无人机在航海保障领域的应用与展望

戴瑜宾 沈立

摘要：无人机是由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器。通过飞控系统与地面参数的交互通信，实现对飞机控制姿态、自主驾驶和超视距飞行等多用途控制。当前，全球41个国家正使用近百种无人飞行器，随着我国科学技术的蓬勃发展，无人机在各行业领域均得到了快速地普及与应用，对无人机的相关控制技术与飞行品质要求提出了更高的要求。本文通过无人机在航海保障领域的应用实例，对海上远距巡航、高空拍摄成图、气象环境监视、灾情监视回传等发展前景进行了展望。

关键词：无人机;航海保障;应用展望

【中图分类号】TQ171

【文献标识码】A

【文章编号】2236-1879（2018）13-0212-01

前言

近年来，无人机作为电子信息技术高速发展催生的新兴事物，其高时效、高分辨率、低成本、低损耗、低风险及重复利用等实用特点，具有技术先进、操作灵活和功能实用等独特优势，在世界航空强国的军民两用领域迅速得到普及应用[1]。随着我国海洋经济和内河水运的不断开发，航运事故风险和船舶救助保障等问题势越发突显。当前我国通航水域普遍采用的是巡逻船舶、VTS和AIS等多种手段结合的水面动态监管体系，尽管海事部门在“十一五”期间已列装了2架轻型直升机，实现了水空一体化监管的零突破，但高昂的使用成本和有限的巡航能力，难以根本上改善空间信息监测不力的现状，对航海保障及应急救援构成了极大压力。因此，怎样利用无人机提升海事空间信息监测能力，形成“空、海、地”三维立体巡航的新格局是我们亟需解决的重要课题

1.无人机技术的发展与现状

无人机是无线电遥测设备和自备程序控制操纵的无人飞行器。最大特点是无需人员驾驶飞行，通过自动驾驶仪、飞控系统与地面参数的交互通信，实现空中飞行姿态调整、超远距巡航等自主驾驶功能。多用于航拍领域，装载高清照相机、摄像机及专业化等实时监测设备，借助高空拍摄、自动成图、图像回传等技术实现了低成本[4]，高时效的现场信息控制。我国自主无人机的研发起步较晚，但列装产品得易于行业的井喷式发展，产品线种类繁多，衍生出数十种民用产品，在灾情监视、海上巡逻、高空摄影及大气监测等方面，基于GPS和自主驾驶系统对飞行路线计算、定位和控制，在海事监管执法和船舶救援保障中体现了巨大的应用前景[2]。

2.海事无人机的应用实例

连云港海事局已在江苏赣榆港区辖区海域開展无人机巡航测试。将无人机速度快、巡航区域广、数据采集全面等优势与海事现有动态监测技术相融合，在人机交互平台实现了对赣榆港区各码头和航道的空中动态监测。通过实时拍摄高清视频和照片回传至监控中心，对巡航区域的通航环境、水文资料进行了遥感数据搜集和影像留存，为有关部门快速处理提供了实时信息保障。未来还将根据无人机的自身特性，挖掘相关技术在协助海上人命搜寻救助、海上施工监管、船舶违规排污勘察、船舶航行秩序监控等方面的潜力。为实现无人机和海事监管工作有效融合，提升海事监管执法，航海保障体系，海上人命救助等工作能力。

3.航海保障对无人机的需求分析

对海事巡航、VTS、AIS、CCTV等传统手段而言，船舶巡航受视程短、反应慢等制约，对违法船舶无法持续跟踪，对违法行为难以现场取证和处理;VTS系统基于雷达波与船舶通信，对大型船舶监管能力较好，但不能有效掌握小型船只及港口、码头的现场动态，及直观的实时图像;AIS系统是GPS接收精确位置数据和船舶导航数据，通过VHF播发的新系统，因对300总吨以下的船舶未要求强制安装，对中小船舶等海上事故的多发群体存在信号盲区;CCTV只能监视定点区域，延展性存在缺陷。可见，现有海事监测系统在监管执法，航海保障，人命救助等方面均存在不同程度的缺陷。海事直升机和租用固定翼飞机等空中巡航方式，使我们认识到发展海事空中监管力量的重要性，但实际应用时高昂的成本投入，及空中航路管制等政策的制约，要求我们逐步寻求一种成本更为低廉的水上安全立体监管模式。无人机低成本和时效性的优点，不仅降低了空域申请和受气候条件影响等条件制约，而且操作便捷、高清监测和实时航拍等响应特性，在海事日常执法监管与航保突发事件处置中将发挥越来越大的作用。

4.无人机在航保体系中的应用展望

结合无人机特点和航保职能，较为适用于海区动态巡视、水上应急救助、无线通信中继、航标巡检、航道测绘等应用领域。

4.1海区动态巡视。因船舶活动远离沿海岸线，且相对分散，而使用船艇巡逻时，航速低、视野小、巡视间隔时间长，受自然条件制约程度较大，只能采用线性管理，呈带状覆盖[5]。若使用搭载任务设备的无人机与原有模式无缝衔接，进行巡航时，速度能达巡逻船的3～10倍;借助空中俯视位置高、设备监控视界范围广的优势，无人机监管范围相对船艇呈级数扩大。尤其将一定数量的船舶和无人机相结合，能实现对“面”监视和对“点”控制，减少船艇不必要的初期投入和庞大的维护费用。

4.2水上应急救助。借助DSC遇险系统显示的事故船舶位置，使用无人机快速到达现场，对目标海域上空进行低速飞行搜索。发现目标及时回传实时图像至指挥中心，对救援决策指挥，救助直升机目标指引，现场信息动态掌握方面意义重大，便于指挥中心调度救助直升机、救援船舶和过往船舶协同实施救助。

5.结语

无人机技术与现有的航保业务体系拥有天然的契合性，具备成为海事监管及航海保障工作重要手段的潜力，相信未来随着无人机产业化布局的不断深化，将对海事与航保服务能力的大幅提升起到推动作用，在我国海事监管体系中发挥出应有的价值。鉴此，深化无人机技术研究，加强相关产品的投用及人才培养，同样具有重要的现实价值。

参考文献

（1）翁俊超，微型无人机群自治管理系统数据链路研究[D].长春理工大学，2010.

（2）曹文静，徐胜红，施建洪.基于OPNET的CSMA协议性能研究[J].海军航空工程学院学报，2011（03）：26-30.

（3）罗卫兵.《无人机多链路中继的非对称数据链研究[D]》.西北工业大学，2002.