无人机在海上搜救中的应用实践分析与研究

龙源期刊网无人机在海上搜救中的应用实践分析与研究作者：马涛来源：《世界家苑·学术》2017年第12期摘要：为适应当今海洋事务复杂性和多样性的变化，提高海上搜救能力，比较专业救助船、救助直升机与无人机之间的经济性，分析无人机参与海上搜救的可行性及相关问题，认为无人机可为海上搜救部门实现“空、海、地”三位一体化巡航搜救目标提供新的发展思路和更多的选择空间。关键词：无人机；救助船；海上搜救无人机是指由无线电地面遥控飞行或自主控制飞行的不载人飞行器。随着我国国防科技水平的不断提升，国产无人机技术取得了长足进步，给采购、装备和维护无人机及解决海上工作面临的难题带来了机遇。我国是IMO的A类理事国，行使着提供船舶良好通航环境和保护我国海洋环境的职责和义务。但近年来，我国海上搜救面临的情况日益多样化，任务也越来越繁重，仅仅依靠海巡、救助船艇等原有装备已无法满足当今海上搜救“空、海、地”三位一体化的需要，因而需要新的装备和手段来强化对所管辖水域的监视和有效控制。在众多的先进装备中，船舶和飞机如何发展已成为摆在我们面前的重要课题，而无人机的出现给了我们更多的选择。1、专业救助船、救助直升机与无人机的经济性比较“时间就是生命”“速度就是效率”，响应时间的长短是海上搜救的关键因素。救助直升机速度快，响应时间短，但投资成本大，需要专业的机场、驾驶人员和维修保养队伍等，令其装备和使用受到较大限制。而市场上出现的小型无人机，具有巡逻飞机的大部分优点，且采购、使用和养护成本相对经济得多，给许多对于大型巡逻机望而却步的海上搜救机构带来了新的选择。本文以总参第六十研究所研制的Z-3型和WD-50型无人机为例，与海上搜救船、固定翼飞机和中型直升机进行采购、使用和养护费用对比，分析无人机相较于其他海上搜救装备的经济性。1.1采购成本低从各种海上搜救装备的采购成本可以看出，无人直升机和无人固定翼飞机的采购成本仅分别是相对应的有人救助直升机的3.75%和4.44%，也比大型专业救助船的采购成本低很多。无人机通过配备一定的机载任务装备，能够出色地完成各种搜救任务，具有十分优越的性价比。1.2驾驶人员要求低龙源期刊网相比于海上救助船船长来说，培养一名飞行员的成本更高。海上飞行需要驾驶人员具有相当丰富的驾驶经验，并具备夜间和恶劣天气下的操控能力。而无人机无需具有丰富经验的驾驶人员操纵，一般人员在经过一段时间的操作技术培训后，即可通过测控车或船舶测控装置控制飞机航迹和航速，培训成本十分低廉。1.3单位巡航搜救成本低无人机与有人驾驶的直升机相比，体积小、重量轻，油耗十分经济。固定翼无人机通过助推火箭升空，仅增加火箭成本约元；无人直升机起飞无需任何辅助装置，单位成本更低。大型专业救助船体积和重量大，虽然单位重量耗油少，但是按照搜救里程计算成本比无人机高出不少。1.4地勤保障要求低大型搜救船需要建造高等级的靠泊码头，日常维护保养一般最少也需要10名专业人员。救助直升机需要建造大型机库，以便于日常的维修保养工作。固定翼飞机还需要建造专用机场，配备专用降落导航设备和符合一定降落等级要求的跑道，维修保养人员也必须接受相应时间的维修保养培训，以保障飞机安全飞行。而无人机可以在狭小的空间内起飞，不必建造专用码头或机库用于停放和日常的维修保养，日常维保人员也仅需3人，后期使用成本较低。1.5无人员安全风险虽然船舶及有人驾驶飞机的设计建造安全系数很高，但在恶劣的天气条件下，还是有可能发生受损、坠机等小概率事件。无人机在执行任务时，只需携带相关的任务装备，即使遭遇恶劣天气，最多就是发生意外无法进行回收，不存在人员安全风险问题，因此风险成本较低。2、固定翼无人机和无人直升机的可行性分析2.1固定翼无人机作为舰载监管搜救装备的可行性分析固定翼无人机可以通过火箭助推方式减小起飞所需要的空间，非常适用于在舰船上工作（见图1）。我国军方随舰的靶机和无人侦查机通常也都是固定翼无人机。通过对无人机各种机载任务设备进行防水处理，可以用翼伞方式在水面降落和打捞回收，适用于恶劣天气下海上搜救船的舰载起飞和降落。固定翼无人机速度快，巡航半径大，通过搭载任务设备可以在广阔的洋面上迅速搜寻遇险船舶和人员，并通过数据链将船舶遇险地点、船舶受损情况及遇险人员情况实时画面迅速传达至搜救指挥中心，减小搜救的盲目性，提供更可靠的现场信息，成为海上搜救的空中“鹰眼”。2.2无人直升机作为岸基监管搜救装备的可行性分析龙源期刊网无人直升机可以自主垂直起降，不需要通过长距离滑跑或者借助辅助装置起飞（见图2）。然而目前无人直升机的自主降落仅适用于无明显颠簸或者晃动的地面，如遇风浪较大的巡逻船甲板，其很难通过无线电操控进行降落。虽然多家无人机研制机构正在加速攻克这一难关，但是尚未有方案可以完美地解决这一问题。虽然在无人直升机着舰技术尚未成熟之前，其不太适合作为海上搜救船的舰载监管搜救设备，但无人直升机与固定翼无人机相比，具有垂直起降、空中悬停、全向飞行、低速机动等独特的飞行性能，可以实现对目标的近距离监视及目标跟踪等任务，非常适合用作岸基搜救设备。以Z-3型无人直升机为例，其搜寻半径可达50～100km，范围可覆盖我国领海、毗连区及部分专属经济区。上述覆盖区域具有船舶密度大、违法行为和船舶遇险情况多发等特点，是海上的重点区域；海上搜救机构可以通过岸基起飞无人直升机开展不间断的空中搜寻，有效地发现、锁定遇险船舶位置和了解遇险现场情况，实时掌握辖区状况，为采取进一步搜寻搜救方案提供直接的依据，有效减少海上搜寻的盲点。3、无人机参与海上搜救的相关问题3.1低空空域开放受限出于国家安全和国土防空的需要，我国将空域划归军方管理，实行非常严格的空域管制，只有部分空域和航路由民航管理。我国《通用航空飞行管制条例》《飞行基本规则》和《民用无人机空中交通管理办法》等都对低空空域开放有一定的限制措施。据了解，今后几年国家可能会对低空空域的管理有所放宽，但我国大多数繁忙的海港同时也是经济较为发达的地区，民用和军用机场较多，空域繁忙，因此在购置无人机之前，应首先协调解决无人机使用区域内的空管问题。3.2海洋环境具有复杂性相较于陆地环境，海上高湿热、高盐度的环境对无人机机体存在一定的腐蚀性，必须在采购之前通过相关技术加以解决。而且海上风浪较大，无人机在超过7级以上的大风天气进行起降，安全系数将受到较大影响，无人机的安全使用将面临较大的挑战。3.3稳定性相对不足虽然无人机技术取得了长足发展，但是海洋环境复杂、天气多变，对无线电和GPS导航信号存在较大干扰，保持信号传输的稳定性和精确性将是无人机亟待解决的重要问题。即使是无人机技术最为先进的美国，其无人机事故率也超过有人驾驶飞机，可见无人机使用的稳定性和保障性相对存在不足。4、结语龙源期刊网无人机虽然与有人驾驶飞机相比存在一些不足，但是无人机较高的经济性和优秀的性能使其在军用和民用领域得到越来越广泛的重视和发展。随着无人机技术的不断进步和低空空域管理的逐步放开，无人机应用于海上搜救的可行性和效益将大大提高，为我国海上搜救部门实现“空、海、地”三位一体化巡航搜救目标带来新的思路。参考文献[1]周伟，宋军.无人机在海上搜救中的应用与选型[J].水运管理，2012（4）[2]赵金赛、白树祥.无人机在海上搜救中的应用探索[J]《中国海事》2014.08（作者单位：南海救助局510235）