用無人駕駛航空器駕駛員管理規(guī)定》，但這些管理辦法多出自民航管理局，在管理實(shí)踐中很難與所在地公安、國安等管理部門銜接，極易造成管理上的多頭管理，而且也不便于無人飛行器擁有者合法申請(qǐng)無人飛行器的低空飛行權(quán)，而且其申請(qǐng)過程繁瑣且時(shí)效性強(qiáng)，一定程度上限制了無人飛行器的使用。所以在引航作業(yè)中使用無人飛行器必須與相關(guān)航空管理部門協(xié)調(diào)，建立引航用無人飛行器使用、申報(bào)、管理等辦法，從而實(shí)現(xiàn)簡化審批程序，提高無人飛行器使用效率，并對(duì)無人飛行器駕駛員進(jìn)行嚴(yán)格的行業(yè)管理，從無人飛行器駕駛員培訓(xùn)、駕駛資格認(rèn)證到日常技能和相關(guān)航空管理法規(guī)學(xué)習(xí)形成相應(yīng)管理體系，最終促進(jìn)無人飛行器使用的規(guī)范化和科學(xué)化。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓旭，盛懷潔.多無人機(jī)協(xié)同搜索方面研究綜述[J].飛航導(dǎo)彈，2018（3）：40-45.

[2]趙金賽，米偉，白樹洋.無人機(jī)在海上搜救中的應(yīng)用探索[J].中國海事，2014（8）：42-48.

[3]馮國寶，牛銳利.我軍首次運(yùn)用無人機(jī)實(shí)施聯(lián)合補(bǔ)給演練[N].解放軍報(bào)，2018-01-28（8）.

[4]苑海英，秦曉麗，安慰寧.傷員后送無人機(jī)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2017，38（2）：104-108.

[5]周亞林.探討無人機(jī)在海事行動(dòng)中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2018. （16）：173-174.