无人机救助作业研究

李静

摘要：在海上救援行动中，对失事地点和人员进行快速准确定位是后期开展救援行动的前提。由于救援舰船响应速度较慢、探测装置使用范围有限、复杂海域航行危险等原因，各国在海上救援中，通过舰载无人机来扩大搜寻探测范围，保障搜救人员的人身安全，从而加快救援速度。同时，救援用的无人机上装有十分先进的搜寻探测设备，地面站人员可以通过目视观察或软件程序自动搜索进行失事人员定位，将收集到的信息传输到搜救指挥中心，这样不仅大大提高搜救效率，还为营救伤员节省了宝贵时间。

关键词：海上救援；无人机；人员定位

一.无人机救援的必要性

我国之所以要发展海上无人机救援体系，主要是与海上直升机救援体系相结合，最大限度的减少海上事故的损失，其必要性在于：一、无人机较直升机而言响应速度更快，比传统的拉网式搜救，无人机搜救功能更加的迅速、快捷且效率也更高；二、无人机的建造和维护成本较直升机而言较低，绝大多数海上搜救船只均可配备无人机，无人机占用资源少，部分配备直升机的救援船需要配备机库等一系列直升机保障设备，建造成本远高于无人机。三、对于小型船只海上事故处理，无人机对遇险人员进行定位后，可对遇险人员进行必要的救援工具、急救物品和食物等简单的物资投放，以提高人员被救的成功率。四、随着技术的发展，无人机可以在海上与船舶很好的配合，可以在不同船只之间穿梭，无人机可以凭借空中优势帮助指挥救援工作。

二.国外海上无人机现状

1917年英国研制出世界第一架无人机，20世纪50年代开始无人机开始广泛应用，此后无人机发展势头迅猛。美国在无人机研制、生产、装备和使用都居世界领先地位。其次是以色列，其研制的无人机型号多、用途广，有些被装备到美国空军和海军，其他许多国家也大量购买。英国、法国、俄罗斯、加拿大、德国、意大利和荷兰等国家也都积极参与了无人机的研制，现已有多种较先进的机型配备在这些国家的军队和政府组织中。

舰载无人机主要以无人直升机为主，其垂直起降能力便于在舰面完成作业。1960年美军第一架反潜无人直升机QH-50成功完成试飞，首款舰载无人直升机平台研制成功。随后美国直升机巨头西科斯基公司推出了共轴旋翼涵道式无人机“Cypher”，美国贝尔直升机公司研制了倾斜旋翼无人机“鹰眼”，俄罗斯卡莫夫研制了共轴双桨式无人直升机“Ka-137”，美国波音专门研制了全新无人直升机平台“A160T蜂鸟”，加拿大航空公司研制了CL-327“哨兵”无人直升机。

在上个世纪末本世纪初，欧洲各国在无人机的研制上开始摆脱单纯的参照有人直升机设计，开始采用模块化机械结构设计和航电系统设计，这样使无人机通过采用不同的动力配置、任务载荷来延伸出针对不同环境的应用，其中瑞典国防研究局与瑞典林雪平大学研制的无人机APID60、奥地利研发的无人机S-100和美国格鲁门公司的无人机“MQ-8火力偵察兵”均是模块化设计的代表。

三.国内无人机装备发展

我国研制无人机已有40多年的历史，产品也比较成熟，从最初的无人靶机系列到高空高速无人侦察机等，已开发出数十种产品，并被广泛应用于空中侦察、战场监视、目标定位和战场评估等军事领域。无人机在民用领域也得到多方面应用，如灾情监视、交通巡逻、治安监控、航空摄影、地球物理勘探和海岸缉私等。随后，我国气象局将无人机应用于大气探测、气象灾害遥感、生态遥感和人工影响天气等课题。这种民用无人机主要搭载高清照相机、摄像机以及气象探测设备等，利用GPS和自动驾驶系统进行飞行路线计算、定位和飞行控制，适合于应急救助领域。

我国舰载无人机主要有固定翼无人机和旋翼式无人机，以及近几年发展起来的复合翼无人机，兼顾固定翼和多旋翼的特点，使其也具备船载条件。由于船载环境的限制，固定翼无人机的起降需要辅助装置，而旋翼类无人机和复合翼无人机具备垂直起降能力，更加适合用于船载平台上。深圳大疆无人机公司突破了多旋翼无人机的控制技术，推出了多款技术成熟的多旋翼。成都纵横无人机公司为解决固定翼起降受限的问题推出了结合四旋翼起降和固定翼巡航的复合翼无人机。

四.国内无人机救援技术发展

面对我国广阔的海域，靠船舶进行海上搜寻难以达到理想的搜寻覆盖率和时效率，容易出现许多搜寻遗漏点。无人机各类任务载荷在海上救援中可以发挥重要作用，应用无人机搭载摄像机、AIS和VHF进行远程水域搜寻，能快速抵达水域，救援中心通过机载视频图像发现目标，通过机载AIS识别受困船只，通过机载VHF与受困船只通话，根据搜寻视频图像能快速、高效、便捷对水上遇险目标智能定位与显示，该技术大幅度提高了我国水上搜寻救助效率，有效降低了水上搜寻救助风险。

无人机搭载高清变焦相机，按照预设航线对救援海域进行拉网式扫描拍摄，生成的拍摄影像通过无人机机载数据链传输给救援中心，确保了对海域的彻底搜索，也降低了救援人员的工作强度。

无人机搭载的激光三维雷达系统是一种集激光扫描仪、全球定位系统和惯导系统以及高分辨率数码相机等技术于一身的光机电一体化集成系统，用于获得激光点云数据并生成精确的数字高程模型、数字表面模型，同时获取物体数字正射影像信息，通过对激光点云数据的处理，可得到快速生成真实的三维场景图。这在海上救援中，对于复杂海域进行数据采集，回传救援中心进行救援方案的部署十分有利。

无人机可搭载红外热像仪和激光红外夜视仪这两种设备，通过红外热成像原理进行探测的夜视仪，可用于在海洋救援中由于海水相较人体温度较低，便于在风浪较大的天气对落水人员进行搜寻。同时，也可对热源点进行监控，防范失事船只发生起火爆炸事故。

此外，无人机机载照明喊话器通过云台操作可以始终对受困船只和人员进行照射，喊话器可以进行远程喊话沟通，确保紧张状态下的落水人员能准确得到救援人员的指令。同时，配备了急救包的无人机在搜寻发现失事船舶和落水人员后，可以通过救援人员远程控制抛投救援工具、急救药品和食品饮水等物质，加快了救援进度，防止人员在等待救援过程中体力不支或发生其他二次事故。

五.国内无人机舰载前景

随着国内无人机技术的发展，国家科研部门和民营企业均在对无人机的行业应用进行探索，舰载无人机技术已成必然趋势，在海事运用可以发挥重要作用，如定期巡视、夜间巡视、冰区巡航、油田作业监控、冰塔冰期补给、污染事故监视取证、海上危险现场取证和应急搜救等方面。

就目前而言，无人机在海上救援中的具有先天优势，同时又能规避救援人员的人身安全风险。但我国在无人机上舰用于海上救援力量还需要走很长的路，无人机也不能完全取代有人直升机现有的海上救援作用，其续航能力短，抗风性较有人直升机较差，挂载能力受限，在船舶行进过程中受船只纵横摇影响起降困难，这些都是无人机厂商需要攻坚的难点。