無人機救助作業研究

李靜

摘要：在海上救援行動中，對失事地點和人員進行快速準確定位是后期開展救援行動的前提。由于救援艦船響應速度較慢、探測裝置使用范圍有限、復雜海域航行危險等原因，各國在海上救援中，通過艦載無人機來擴大搜尋探測范圍，保障搜救人員的人身安全，從而加快救援速度。同時，救援用的無人機上裝有十分先進的搜尋探測設備，地面站人員可以通過目視觀察或軟件程序自動搜索進行失事人員定位，將收集到的信息傳輸到搜救指揮中心，這樣不僅大大提高搜救效率，還為營救傷員節省了寶貴時間。

關鍵詞：海上救援；無人機；人員定位

一.無人機救援的必要性

我國之所以要發展海上無人機救援體系，主要是與海上直升機救援體系相結合，最大限度的減少海上事故的損失，其必要性在于：一、無人機較直升機而言響應速度更快，比傳統的拉網式搜救，無人機搜救功能更加的迅速、快捷且效率也更高；二、無人機的建造和維護成本較直升機而言較低，絕大多數海上搜救船只均可配備無人機，無人機占用資源少，部分配備直升機的救援船需要配備機庫等一系列直升機保障設備，建造成本遠高于無人機。三、對于小型船只海上事故處理，無人機對遇險人員進行定位后，可對遇險人員進行必要的救援工具、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、隨著技術的發展，無人機可以在海上與船舶很好的配合，可以在不同船只之間穿梭，無人機可以憑借空中優勢幫助指揮救援工作。

二.國外海上無人機現狀

1917年英國研制出世界第一架無人機，20世紀50年代開始無人機開始廣泛應用，此后無人機發展勢頭迅猛。美國在無人機研制、生產、裝備和使用都居世界領先地位。其次是以色列，其研制的無人機型號多、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的研制，現已有多種較先進的機型配備在這些國家的軍隊和政府組織中。

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

在上個世紀末本世紀初，歐洲各國在無人機的研制上開始擺脫單純的參照有人直升機設計，開始采用模塊化機械結構設計和航電系統設計，這樣使無人機通過采用不同的動力配置、任務載荷來延伸出針對不同環境的應用，其中瑞典國防研究局與瑞典林雪平大學研制的無人機APID60、奧地利研發的無人機S-100和美國格魯門公司的無人機“MQ-8火力偵察兵”均是模塊化設計的代表。

三.國內無人機裝備發展

我國研制無人機已有40多年的歷史，產品也比較成熟，從最初的無人靶機系列到高空高速無人偵察機等，已開發出數十種產品，并被廣泛應用于空中偵察、戰場監視、目標定位和戰場評估等軍事領域。無人機在民用領域也得到多方面應用，如災情監視、交通巡邏、治安監控、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應用于大氣探測、氣象災害遙感、生態遙感和人工影響天氣等課題。這種民用無人機主要搭載高清照相機、攝像機以及氣象探測設備等，利用GPS和自動駕駛系統進行飛行路線計算、定位和飛行控制，適合于應急救助領域。

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

四.國內無人機救援技術發展

面對我國廣闊的海域，靠船舶進行海上搜尋難以達到理想的搜尋覆蓋率和時效率，容易出現許多搜尋遺漏點。無人機各類任務載荷在海上救援中可以發揮重要作用，應用無人機搭載攝像機、AIS和VHF進行遠程水域搜尋，能快速抵達水域，救援中心通過機載視頻圖像發現目標，通過機載AIS識別受困船只，通過機載VHF與受困船只通話，根據搜尋視頻圖像能快速、高效、便捷對水上遇險目標智能定位與顯示，該技術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險。

無人機搭載高清變焦相機，按照預設航線對救援海域進行拉網式掃描拍攝，生成的拍攝影像通過無人機機載數據鏈傳輸給救援中心，確保了對海域的徹底搜索，也降低了救援人員的工作強度。

無人機搭載的激光三維雷達系統是一種集激光掃描儀、全球定位系統和慣導系統以及高分辨率數碼相機等技術于一身的光機電一體化集成系統，用于獲得激光點云數據并生成精確的數字高程模型、數字表面模型，同時獲取物體數字正射影像信息，通過對激光點云數據的處理，可得到快速生成真實的三維場景圖。這在海上救援中，對于復雜海域進行數據采集，回傳救援中心進行救援方案的部署十分有利。

無人機可搭載紅外熱像儀和激光紅外夜視儀這兩種設備，通過紅外熱成像原理進行探測的夜視儀，可用于在海洋救援中由于海水相較人體溫度較低，便于在風浪較大的天氣對落水人員進行搜尋。同時，也可對熱源點進行監控，防范失事船只發生起火爆炸事故。

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

五.國內無人機艦載前景

隨著國內無人機技術的發展，國家科研部門和民營企業均在對無人機的行業應用進行探索，艦載無人機技術已成必然趨勢，在海事運用可以發揮重要作用，如定期巡視、夜間巡視、冰區巡航、油田作業監控、冰塔冰期補給、污染事故監視取證、海上危險現場取證和應急搜救等方面。

就目前而言，無人機在海上救援中的具有先天優勢，同時又能規避救援人員的人身安全風險。但我國在無人機上艦用于海上救援力量還需要走很長的路，無人機也不能完全取代有人直升機現有的海上救援作用，其續航能力短，抗風性較有人直升機較差，掛載能力受限，在船舶行進過程中受船只縱橫搖影響起降困難，這些都是無人機廠商需要攻堅的難點。