無人機(jī)救助作業(yè)研究

李靜

摘要：在海上救援行動(dòng)中，對(duì)失事地點(diǎn)和人員進(jìn)行快速準(zhǔn)確定位是后期開展救援行動(dòng)的前提。由于救援艦船響應(yīng)速度較慢、探測(cè)裝置使用范圍有限、復(fù)雜海域航行危險(xiǎn)等原因，各國在海上救援中，通過艦載無人機(jī)來擴(kuò)大搜尋探測(cè)范圍，保障搜救人員的人身安全，從而加快救援速度。同時(shí)，救援用的無人機(jī)上裝有十分先進(jìn)的搜尋探測(cè)設(shè)備，地面站人員可以通過目視觀察或軟件程序自動(dòng)搜索進(jìn)行失事人員定位，將收集到的信息傳輸?shù)剿丫戎笓]中心，這樣不僅大大提高搜救效率，還為營救傷員節(jié)省了寶貴時(shí)間。

關(guān)鍵詞：海上救援；無人機(jī)；人員定位

一.無人機(jī)救援的必要性

我國之所以要發(fā)展海上無人機(jī)救援體系，主要是與海上直升機(jī)救援體系相結(jié)合，最大限度的減少海上事故的損失，其必要性在于：一、無人機(jī)較直升機(jī)而言響應(yīng)速度更快，比傳統(tǒng)的拉網(wǎng)式搜救，無人機(jī)搜救功能更加的迅速、快捷且效率也更高；二、無人機(jī)的建造和維護(hù)成本較直升機(jī)而言較低，絕大多數(shù)海上搜救船只均可配備無人機(jī)，無人機(jī)占用資源少，部分配備直升機(jī)的救援船需要配備機(jī)庫等一系列直升機(jī)保障設(shè)備，建造成本遠(yuǎn)高于無人機(jī)。三、對(duì)于小型船只海上事故處理，無人機(jī)對(duì)遇險(xiǎn)人員進(jìn)行定位后，可對(duì)遇險(xiǎn)人員進(jìn)行必要的救援工具、急救物品和食物等簡單的物資投放，以提高人員被救的成功率。四、隨著技術(shù)的發(fā)展，無人機(jī)可以在海上與船舶很好的配合，可以在不同船只之間穿梭，無人機(jī)可以憑借空中優(yōu)勢(shì)幫助指揮救援工作。

二.國外海上無人機(jī)現(xiàn)狀

1917年英國研制出世界第一架無人機(jī)，20世紀(jì)50年代開始無人機(jī)開始廣泛應(yīng)用，此后無人機(jī)發(fā)展勢(shì)頭迅猛。美國在無人機(jī)研制、生產(chǎn)、裝備和使用都居世界領(lǐng)先地位。其次是以色列，其研制的無人機(jī)型號(hào)多、用途廣，有些被裝備到美國空軍和海軍，其他許多國家也大量購買。英國、法國、俄羅斯、加拿大、德國、意大利和荷蘭等國家也都積極參與了無人機(jī)的研制，現(xiàn)已有多種較先進(jìn)的機(jī)型配備在這些國家的軍隊(duì)和政府組織中。

艦載無人機(jī)主要以無人直升機(jī)為主，其垂直起降能力便于在艦面完成作業(yè)。1960年美軍第一架反潛無人直升機(jī)QH-50成功完成試飛，首款艦載無人直升機(jī)平臺(tái)研制成功。隨后美國直升機(jī)巨頭西科斯基公司推出了共軸旋翼涵道式無人機(jī)“Cypher”，美國貝爾直升機(jī)公司研制了傾斜旋翼無人機(jī)“鷹眼”，俄羅斯卡莫夫研制了共軸雙槳式無人直升機(jī)“Ka-137”，美國波音專門研制了全新無人直升機(jī)平臺(tái)“A160T蜂鳥”，加拿大航空公司研制了CL-327“哨兵”無人直升機(jī)。

在上個(gè)世紀(jì)末本世紀(jì)初，歐洲各國在無人機(jī)的研制上開始擺脫單純的參照有人直升機(jī)設(shè)計(jì)，開始采用模塊化機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和航電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，這樣使無人機(jī)通過采用不同的動(dòng)力配置、任務(wù)載荷來延伸出針對(duì)不同環(huán)境的應(yīng)用，其中瑞典國防研究局與瑞典林雪平大學(xué)研制的無人機(jī)APID60、奧地利研發(fā)的無人機(jī)S-100和美國格魯門公司的無人機(jī)“MQ-8火力偵察兵”均是模塊化設(shè)計(jì)的代表。

三.國內(nèi)無人機(jī)裝備發(fā)展

我國研制無人機(jī)已有40多年的歷史，產(chǎn)品也比較成熟，從最初的無人靶機(jī)系列到高空高速無人偵察機(jī)等，已開發(fā)出數(shù)十種產(chǎn)品，并被廣泛應(yīng)用于空中偵察、戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視、目標(biāo)定位和戰(zhàn)場(chǎng)評(píng)估等軍事領(lǐng)域。無人機(jī)在民用領(lǐng)域也得到多方面應(yīng)用，如災(zāi)情監(jiān)視、交通巡邏、治安監(jiān)控、航空攝影、地球物理勘探和海岸緝私等。隨后，我國氣象局將無人機(jī)應(yīng)用于大氣探測(cè)、氣象災(zāi)害遙感、生態(tài)遙感和人工影響天氣等課題。這種民用無人機(jī)主要搭載高清照相機(jī)、攝像機(jī)以及氣象探測(cè)設(shè)備等，利用GPS和自動(dòng)駕駛系統(tǒng)進(jìn)行飛行路線計(jì)算、定位和飛行控制，適合于應(yīng)急救助領(lǐng)域。

我國艦載無人機(jī)主要有固定翼無人機(jī)和旋翼式無人機(jī)，以及近幾年發(fā)展起來的復(fù)合翼無人機(jī)，兼顧固定翼和多旋翼的特點(diǎn)，使其也具備船載條件。由于船載環(huán)境的限制，固定翼無人機(jī)的起降需要輔助裝置，而旋翼類無人機(jī)和復(fù)合翼無人機(jī)具備垂直起降能力，更加適合用于船載平臺(tái)上。深圳大疆無人機(jī)公司突破了多旋翼無人機(jī)的控制技術(shù)，推出了多款技術(shù)成熟的多旋翼。成都縱橫無人機(jī)公司為解決固定翼起降受限的問題推出了結(jié)合四旋翼起降和固定翼巡航的復(fù)合翼無人機(jī)。

四.國內(nèi)無人機(jī)救援技術(shù)發(fā)展

面對(duì)我國廣闊的海域，靠船舶進(jìn)行海上搜尋難以達(dá)到理想的搜尋覆蓋率和時(shí)效率，容易出現(xiàn)許多搜尋遺漏點(diǎn)。無人機(jī)各類任務(wù)載荷在海上救援中可以發(fā)揮重要作用，應(yīng)用無人機(jī)搭載攝像機(jī)、AIS和VHF進(jìn)行遠(yuǎn)程水域搜尋，能快速抵達(dá)水域，救援中心通過機(jī)載視頻圖像發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，通過機(jī)載AIS識(shí)別受困船只，通過機(jī)載VHF與受困船只通話，根據(jù)搜尋視頻圖像能快速、高效、便捷對(duì)水上遇險(xiǎn)目標(biāo)智能定位與顯示，該技術(shù)大幅度提高了我國水上搜尋救助效率，有效降低了水上搜尋救助風(fēng)險(xiǎn)。

無人機(jī)搭載高清變焦相機(jī)，按照預(yù)設(shè)航線對(duì)救援海域進(jìn)行拉網(wǎng)式掃描拍攝，生成的拍攝影像通過無人機(jī)機(jī)載數(shù)據(jù)鏈傳輸給救援中心，確保了對(duì)海域的徹底搜索，也降低了救援人員的工作強(qiáng)度。

無人機(jī)搭載的激光三維雷達(dá)系統(tǒng)是一種集激光掃描儀、全球定位系統(tǒng)和慣導(dǎo)系統(tǒng)以及高分辨率數(shù)碼相機(jī)等技術(shù)于一身的光機(jī)電一體化集成系統(tǒng)，用于獲得激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)并生成精確的數(shù)字高程模型、數(shù)字表面模型，同時(shí)獲取物體數(shù)字正射影像信息，通過對(duì)激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理，可得到快速生成真實(shí)的三維場(chǎng)景圖。這在海上救援中，對(duì)于復(fù)雜海域進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，回傳救援中心進(jìn)行救援方案的部署十分有利。

無人機(jī)可搭載紅外熱像儀和激光紅外夜視儀這兩種設(shè)備，通過紅外熱成像原理進(jìn)行探測(cè)的夜視儀，可用于在海洋救援中由于海水相較人體溫度較低，便于在風(fēng)浪較大的天氣對(duì)落水人員進(jìn)行搜尋。同時(shí)，也可對(duì)熱源點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控，防范失事船只發(fā)生起火爆炸事故。

此外，無人機(jī)機(jī)載照明喊話器通過云臺(tái)操作可以始終對(duì)受困船只和人員進(jìn)行照射，喊話器可以進(jìn)行遠(yuǎn)程喊話溝通，確保緊張狀態(tài)下的落水人員能準(zhǔn)確得到救援人員的指令。同時(shí)，配備了急救包的無人機(jī)在搜尋發(fā)現(xiàn)失事船舶和落水人員后，可以通過救援人員遠(yuǎn)程控制拋投救援工具、急救藥品和食品飲水等物質(zhì)，加快了救援進(jìn)度，防止人員在等待救援過程中體力不支或發(fā)生其他二次事故。

五.國內(nèi)無人機(jī)艦載前景

隨著國內(nèi)無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，國家科研部門和民營企業(yè)均在對(duì)無人機(jī)的行業(yè)應(yīng)用進(jìn)行探索，艦載無人機(jī)技術(shù)已成必然趨勢(shì)，在海事運(yùn)用可以發(fā)揮重要作用，如定期巡視、夜間巡視、冰區(qū)巡航、油田作業(yè)監(jiān)控、冰塔冰期補(bǔ)給、污染事故監(jiān)視取證、海上危險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)取證和應(yīng)急搜救等方面。

就目前而言，無人機(jī)在海上救援中的具有先天優(yōu)勢(shì)，同時(shí)又能規(guī)避救援人員的人身安全風(fēng)險(xiǎn)。但我國在無人機(jī)上艦用于海上救援力量還需要走很長的路，無人機(jī)也不能完全取代有人直升機(jī)現(xiàn)有的海上救援作用，其續(xù)航能力短，抗風(fēng)性較有人直升機(jī)較差，掛載能力受限，在船舶行進(jìn)過程中受船只縱橫搖影響起降困難，這些都是無人機(jī)廠商需要攻堅(jiān)的難點(diǎn)。