无人机在海上搜救中的应用
赵德灿
摘 要：经济社会的快速发展使得我国在许多科研领域有了巨大的进步，其中，极其令人兴奋的就是比较成熟的无人机技术。无人机可以用来做诸如监控、探查、寻找的工作，其中，最为重要的就是无人机在海上搜救的应用。无人机独特的优点使得其在海上搜救中有着不可替代的作用。本文就无人机在海上搜救中可承担的各种任务进行了探究。
關键词：无人机；搜索定位；定位搜寻
中图分类号：U676 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2018）6-0029-02
无人机全称“无人驾驶飞机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自主研发的程序控制装置所操纵的不载人飞机，或者是由车载计算机自主或间歇的操作。与普通驾驶飞机相比，无人机更适合危险的任务。按应用领域的不同，无人机又可分为军用无人机和民用无人机。一般海上搜救经常利用无人机或者载人飞机快速搜寻海域事故现场，通过在目标区域低飞搜寻来进行救助活动。此外，还可通过机身搭载相关设备将现场情况及时的发给指挥中心，方便救助策略的制定，还可与过往船只协同施救。现今，无人机技术已经逐渐广泛的应用于我国海域的相关事业。
1 无人机救援的现状和发展
我国第一次将无人机应用在救助工作是在2008年的冰冻灾害中，同年的汶川大地震中，无人机作为航拍应用在了地震救援工作。近年来的各种灾害的现场都有无人机的应用，为灾难的救援工作提供了非常可靠的相关资料。无人机在搜救方面的出色表现及其独特的优点，使得无人机受到越来越多的重视，无人机的相关技术也得到了巨大的突破。例如：低空遥感技术、飞行控制技术和发动机的改进。各种技术的不断更新发展，使得无人机的应用环境也越加广泛，并逐步被应用于海上搜救工作。与此同时，无人机搜救正在向系统化、专业化的方向进行转化。例如，我国的一些部门建立了一体化的搜救系统，当事故发生时，无人机可进行快速的事故现场检测、信息采集工作，将现场的相关信息及时的发送至指挥部门，再由指挥部门拟定有针对性的救援措施，进行事故现场的救助。
2 无人机在海上搜救的优点
2.1无人机技术相对成熟
伴随着诸如高清摄像、低空悬停、远程操作、远程传输等技术的巨大进步，无人机的发展达到了前所未有的水平。目前，我国有三种类型的无人机可应用于海上搜救工作，首先是海上搜救无人机，这种无人机的动力原理是通过浮力来带动无人机的上升，这种动力系统能够极大程度的降低燃油消耗，有效地增强其续航能力。此外，搜救无人机还能实现空中的悬停，对升降场地的要求极低，在关键时候可以在大型船舶上起落。再者是高空、高续航无人机，这种类型的无人机续航力强，可进行远距离航行；飞行高度高，有利于长时间的高空飞行工作。此外，高空飞行可以有效的避免恶劣的自然环境。这些优良特性使得高空、高续航无人机不仅可以进行近海的搜救工作还能进行远距离的海上搜救工作。最后是地面效应无人机，也是最适合海上搜救的无人机种。这类无人机在救援工作中可以在海面上进行简单的起降，不仅如此，地面效应无人机还具有较高的承载力能够进行救助物资的投放。与此同时，无人机在搭载高清摄像和远程操作、传输功能后，使其得到了更广泛的使用。例如，可用于海域交通监控、船只航行路线复刻、海域污染监控、事故报道等。此外，还可通过远距离传输和操控功能给海上管理相关部门提供即时的海域相关资料，方便海上管理部门险情应急处理和来往船只流量控制，从而有效保障海域的水上交通安全。
2.2无人机搜救成本低
无人机简单来说就是不需要驾驶员的操控 ，这样一来就省去了与驾驶舱相关的控制装置和安全救生设置的安装成本。此外，无人机的生产成本、研制花销、维修费用远比搜救船舶和普通飞机低得多，还可节省大批的飞机和船舶操控人员的培育费用。就45米级的巡逻搜救船为例，从起始港口到目的巡逻地巡航一个来回需要大约两个小时，消耗燃油约500千克，以8000元每吨来算，耗油费用可达4000元，另外还有工作人员的工资和船舶损耗费。而无人机从起始港口到目的地的巡逻来回在35分左右就可完成，燃油的消耗也在100元内。因此，无人机不仅工作效率高，还具有费用低廉的优点，更加适合常态下的监管。
2.3操控灵活
无人机具有重量轻和体积小的优点，装载固定翼的无人机能够进行导弹的发射。此外，无人机的降落所需滑跑距离较短，像我们普通的平坦楼顶和平坦的操场都能达到无人机的起飞和降落要求。另一方面，无人机的操控也没有想象中的那么困难，相反，无人机的操控非常简单，可以通过编程进行无人机的航行路线安排。不仅如此，还可以根据实际需求通过相应的计算机指令让其做出合适的飞行姿态和飞行高度。相关技术人员的培训也不要花费大量的人力、时间和财力，具有简单的操作性和高度的灵活性。
3 无人机在海上搜救的应用
3.1搜索定位
我国的无人机搜索技术巧妙地将射频技术和人身定位搜索相结合，实现了远距离搜救。这一搜索系统主要由无人机、高清相机、定位搜救器、信标、探测器和地面站六部分构成。其中信标是关键的一环，该搜寻定位系统在海域搜救的应用需在船员的救生设备中配备信标装置。无人机在搜救过程中，无人机装载的相关设备可以在15公里范围内激活信标，发送事故船员信息，并且可以快速的卫星定位。搜索系统中所用的信标的体积只有火柴盒大，小巧轻便，只需做好防水工作就可以大量应用于船员的救生设备。与传统的搜救船舶拉网式的搜救相比，无人机定位搜救具有视野广泛、高效能、全天候、机动性高的优点。不仅如此，无人机还能通过机身装载的高清摄像机对事故船只的相关人员进行即时拍照，并将照片信息及时的传达至救助指挥中心，方便相关工作人员制定高效能的救助措施。此外，作为无人机搜寻定位关键一环的信标与传统的雷达等海事搜寻设备相比，不但具有价格低廉、轻巧便捷等优点，还能通过射频技术存储和识别相应船员信息。所以应得到救生设备的广泛应用。
3.2远距离的视频传输
在科学不断进步的今天，视频的远距离传输技术已逐渐成熟，其传输信道的抗干扰能力也有了很大的提升。例如世界上最为先进的无人机“全球鹰”RQ-4A，这款无人机搭载的电子设备能够在全球的各个地点进行7.4万平方千米的红外图像拍摄，其装载的定位系统误差在20米内可控，并且搭载的相关设备能够穿透云层和雷雨障碍进行连续的监视搜寻工作，实时向地面传播相关图像讯息。此外，我国远距离视屏技术在无人机技术的应用首次是在名为“搬运工”的无人驾驶飞机。这架无人飞机搭载有GPS导航定位系统，并且装载有汽油发动机。其载重为19公斤，最大速度150公里/小时，可进行连续3小时的拍摄工作。无人机在搭载远距离视频传输后，通过搜寻定位系统在发现事故船只和遇险人员之后，可以通过所装载的高清摄像将遇险船只和遇险人员的情况及时的传输至指挥部门，使得相关人员可以及时的制定出合理的搜救措施，提高搜救效率和成功率。
3.3投放食物及医疗设备
近年来的海上事故多为小型船舶和运输沙石船舶，这类船只一般救生配置简要。这类船只一旦发生意外，搜救巡逻舰很難准确的找到这类救生配置简要的船只，这样无疑会大大降低搜救率。再者，海上环境复杂，遇险人员可能随时会有生命危险，面临饥饿过度和受伤问题。这时无人机搜救的应用就非常重要。此时，无人机可根据自身搭载的搜索系统进行遇险人员的搜索，并且可搭载必要的食物、淡水和医疗设备，从而使无人机搜救效率大大提升。
4 结语
综上所述，无人机技术现今的发展状况已经满足当前的海上搜救活动。除此之外，无人机搜救还有着成本低、灵活性强和高效的优点。无人机可以通过远距离视频传输功能，将遇险船只情况即时传输至指挥部门，更加方便了搜救活动的制定和进行。所以无人机在海上搜救中的应用可以大大提高搜救效率。应当广泛应用于海上搜救。虽然现今我国的无人机的海上搜救还存在一定的缺陷，但是相信在我国科研人员的努力下一定能攻克这些难题，让无人机更好的应用于海上搜救。
参考文献：
[1] 陈星达.海上无人机应用与发展综述[J].中国战略新兴产业，2018（04）.
[2] 王楠楠.尖兵之翼 无人机助力“大海捞针”[J].交通建设与管理，2016（07）.
[3]赵金赛，米伟，白树祥.无人机在海上搜救中的应用探索[J].中国海事，2014（08）.
[4]曹德胜，桑凌志.无人机水上遇险搜救关键技术研究[J].交通运输，2017，3（03）.
[5]王光源，刘建东，王汉礼，毛世超.海上遇险小目标的无人机定基点搜寻建模与仿真[J].科学技术与工程，2017，17（14）
摘 要：经济社会的快速发展使得我国在许多科研领域有了巨大的进步，其中，极其令人兴奋的就是比较成熟的无人机技术。无人机可以用来做诸如监控、探查、寻找的工作，其中，最为重要的就是无人机在海上搜救的应用。无人机独特的优点使得其在海上搜救中有着不可替代的作用。本文就无人机在海上搜救中可承担的各种任务进行了探究。
關键词：无人机；搜索定位；定位搜寻
中图分类号：U676 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2018）6-0029-02
无人机全称“无人驾驶飞机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自主研发的程序控制装置所操纵的不载人飞机，或者是由车载计算机自主或间歇的操作。与普通驾驶飞机相比，无人机更适合危险的任务。按应用领域的不同，无人机又可分为军用无人机和民用无人机。一般海上搜救经常利用无人机或者载人飞机快速搜寻海域事故现场，通过在目标区域低飞搜寻来进行救助活动。此外，还可通过机身搭载相关设备将现场情况及时的发给指挥中心，方便救助策略的制定，还可与过往船只协同施救。现今，无人机技术已经逐渐广泛的应用于我国海域的相关事业。
1 无人机救援的现状和发展
我国第一次将无人机应用在救助工作是在2008年的冰冻灾害中，同年的汶川大地震中，无人机作为航拍应用在了地震救援工作。近年来的各种灾害的现场都有无人机的应用，为灾难的救援工作提供了非常可靠的相关资料。无人机在搜救方面的出色表现及其独特的优点，使得无人机受到越来越多的重视，无人机的相关技术也得到了巨大的突破。例如：低空遥感技术、飞行控制技术和发动机的改进。各种技术的不断更新发展，使得无人机的应用环境也越加广泛，并逐步被应用于海上搜救工作。与此同时，无人机搜救正在向系统化、专业化的方向进行转化。例如，我国的一些部门建立了一体化的搜救系统，当事故发生时，无人机可进行快速的事故现场检测、信息采集工作，将现场的相关信息及时的发送至指挥部门，再由指挥部门拟定有针对性的救援措施，进行事故现场的救助。
2 无人机在海上搜救的优点
2.1无人机技术相对成熟
伴随着诸如高清摄像、低空悬停、远程操作、远程传输等技术的巨大进步，无人机的发展达到了前所未有的水平。目前，我国有三种类型的无人机可应用于海上搜救工作，首先是海上搜救无人机，这种无人机的动力原理是通过浮力来带动无人机的上升，这种动力系统能够极大程度的降低燃油消耗，有效地增强其续航能力。此外，搜救无人机还能实现空中的悬停，对升降场地的要求极低，在关键时候可以在大型船舶上起落。再者是高空、高续航无人机，这种类型的无人机续航力强，可进行远距离航行；飞行高度高，有利于长时间的高空飞行工作。此外，高空飞行可以有效的避免恶劣的自然环境。这些优良特性使得高空、高续航无人机不仅可以进行近海的搜救工作还能进行远距离的海上搜救工作。最后是地面效应无人机，也是最适合海上搜救的无人机种。这类无人机在救援工作中可以在海面上进行简单的起降，不仅如此，地面效应无人机还具有较高的承载力能够进行救助物资的投放。与此同时，无人机在搭载高清摄像和远程操作、传输功能后，使其得到了更广泛的使用。例如，可用于海域交通监控、船只航行路线复刻、海域污染监控、事故报道等。此外，还可通过远距离传输和操控功能给海上管理相关部门提供即时的海域相关资料，方便海上管理部门险情应急处理和来往船只流量控制，从而有效保障海域的水上交通安全。
2.2无人机搜救成本低
无人机简单来说就是不需要驾驶员的操控 ，这样一来就省去了与驾驶舱相关的控制装置和安全救生设置的安装成本。此外，无人机的生产成本、研制花销、维修费用远比搜救船舶和普通飞机低得多，还可节省大批的飞机和船舶操控人员的培育费用。就45米级的巡逻搜救船为例，从起始港口到目的巡逻地巡航一个来回需要大约两个小时，消耗燃油约500千克，以8000元每吨来算，耗油费用可达4000元，另外还有工作人员的工资和船舶损耗费。而无人机从起始港口到目的地的巡逻来回在35分左右就可完成，燃油的消耗也在100元内。因此，无人机不仅工作效率高，还具有费用低廉的优点，更加适合常态下的监管。
2.3操控灵活
无人机具有重量轻和体积小的优点，装载固定翼的无人机能够进行导弹的发射。此外，无人机的降落所需滑跑距离较短，像我们普通的平坦楼顶和平坦的操场都能达到无人机的起飞和降落要求。另一方面，无人机的操控也没有想象中的那么困难，相反，无人机的操控非常简单，可以通过编程进行无人机的航行路线安排。不仅如此，还可以根据实际需求通过相应的计算机指令让其做出合适的飞行姿态和飞行高度。相关技术人员的培训也不要花费大量的人力、时间和财力，具有简单的操作性和高度的灵活性。
3 无人机在海上搜救的应用
3.1搜索定位
我国的无人机搜索技术巧妙地将射频技术和人身定位搜索相结合，实现了远距离搜救。这一搜索系统主要由无人机、高清相机、定位搜救器、信标、探测器和地面站六部分构成。其中信标是关键的一环，该搜寻定位系统在海域搜救的应用需在船员的救生设备中配备信标装置。无人机在搜救过程中，无人机装载的相关设备可以在15公里范围内激活信标，发送事故船员信息，并且可以快速的卫星定位。搜索系统中所用的信标的体积只有火柴盒大，小巧轻便，只需做好防水工作就可以大量应用于船员的救生设备。与传统的搜救船舶拉网式的搜救相比，无人机定位搜救具有视野广泛、高效能、全天候、机动性高的优点。不仅如此，无人机还能通过机身装载的高清摄像机对事故船只的相关人员进行即时拍照，并将照片信息及时的传达至救助指挥中心，方便相关工作人员制定高效能的救助措施。此外，作为无人机搜寻定位关键一环的信标与传统的雷达等海事搜寻设备相比，不但具有价格低廉、轻巧便捷等优点，还能通过射频技术存储和识别相应船员信息。所以应得到救生设备的广泛应用。
3.2远距离的视频传输
在科学不断进步的今天，视频的远距离传输技术已逐渐成熟，其传输信道的抗干扰能力也有了很大的提升。例如世界上最为先进的无人机“全球鹰”RQ-4A，这款无人机搭载的电子设备能够在全球的各个地点进行7.4万平方千米的红外图像拍摄，其装载的定位系统误差在20米内可控，并且搭载的相关设备能够穿透云层和雷雨障碍进行连续的监视搜寻工作，实时向地面传播相关图像讯息。此外，我国远距离视屏技术在无人机技术的应用首次是在名为“搬运工”的无人驾驶飞机。这架无人飞机搭载有GPS导航定位系统，并且装载有汽油发动机。其载重为19公斤，最大速度150公里/小时，可进行连续3小时的拍摄工作。无人机在搭载远距离视频传输后，通过搜寻定位系统在发现事故船只和遇险人员之后，可以通过所装载的高清摄像将遇险船只和遇险人员的情况及时的传输至指挥部门，使得相关人员可以及时的制定出合理的搜救措施，提高搜救效率和成功率。
3.3投放食物及医疗设备
近年来的海上事故多为小型船舶和运输沙石船舶，这类船只一般救生配置简要。这类船只一旦发生意外，搜救巡逻舰很難准确的找到这类救生配置简要的船只，这样无疑会大大降低搜救率。再者，海上环境复杂，遇险人员可能随时会有生命危险，面临饥饿过度和受伤问题。这时无人机搜救的应用就非常重要。此时，无人机可根据自身搭载的搜索系统进行遇险人员的搜索，并且可搭载必要的食物、淡水和医疗设备，从而使无人机搜救效率大大提升。
4 结语
综上所述，无人机技术现今的发展状况已经满足当前的海上搜救活动。除此之外，无人机搜救还有着成本低、灵活性强和高效的优点。无人机可以通过远距离视频传输功能，将遇险船只情况即时传输至指挥部门，更加方便了搜救活动的制定和进行。所以无人机在海上搜救中的应用可以大大提高搜救效率。应当广泛应用于海上搜救。虽然现今我国的无人机的海上搜救还存在一定的缺陷，但是相信在我国科研人员的努力下一定能攻克这些难题，让无人机更好的应用于海上搜救。
参考文献：
[1] 陈星达.海上无人机应用与发展综述[J].中国战略新兴产业，2018（04）.
[2] 王楠楠.尖兵之翼 无人机助力“大海捞针”[J].交通建设与管理，2016（07）.
[3]赵金赛，米伟，白树祥.无人机在海上搜救中的应用探索[J].中国海事，2014（08）.
[4]曹德胜，桑凌志.无人机水上遇险搜救关键技术研究[J].交通运输，2017，3（03）.
[5]王光源，刘建东，王汉礼，毛世超.海上遇险小目标的无人机定基点搜寻建模与仿真[J].科学技术与工程，2017，17（14）
