船舶应用无人机的风险分析和使用建议

陈 锋

(江苏大津重工有限公司 ,江苏 镇江 212221)

0 引言

无人机也叫无人直升机是指可以利用无线电遥控设备及自身的程序控制装置操纵的无人乘坐飞机，具有自主飞行、垂直起降、自由悬停、多次回收使用，以及按执行任务的不同可携带不同的装备等特点。目前无人机在航拍、测绘、快递传输、抗震救灾、野外生存演练、新闻报道、军事侦察、警用装备等领域得到应用。

无人直升机按用途可以分为军用和民用两种；按外型尺寸可以分为小型、中大型；还可以从技术上来分。本文主要对中大型无人直升机的风险进行分析，并提出预防风险的措施。

1 小型无人机与中大型无人机配置

1.1 小型无人机配置

小型无人机一般采用锂电池为动力源，充电一次续航力达到20～ 25 min；飞行速度为20 km/h，飞行高度约为120 m；可负重500 g左右；可遥控距离不超过2 km。小型无人机的外形尺寸一般不大于100 cm×100 cm。

小型无人机外型多种多样，传统小型无人机外型如图1所示。

小型无人机的一般配置见表1。

小型无人机构造简单，价格低廉，操作方便，性价比较高。

小型无人机一般用于室外大型活动场面的拍摄，适用于5级风况以下的作业环境。

图1 传统小型无人机外型图

序号设备名称数量备注1无人机12小型遥控器13高清摄像头(集成)14充电器15简易包装箱1

1.2 中大型无人机配置

中大型无人机一般采用汽油发动机为动力源，配备10 L左右的油箱，飞行续航力约为80 min，巡航速度达到40～60 km/h，最高时速为80 km/h，飞行高度为1 500 m海拔，可负重5 kg有效负荷，可遥控半径约为10 km。为了更好地保证续航力，可适当牺牲有效负荷的负重，增加油箱容积。中大型无人机外形尺寸一般为1 700 cm×500 cm。

中大型无人机外型多种多样，传统中大型无人机外型如图2所示。

中大型无人机的一般配置见表2。

图2 传统中大型无人机外型图

表2 中大型无人机的一般配置

2 中大型无人机在船舶中的应用

2.1 中大型无人机特点

中大型无人机具有体积小、重量轻、载荷比大、操作灵活、可靠性高、可维护性好等优点，通过无人机自动驾驶仪，可以控制固定翼以及直升机全自主起飞、巡航、悬停、返航、降落。同时可以通过自动驾驶仪控制航拍无人机以及多个任务载荷设备，采用900 MHz的频率通讯电台，通讯距离可以达到100 km。即使通讯中断，也会控制无人机自动返航到预先设置的降落点，大大提高了飞机的安全性。中大型无人直升机因价格不等，配置也不同。正常配置会采用冗余设计，开通差分GPS,精度达到0.5 m，内置两个CPU工作，检测到故障时自动切换。出现故障后仍能保持准确的姿态和位置估算，同时地面控制站也会有告警提示。

鉴于以上特点，现在越来越多的公务船舶开始应用中大型无人机，以达到警用反恐、安防监控、应急侦查、抗震救灾的目的。

2.2 中大型无人机在船舶应用中的功能

⑴协同地面站一起工作，建立一个第三方助航系统。在船舶航行过程中，对船舶周边不确定的可疑物进行提前侦察，作为瞭望补充，确保航行时顺利通过。

⑵对于船舶营救他人或海上搜救时，可以按传递救生物资。船舶航行时，如遇落水人员，船只难以到达时，可以通过中大型无人机进行物资传送，如救生衣等。

⑶对于执法船舶，可以派遣无人机进行预先侦察，以减少人员伤亡。

3 无人直升机在船舶应用中的风险分析

3.1 防盐雾处理

无人直升机在船舶应用过程中需注意防盐雾处理。无人机在海上应用或在船舶上存放，需注意空气中的盐雾对无人机外表面的腐蚀。无人机机身一般采用玻璃纤维复合材料或碳纤维复合材料。

3.2 机械故障

无人机对机体可靠性的要求非常高，因而必须重视机械故障。无人机必须和有人机一样，每次飞行后都要检测、定期保养。同样，选择无人机的生产厂家也必须是经过多次苛刻的测试后才能确定。

3.3 飞机控制器故障

飞行控制器是无人机的核心部件，正常配置会采用冗余设计，出现故障自动切换，并能保持准确的姿态和位置估算。该控制器采用900 MHZ的频率通讯电台，通讯距离可以达到100 km。即使通讯中断，也会控制无人机自动返航到预先设置的降落点，大大提高了飞机的安全性。

3.4 电磁干扰

船舶各种收发天线、磁罗经、电罗经等辅助导航系统，无形就是一个大的磁场，如果受到磁干扰，无人机就会迷路。短时的干扰可以通过惯性导航维持，但惯导的误差随时间的累积非常严重，维持不了多久也就谬以千里了。为避免磁罗盘被干扰，除了选用性能比较好的硬件外，罗经的模块一般也会被放置在远离发动机与电路的位置。另外，无人机在出厂和用户使用中也要对磁航向进行校正。

3.5 GPS信号的干扰

在无人机起降过程中，船舶钢质上层建筑对GPS信号的干扰很严重，在广阔的天空影响相对较小。所以，为防止起降故障及多路径效应带来的定位误差，还是建议手动起飞和降落。

3.6 自然环境的影响

一般中大型无人机能抗风6～7级，小量雨水天气对它的影响也不大。使用无人机前需了解当地及飞行目的地的天气，需对飞行高度进行控制，并密切关注天气情况，及时回收，确保无人机的安全。

3.7 人员的操作失误

中大型无人机的操作与小型无人机的操作不一样，操作人员需要经过专业的培训才能上岗，且需两人以上的同时操作才能完成。培训时间为1～2月。在操作过程中，要遵守操作规程，不可盲目操作，避免坠机或第三方事故的发生。

3.8 回收风险

一般来说，船舶起降无人机与陆上起降无人机的起降点不一样，虽然能通过GPS或差分GPS进行回收，但船舶航行中的纵横倾会给无人机的回收带来相当的困难。航行船舶上回收无人机也是值得研究的一个新课题。

4 船舶应用无人直升机的操作建议

(1)检查飞行设备。在多次飞行之后，无人机通常会有一些磨损，要是不注意的话，小问题可能就会引发大问题。所以每次飞行之前，要认真检查无人机的各处细节，以及遥控器等地面设备。

(2)确保设备油量、电量充足。动力燃油、动力电池是无人机的动力来源，燃油量和电池电量不足，会出现来不及返航的情况。同时也要检查地面遥控器、手机等设备的电量。 (3)选择合适的飞行天气。

选择适合飞行的天气条件才能确保飞行安全。

(4)不能超过安全飞行高度。

(5)不能酒后操作飞机。

(6)操作飞行时一定要在视距(无线电和肉眼视距)范围内飞行。

(7)要时刻保持对飞机的控制。

(8)要在GPS信号良好的情况下飞行。

(9)要遵守政府法律法规。

(10)必须提升飞行技巧，遵守无人机操作流程及规范。

5 结语

随着科技的不断发展，地面站的不断建立，更多的无人机将会应用到船舶。在应用无人机时，要了解无人机的特征和配置情况注意防范风险，遵守无人机操作规程。随着无人机技术的不断发展，无人机的构造或使用材料必将更完善、可靠，应用领域也将扩大，应用条件和使用要求也将越来越宽松。

参考文献:

[1] 王淑芬，吴卫.无人机发展的情报研究[J].飞航导弹，1998(10):32-41,43.