無人機在海事中的應(yīng)用

1、天宇通信集團有限公司 具有卓越創(chuàng)新能力的綜合信息系統(tǒng)集成和解決方案提供商An Excellent & InnovativeComprehensive System Integrators and Solution Provider成立于1990年，注冊地上海，注冊資金1.5億元；在全國二十多個省份設(shè)有子公司或分公司。主要業(yè)務(wù)：融合（衛(wèi)星）通信總體設(shè)計、綜合信息系統(tǒng)集成、人防保密項目設(shè)計施工、移動警務(wù)終端及軟件開發(fā)、無人機系統(tǒng)設(shè)計維護、運行維護服務(wù)、終端產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)、配套技術(shù)服務(wù)等主要用戶區(qū)域分布：業(yè)務(wù)遍及北京、上海、河北、天津、四川、重慶、廣東、廣西、福建、浙江、江蘇等全國20多個省市。主要用

2、戶行業(yè)分布：公安、交警、人防、消防、無線電管理、軍隊及預備役、交通、邊防、安監(jiān)、海監(jiān)、環(huán)保、地震、水利、衛(wèi)生等政府部門及銀行、電信、廣電、燃氣、電力、水務(wù)等企業(yè)事業(yè)單位。23隨著經(jīng)濟的發(fā)展隨著經(jīng)濟的發(fā)展我國海上產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出多樣化趨勢我國海上產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出多樣化趨勢海事部門的監(jiān)管能力面臨巨大挑戰(zhàn)海事部門的監(jiān)管能力面臨巨大挑戰(zhàn)而無人機則非常適合應(yīng)用到海事系統(tǒng)中而無人機則非常適合應(yīng)用到海事系統(tǒng)中首先討論了無人機在海事系統(tǒng)中的應(yīng)用首先討論了無人機在海事系統(tǒng)中的應(yīng)用最后討論了無人機海事巡航基地的建設(shè)最后討論了無人機海事巡航基地的建設(shè)需求需求無人機在海事當中的應(yīng)用無人機在海事當中的應(yīng)用4海事業(yè)務(wù)海事業(yè)務(wù)無人機功

3、能任務(wù)無人機功能任務(wù)任務(wù)描述任務(wù)描述日常巡航定期巡視在轄區(qū)內(nèi)完成定期的日常巡視，包含港區(qū)船舶超航區(qū)、禁航區(qū)、交通管制區(qū)、游艇區(qū)等重點區(qū)域。夜間巡視通過不定期的夜間巡視對夜間偷排現(xiàn)象進行遏制。冰區(qū)巡航冰區(qū)巡航，檢測冰區(qū)凍結(jié)范圍等情況油田作業(yè)監(jiān)控配合海巡船艇監(jiān)控油田作業(yè)船舶用作VHF空中中繼由于海巡船的船載VHF與岸基的通信距離較短，需要無人機搭載VHF中繼設(shè)備，配合船艇進行巡航配合海巡船艇進行巡航監(jiān)視海巡船艇在巡航時速度慢，無法觀察視距外不明船只的情況，可以使用艦載起降無人機，用以擴大偵查范圍航海保障航標定期巡視對航標進行定期巡航監(jiān)視，檢測航標有無損壞、是否被污物遮擋、有無船只掛靠等情況燈塔冰期

4、給養(yǎng)無人機攜帶電池、生活物資等，到達燈塔位置，進行準確投送危管防污溢油、污染事故監(jiān)測取證利用無人機進行溢油及化學品事故應(yīng)急取證，無人機應(yīng)能夠在規(guī)定時間內(nèi)到達事故現(xiàn)場，將現(xiàn)場情況實施傳遞給指揮中心海上危險聯(lián)合取證對于海上的危險現(xiàn)場，需要進行船無人機聯(lián)合調(diào)查取證、定位，無人機起到擴大船艇搜尋范圍的作用應(yīng)急搜救搜尋定位、事故調(diào)查通過對無人機自身定位系統(tǒng)以及機載AIS確定事故地點，并將該位置傳回到應(yīng)急搜救中心；并可以對事故現(xiàn)場進行拍攝，將現(xiàn)場情況傳回搜救中心，方便工作人員了解現(xiàn)場情況救援物資投放可以通過無人機進行食物、小型救生浮具、GPS浮標等的投放變身浮具無人機上加裝自動充氣裝置、設(shè)置標準的海上救助

5、信號和位置識別信號，必要時可從空中墜入海中變?yōu)榫壬【呃|繩傳遞利用可以在船艇甲板上穩(wěn)定起降的無人機，可攜帶繩索從搜救船甲板飛往事故船并實施投放5 依據(jù)我國海事部門的職責以及無人機的功能優(yōu)勢，無人機在海依據(jù)我國海事部門的職責以及無人機的功能優(yōu)勢，無人機在海事任務(wù)中的應(yīng)用需求主要體現(xiàn)在三個方面：事任務(wù)中的應(yīng)用需求主要體現(xiàn)在三個方面： （1）用于港區(qū)、海域內(nèi)的日常巡視）用于港區(qū)、海域內(nèi)的日常巡視 我國擁有近我國擁有近300萬平方公里的管轄海域，在如此廣闊的海域上萬平方公里的管轄海域，在如此廣闊的海域上實施安全監(jiān)管職責，常規(guī)巡邏船存在航速低、視野小、巡視間隔時實施安全監(jiān)管職責，常規(guī)巡邏船存在航速低、視

6、野小、巡視間隔時間長、受自然條件制約程度大等缺陷。在距離相同的情況下，飛機間長、受自然條件制約程度大等缺陷。在距離相同的情況下，飛機的巡視輻射面積約是船舶的的巡視輻射面積約是船舶的12倍，巡視效果遠高于船舶，因此，用倍，巡視效果遠高于船舶，因此，用無人機進行港區(qū)和海域內(nèi)的日常巡視，可以有效提高巡航效率，節(jié)無人機進行港區(qū)和海域內(nèi)的日常巡視，可以有效提高巡航效率，節(jié)省人力、燃油等成本。利用空中巡航，可以快速發(fā)現(xiàn)潛伏的威脅船省人力、燃油等成本。利用空中巡航，可以快速發(fā)現(xiàn)潛伏的威脅船舶航行安全的不利因素，及時查核并采取消除隱患的應(yīng)對措施。當舶航行安全的不利因素，及時查核并采取消除隱患的應(yīng)對措施。當然，

7、如果采用船載直升機的形式，通過船、機配合，更可以發(fā)揮各然，如果采用船載直升機的形式，通過船、機配合，更可以發(fā)揮各自優(yōu)勢，極大增強執(zhí)行任務(wù)的靈活性。自優(yōu)勢，極大增強執(zhí)行任務(wù)的靈活性。6（2）船舶碰撞及排污、溢油事件的應(yīng)急調(diào)查與取證）船舶碰撞及排污、溢油事件的應(yīng)急調(diào)查與取證 當海區(qū)發(fā)生船舶碰撞或排污事件后，需及時進行現(xiàn)場調(diào)查取證。當海區(qū)發(fā)生船舶碰撞或排污事件后，需及時進行現(xiàn)場調(diào)查取證。目前高速船和大型集裝箱船舶的航速超過目前高速船和大型集裝箱船舶的航速超過28Kn（約為（約為50km/h），），常規(guī)巡邏船航速普遍低于這些船舶，無法追查逃離現(xiàn)場的肇事船舶。常規(guī)巡邏船航速普遍低于這些船舶，無法追查逃離

8、現(xiàn)場的肇事船舶。而目前國內(nèi)無人機的航速普遍超過了而目前國內(nèi)無人機的航速普遍超過了100km/h，可以保證調(diào)查的及，可以保證調(diào)查的及時性，利用機載攝像機等設(shè)備快速進行現(xiàn)場取證，并將結(jié)果返回給時性，利用機載攝像機等設(shè)備快速進行現(xiàn)場取證，并將結(jié)果返回給應(yīng)急指揮中心。應(yīng)急指揮中心。 海上溢油發(fā)生后的最初幾小時是最有效的行動時機，否則擴散海上溢油發(fā)生后的最初幾小時是最有效的行動時機，否則擴散后很難清除。飛機可以借助機載專用設(shè)備對重要海域進行溢油監(jiān)視后很難清除。飛機可以借助機載專用設(shè)備對重要海域進行溢油監(jiān)視和監(jiān)測，迅速確定水上排污源位置，辨別和測量水下污染物，且受和監(jiān)測，迅速確定水上排污源位置，辨別和測量

9、水下污染物，且受白天、黑夜以及天氣、海況的影響小，必要時還可通過機載化學物白天、黑夜以及天氣、海況的影響小，必要時還可通過機載化學物噴灑設(shè)備直接參與控制和清除溢油應(yīng)急行動。噴灑設(shè)備直接參與控制和清除溢油應(yīng)急行動。7（3）用于海上事故的應(yīng)急搜尋與救助）用于海上事故的應(yīng)急搜尋與救助 在海上事故遇險人員搜救過程中，海況通常比較惡劣，救助船舶在海上事故遇險人員搜救過程中，海況通常比較惡劣，救助船舶難以確定遇難船只準確位置，從而無法快速接近遇難船只進行救助。難以確定遇難船只準確位置，從而無法快速接近遇難船只進行救助。無人機具有受海況影響小、視野開闊的優(yōu)勢，能迅速搜尋目標，引導、無人機具有受海況影響小、視

10、野開闊的優(yōu)勢，能迅速搜尋目標，引導、指揮救助船舶參加救助，并可直接救助，使救生成功率大大提高。指揮救助船舶參加救助，并可直接救助，使救生成功率大大提高。本文根據(jù)目前海事系統(tǒng)已開展的各項任務(wù)以及無人機的功能特點，按本文根據(jù)目前海事系統(tǒng)已開展的各項任務(wù)以及無人機的功能特點，按照日常巡航、航海保障、危管防污、應(yīng)急搜救等海事業(yè)務(wù)進行分類，照日常巡航、航海保障、危管防污、應(yīng)急搜救等海事業(yè)務(wù)進行分類，給出了無人機在海事系統(tǒng)中的應(yīng)用需求給出了無人機在海事系統(tǒng)中的應(yīng)用需求8海事系統(tǒng)的聯(lián)合立體巡航網(wǎng)絡(luò)海事系統(tǒng)的聯(lián)合立體巡航網(wǎng)絡(luò) 海事系統(tǒng)引入無人機之后，必將拓展原來的海事執(zhí)法手段。如何有海事系統(tǒng)引入無人機之后，必

11、將拓展原來的海事執(zhí)法手段。如何有效地利用無人機，建立無人機與現(xiàn)有海事力量的配合與協(xié)調(diào)工作機制，效地利用無人機，建立無人機與現(xiàn)有海事力量的配合與協(xié)調(diào)工作機制，從而形成海陸空立體式的海事監(jiān)管網(wǎng)絡(luò)模式，是一項值得研究的課題。從而形成海陸空立體式的海事監(jiān)管網(wǎng)絡(luò)模式，是一項值得研究的課題。立體式海事監(jiān)管網(wǎng)絡(luò)中包含的巡航力量有：立體式海事監(jiān)管網(wǎng)絡(luò)中包含的巡航力量有：1）靜態(tài)電子系統(tǒng)：包括原來）靜態(tài)電子系統(tǒng)：包括原來的的CCTV、VTS、以及、以及AIS系統(tǒng)等；系統(tǒng)等；2）空中力量：包括無人機、有人直）空中力量：包括無人機、有人直升機等；升機等；3）海上力量：海巡船艇等。本文設(shè)想了兩種典型的海事任務(wù)執(zhí)）海上

12、力量：海巡船艇等。本文設(shè)想了兩種典型的海事任務(wù)執(zhí)行場景，用以說明無人機與其他海事力量的配合執(zhí)行過程。行場景，用以說明無人機與其他海事力量的配合執(zhí)行過程。9一、海上危險聯(lián)合取證一、海上危險聯(lián)合取證 當發(fā)生海上危險事故時，當發(fā)生海上危險事故時，需要無人機配合巡航船艇需要無人機配合巡航船艇進行聯(lián)合取證。該任務(wù)的進行聯(lián)合取證。該任務(wù)的執(zhí)行過程如圖所示，岸基執(zhí)行過程如圖所示，岸基指揮中心接到危險報警后，指揮中心接到危險報警后，派出無人機前往目的地進派出無人機前往目的地進行調(diào)查取證（應(yīng)急無人機行調(diào)查取證（應(yīng)急無人機可能從基地起飛或者海巡可能從基地起飛或者海巡船上起飛），無人機將險船上起飛），無人機將險情信

13、息實時傳輸給指揮中情信息實時傳輸給指揮中心，由指揮中心根據(jù)險情心，由指揮中心根據(jù)險情大小做出判斷，決定下一大小做出判斷，決定下一步的搜救計劃。步的搜救計劃。10 海巡船在巡海巡船在巡航過程中，若航過程中，若發(fā)現(xiàn)不明來歷發(fā)現(xiàn)不明來歷船只，而又短船只，而又短時間內(nèi)不好靠時間內(nèi)不好靠近時，可派出近時，可派出艦載無人機對艦載無人機對不明來歷船只不明來歷船只進行調(diào)查取證，進行調(diào)查取證，將拍攝信息直將拍攝信息直接傳回巡航船接傳回巡航船艇；船艇人員艇；船艇人員據(jù)此判斷下一據(jù)此判斷下一步應(yīng)采取的動步應(yīng)采取的動作。作。11 通過以上兩種典型無人機應(yīng)用場景的分析可以看出，引入無人機以后，通過以上兩種典型無人機應(yīng)用

14、場景的分析可以看出，引入無人機以后，海事立體巡航模式必然會大大提高海事任務(wù)的執(zhí)行效率。當然，海事立體巡海事立體巡航模式必然會大大提高海事任務(wù)的執(zhí)行效率。當然，海事立體巡航模式的研究尚需進一步深入，這也依賴于無人機在海事系統(tǒng)的逐步實施和航模式的研究尚需進一步深入，這也依賴于無人機在海事系統(tǒng)的逐步實施和應(yīng)用。應(yīng)用。 海事應(yīng)用中的無人機配置海事應(yīng)用中的無人機配置 無人機僅僅是一個飛行平臺，其功能歸根到底是通過其機載系統(tǒng)中的任無人機僅僅是一個飛行平臺，其功能歸根到底是通過其機載系統(tǒng)中的任務(wù)載荷設(shè)備來完成的，因此進行海事應(yīng)用無人機的配置首先要對明確其任務(wù)務(wù)載荷設(shè)備來完成的，因此進行海事應(yīng)用無人機的配置首

15、先要對明確其任務(wù)載荷設(shè)備有哪些，以及各種任務(wù)載荷的功能與作用。載荷設(shè)備有哪些，以及各種任務(wù)載荷的功能與作用。12任務(wù)載荷任務(wù)載荷海上巡航中所發(fā)揮的功能與作用海上巡航中所發(fā)揮的功能與作用機載數(shù)碼相機拍攝海面情況可見光CCD拍攝海面、冰區(qū)和作業(yè)船舶遠紅外CCD獲取目標的熱輻射圖像，可用于夜間拍攝多光譜成像儀功能重點是針對海洋污染、赤潮發(fā)現(xiàn)、原油泄漏等重大事件監(jiān)測合成孔徑雷達遠距離、高分辨成像能力；自動目標識別能力機載AIS將無人機的航行參數(shù)等重要數(shù)據(jù)傳回控制中心，實現(xiàn)船、無人機的一體化監(jiān)管機載VHF機載VHF通信中繼設(shè)備，可以有效擴大巡航船艇與地面控制中心之間的通信距離無人機常用任務(wù)載荷無人機常用

16、任務(wù)載荷13無人機配置需求分析無人機配置需求分析 針對前文中總結(jié)的無人機海事應(yīng)用需求，海事系統(tǒng)中針對前文中總結(jié)的無人機海事應(yīng)用需求，海事系統(tǒng)中應(yīng)當配置的無人機包括四類：小型無人機、中型無人機、應(yīng)當配置的無人機包括四類：小型無人機、中型無人機、大型無人機以及艦載起降無人機，如下表所示。大型無人機以及艦載起降無人機，如下表所示。14無人機類型無人機類型配置要求配置要求搭配任務(wù)載荷搭配任務(wù)載荷完成的海事任務(wù)完成的海事任務(wù)小型無人機小型無人機（指起飛重量（指起飛重量小于小于200kg的無的無人機）人機）有效載荷不低于有效載荷不低于20kg；續(xù)航時間；續(xù)航時間不低于不低于3h，任務(wù)巡航半徑不低，任務(wù)巡航

17、半徑不低于于100km；低空巡航高度不低于；低空巡航高度不低于800m，能夠達到的相應(yīng)海況的，能夠達到的相應(yīng)海況的抗風等級抗風等級可見光可見光CCD、遠紅外、遠紅外CCD、數(shù)碼相機、機載數(shù)碼相機、機載AIS、二次、二次雷達等。雷達等。用于近岸區(qū)域（如港用于近岸區(qū)域（如港區(qū)和航道、錨地）的區(qū)和航道、錨地）的白天巡航、夜間巡航，白天巡航、夜間巡航，以及冰區(qū)巡航任務(wù)以及冰區(qū)巡航任務(wù)中型無人機中型無人機（指起飛重量（指起飛重量介于介于200到到500kg的無人機）的無人機）有效載荷不低于有效載荷不低于50kg，任務(wù)半徑，任務(wù)半徑不低于不低于300km，飛行高度，飛行高度800到到1000m，可見光可見

18、光CCD、遠紅外、遠紅外CCD、數(shù)碼相機、機載數(shù)碼相機、機載AIS、二次、二次雷達、多光譜成像儀雷達、多光譜成像儀用于離岸基較遠的海用于離岸基較遠的海上日常巡航上日常巡航大型無人機大型無人機（指起飛重量（指起飛重量大于大于500kg的無的無人機）人機）任務(wù)載荷不低于任務(wù)載荷不低于200kg；巡航速；巡航速度不低于度不低于150km/h，巡航時間不，巡航時間不低于低于10h。能夠適應(yīng)惡劣氣候環(huán)。能夠適應(yīng)惡劣氣候環(huán)境境機載可見光機載可見光CCD、遠紅外、遠紅外CCD、數(shù)碼相機、大型多光譜、數(shù)碼相機、大型多光譜成像儀、機載雷達、機載成像儀、機載雷達、機載AIS、二次雷達等，機載衛(wèi)星、二次雷達等，機載

19、衛(wèi)星通訊設(shè)備等通訊設(shè)備等用于溢油、污染事故用于溢油、污染事故監(jiān)測取證任務(wù)，以及監(jiān)測取證任務(wù)，以及應(yīng)急搜救時，事故地應(yīng)急搜救時，事故地點搜尋、應(yīng)急取證任點搜尋、應(yīng)急取證任務(wù)務(wù)艦載起降無人艦載起降無人機機任務(wù)載荷任務(wù)載荷15kg，續(xù)航時間不低于，續(xù)航時間不低于2h，有效巡航半徑，有效巡航半徑20km，能在，能在特定范圍進行盤旋拍攝或者懸特定范圍進行盤旋拍攝或者懸停拍攝。停拍攝。可見光可見光CCD、遠紅外、遠紅外CCD、數(shù)碼相機、數(shù)碼相機、VHF中繼設(shè)備等。中繼設(shè)備等。用于油田作業(yè)監(jiān)控任用于油田作業(yè)監(jiān)控任務(wù)，以及配合海巡船務(wù)，以及配合海巡船艇進行巡航監(jiān)視等任艇進行巡航監(jiān)視等任務(wù)務(wù)15無人機海事巡航基

20、地建設(shè)需無人機海事巡航基地建設(shè)需求求（1）小型無人機）小型無人機不同廠家、不同產(chǎn)品差別比較大。不同廠家、不同產(chǎn)品差別比較大。按照起降方式來分，大致有如下幾按照起降方式來分，大致有如下幾種：種：跑道起降：對于跑道長度，不同機跑道起降：對于跑道長度，不同機型都有差別，綜合起來看，小型無型都有差別，綜合起來看，小型無人機一般不會超出人機一般不會超出400m長、長、30m寬寬的跑道，道面采用水泥混凝土或者的跑道，道面采用水泥混凝土或者瀝青混合料均可。瀝青混合料均可。發(fā)射車起飛：需要配置相應(yīng)的發(fā)射發(fā)射車起飛：需要配置相應(yīng)的發(fā)射車，只需要小場地即可；車，只需要小場地即可；撞網(wǎng)回收：起降場地上需要安裝回撞網(wǎng)

21、回收：起降場地上需要安裝回收網(wǎng)。收網(wǎng)。16（2）中型、大型無人機）中型、大型無人機中型和大型無人機都主中型和大型無人機都主要是跑道起降，參考各要是跑道起降，參考各類大、中型的起降參數(shù)，類大、中型的起降參數(shù)，起降場地一般不超過起降場地一般不超過1000m長、長、50m寬的跑寬的跑道要求。同時需建有聯(lián)道要求。同時需建有聯(lián)絡(luò)滑行道及停機坪，停絡(luò)滑行道及停機坪，停機坪需采用水泥混凝土機坪需采用水泥混凝土道面，以供大型無人機道面，以供大型無人機停放。停放。起降點跑道附近不應(yīng)存起降點跑道附近不應(yīng)存在架空高壓輸電線路，在架空高壓輸電線路，無人機起降時盡量不要無人機起降時盡量不要穿越城市上空。穿越城市上空。1

22、7（3）艦載起降無人機）艦載起降無人機 根據(jù)現(xiàn)有巡航船艇的可用空間判斷，艦根據(jù)現(xiàn)有巡航船艇的可用空間判斷，艦船很難用于固定翼無人機的起降，只能用于船很難用于固定翼無人機的起降，只能用于旋翼式、手拋式、水上起降無人機的起降。旋翼式、手拋式、水上起降無人機的起降。另外，需要指出的是，各艦載無人機對甲板另外，需要指出的是，各艦載無人機對甲板的具體要求，必須要結(jié)合無人機廠家具體需的具體要求，必須要結(jié)合無人機廠家具體需求才能明確。求才能明確。旋翼式艦載無人機：起降平臺要滿足旋翼式旋翼式艦載無人機：起降平臺要滿足旋翼式無人機起降時的凈空要求。起降平臺上不應(yīng)無人機起降時的凈空要求。起降平臺上不應(yīng)有任何其他上

23、層建筑，起降平臺邊界標志線有任何其他上層建筑，起降平臺邊界標志線內(nèi)的甲板表面上，不應(yīng)有任何固定的突出物。內(nèi)的甲板表面上，不應(yīng)有任何固定的突出物。另外，起降平臺長度應(yīng)保證無人機的旋翼另外，起降平臺長度應(yīng)保證無人機的旋翼（或尾翼或尾槳）的翼尖距離平臺上障礙物（或尾翼或尾槳）的翼尖距離平臺上障礙物的距離不小于最小起落安全距離。的距離不小于最小起落安全距離。手拋式：可考慮在艦船上手拋起飛、撞網(wǎng)回手拋式：可考慮在艦船上手拋起飛、撞網(wǎng)回收，需安裝回收網(wǎng)。但是目前撞網(wǎng)回收的成收，需安裝回收網(wǎng)。但是目前撞網(wǎng)回收的成功率還不是很高。功率還不是很高。水上起降：對甲板沒有要求，但是需配置專水上起降：對甲板沒有要求，

24、但是需配置專門的小艇用于水上無人機的投放和回收。門的小艇用于水上無人機的投放和回收。18無人機對海事巡航基地的其他功能需求無人機對海事巡航基地的其他功能需求 無人機海事巡航基地除了要滿足無人機的起飛和降落外，還有些特殊的功能需求，主要包括無人機海事巡航基地除了要滿足無人機的起飛和降落外，還有些特殊的功能需求，主要包括如下幾個方面。如下幾個方面。 無人機機庫：用于存放無人機，其規(guī)模視無人機機隊數(shù)量而定。無人機機庫：用于存放無人機，其規(guī)模視無人機機隊數(shù)量而定。裝備車庫：用于存放各種裝備車輛（有些無人機需要車載發(fā)射；為滿足靈活應(yīng)用需求，有些設(shè)備裝備車庫：用于存放各種裝備車輛（有些無人機需要車載發(fā)射；為滿足靈活應(yīng)用需求，有些設(shè)備的使用也必須配置裝備車）。的使用也必須配置裝備車）。測控、導航等設(shè)備區(qū)：測控和導航設(shè)備主要用于完成無人機起飛前測試以及無人機的輔助起降導測控、導航等設(shè)備區(qū)：測控和導航設(shè)備主要用于完成無