无人机在海事中的应用

1、天宇通信集团有限公司 具有卓越创新能力的 综合信息系统集成和解决方案提供商 An Excellent & Innovative Comprehensive System Integrators and Solution Provider 成立于1990年，注册地上海，注册资金1.5亿元；在全国二十多个 省份设有子公司或分公司。 主要业务： 融合（卫星）通信总体设计、综合信息系统集成、人防 保密项目设计施工、移动警务终端及软件开发、无人机 系统设计维护、运行维护服务、终端产品研发生产、配 套技术服务等 主要用户区域分布： 业务遍及北京、上海、河北、天津、四川、重庆、广东、 广西、福建、浙江、江苏

2、等全国20多个省市。 主要用户行业分布： 公安、交警、人防、消防、无线电管理、军队及预备役、交 通、边防、安监、海监、环保、地震、水利、卫生等政府部 门及银行、电信、广电、燃气、电力、水务等企业事业单位。 2 3 随着经济的发展随着经济的发展 我国海上产业呈现出多样化趋势我国海上产业呈现出多样化趋势 海事部门的监管能力面临巨大挑战海事部门的监管能力面临巨大挑战 而无人机则非常适合应用到海事系统中而无人机则非常适合应用到海事系统中 首先讨论了无人机在海事系统中的应用首先讨论了无人机在海事系统中的应用 最后讨论了无人机海事巡航基地的建设最后讨论了无人机海事巡航基地的建设 需求需求 无人机在海事当中

3、的应用无人机在海事当中的应用 4 海事业务海事业务无人机功能任务无人机功能任务任务描述任务描述 日常巡航 定期巡视 在辖区内完成定期的日常巡视，包含港区船舶超航区、 禁航区、交通管制区、游艇区等重点区域。 夜间巡视通过不定期的夜间巡视对夜间偷排现象进行遏制。 冰区巡航冰区巡航，检测冰区冻结范围等情况 油田作业监控配合海巡船艇监控油田作业船舶 用作VHF空中中继 由于海巡船的船载VHF与岸基的通信距离较短，需要无 人机搭载VHF中继设备，配合船艇进行巡航 配合海巡船艇进行巡航监视 海巡船艇在巡航时速度慢，无法观察视距外不明船只 的情况，可以使用舰载起降无人机，用以扩大侦查范 围 航海保障 航标定

4、期巡视 对航标进行定期巡航监视，检测航标有无损坏、是否 被污物遮挡、有无船只挂靠等情况 灯塔冰期给养 无人机携带电池、生活物资等，到达灯塔位置，进行 准确投送 危管防污 溢油、污染事故监测取证 利用无人机进行溢油及化学品事故应急取证，无人机 应能够在规定时间内到达事故现场，将现场情况实施 传递给指挥中心 海上危险联合取证 对于海上的危险现场，需要进行船无人机联合调查取 证、定位，无人机起到扩大船艇搜寻范围的作用 应急搜救 搜寻定位、事故调查 通过对无人机自身定位系统以及机载AIS确定事故地点， 并将该位置传回到应急搜救中心；并可以对事故现场 进行拍摄，将现场情况传回搜救中心，方便工作人员 了解

5、现场情况 救援物资投放 可以通过无人机进行食物、小型救生浮具、GPS浮标等 的投放 变身浮具 无人机上加装自动充气装置、设置标准的海上救助信 号和位置识别信号，必要时可从空中坠入海中变为救 生浮具 缆绳传递 利用可以在船艇甲板上稳定起降的无人机，可携带绳 索从搜救船甲板飞往事故船并实施投放 5 依据我国海事部门的职责以及无人机的功能优势，无人机在海依据我国海事部门的职责以及无人机的功能优势，无人机在海 事任务中的应用需求主要体现在三个方面：事任务中的应用需求主要体现在三个方面： （1）用于港区、海域内的日常巡视）用于港区、海域内的日常巡视 我国拥有近我国拥有近300万平方公里的管辖海域，在如此

6、广阔的海域上万平方公里的管辖海域，在如此广阔的海域上 实施安全监管职责，常规巡逻船存在航速低、视野小、巡视间隔时实施安全监管职责，常规巡逻船存在航速低、视野小、巡视间隔时 间长、受自然条件制约程度大等缺陷。在距离相同的情况下，飞机间长、受自然条件制约程度大等缺陷。在距离相同的情况下，飞机 的巡视辐射面积约是船舶的的巡视辐射面积约是船舶的12倍，巡视效果远高于船舶，因此，用倍，巡视效果远高于船舶，因此，用 无人机进行港区和海域内的日常巡视，可以有效提高巡航效率，节无人机进行港区和海域内的日常巡视，可以有效提高巡航效率，节 省人力、燃油等成本。利用空中巡航，可以快速发现潜伏的威胁船省人力、燃油等成

7、本。利用空中巡航，可以快速发现潜伏的威胁船 舶航行安全的不利因素，及时查核并采取消除隐患的应对措施。当舶航行安全的不利因素，及时查核并采取消除隐患的应对措施。当 然，如果采用船载直升机的形式，通过船、机配合，更可以发挥各然，如果采用船载直升机的形式，通过船、机配合，更可以发挥各 自优势，极大增强执行任务的灵活性。自优势，极大增强执行任务的灵活性。 6 （2）船舶碰撞及排污、溢油事件的应急调查与取证）船舶碰撞及排污、溢油事件的应急调查与取证 当海区发生船舶碰撞或排污事件后，需及时进行现场调查取证。当海区发生船舶碰撞或排污事件后，需及时进行现场调查取证。 目前高速船和大型集装箱船舶的航速超过目前高

8、速船和大型集装箱船舶的航速超过28Kn（约为（约为50km/h），）， 常规巡逻船航速普遍低于这些船舶，无法追查逃离现场的肇事船舶。常规巡逻船航速普遍低于这些船舶，无法追查逃离现场的肇事船舶。 而目前国内无人机的航速普遍超过了而目前国内无人机的航速普遍超过了100km/h，可以保证调查的及，可以保证调查的及 时性，利用机载摄像机等设备快速进行现场取证，并将结果返回给时性，利用机载摄像机等设备快速进行现场取证，并将结果返回给 应急指挥中心。应急指挥中心。 海上溢油发生后的最初几小时是最有效的行动时机，否则扩散海上溢油发生后的最初几小时是最有效的行动时机，否则扩散 后很难清除。飞机可以借助机载专用

9、设备对重要海域进行溢油监视后很难清除。飞机可以借助机载专用设备对重要海域进行溢油监视 和监测，迅速确定水上排污源位置，辨别和测量水下污染物，且受和监测，迅速确定水上排污源位置，辨别和测量水下污染物，且受 白天、黑夜以及天气、海况的影响小，必要时还可通过机载化学物白天、黑夜以及天气、海况的影响小，必要时还可通过机载化学物 喷洒设备直接参与控制和清除溢油应急行动。喷洒设备直接参与控制和清除溢油应急行动。 7 （3）用于海上事故的应急搜寻与救助）用于海上事故的应急搜寻与救助 在海上事故遇险人员搜救过程中，海况通常比较恶劣，救助船舶在海上事故遇险人员搜救过程中，海况通常比较恶劣，救助船舶 难以确定遇难

10、船只准确位置，从而无法快速接近遇难船只进行救助。难以确定遇难船只准确位置，从而无法快速接近遇难船只进行救助。 无人机具有受海况影响小、视野开阔的优势，能迅速搜寻目标，引导、无人机具有受海况影响小、视野开阔的优势，能迅速搜寻目标，引导、 指挥救助船舶参加救助，并可直接救助，使救生成功率大大提高。指挥救助船舶参加救助，并可直接救助，使救生成功率大大提高。 本文根据目前海事系统已开展的各项任务以及无人机的功能特点，按本文根据目前海事系统已开展的各项任务以及无人机的功能特点，按 照日常巡航、航海保障、危管防污、应急搜救等海事业务进行分类，照日常巡航、航海保障、危管防污、应急搜救等海事业务进行分类， 给

11、出了无人机在海事系统中的应用需求给出了无人机在海事系统中的应用需求 8 海事系统的联合立体巡航网络海事系统的联合立体巡航网络 海事系统引入无人机之后，必将拓展原来的海事执法手段。如何有海事系统引入无人机之后，必将拓展原来的海事执法手段。如何有 效地利用无人机，建立无人机与现有海事力量的配合与协调工作机制，效地利用无人机，建立无人机与现有海事力量的配合与协调工作机制， 从而形成海陆空立体式的海事监管网络模式，是一项值得研究的课题。从而形成海陆空立体式的海事监管网络模式，是一项值得研究的课题。 立体式海事监管网络中包含的巡航力量有：立体式海事监管网络中包含的巡航力量有：1）静态电子系统：包括原来）

12、静态电子系统：包括原来 的的CCTV、VTS、以及、以及AIS系统等；系统等；2）空中力量：包括无人机、有人直）空中力量：包括无人机、有人直 升机等；升机等；3）海上力量：海巡船艇等。本文设想了两种典型的海事任务执）海上力量：海巡船艇等。本文设想了两种典型的海事任务执 行场景，用以说明无人机与其他海事力量的配合执行过程。行场景，用以说明无人机与其他海事力量的配合执行过程。 9 一、海上危险联合取证一、海上危险联合取证 当发生海上危险事故时，当发生海上危险事故时， 需要无人机配合巡航船艇需要无人机配合巡航船艇 进行联合取证。该任务的进行联合取证。该任务的 执行过程如图所示，岸基执行过程如图所示，

13、岸基 指挥中心接到危险报警后，指挥中心接到危险报警后， 派出无人机前往目的地进派出无人机前往目的地进 行调查取证（应急无人机行调查取证（应急无人机 可能从基地起飞或者海巡可能从基地起飞或者海巡 船上起飞），无人机将险船上起飞），无人机将险 情信息实时传输给指挥中情信息实时传输给指挥中 心，由指挥中心根据险情心，由指挥中心根据险情 大小做出判断，决定下一大小做出判断，决定下一 步的搜救计划。步的搜救计划。 10 海巡船在巡海巡船在巡 航过程中，若航过程中，若 发现不明来历发现不明来历 船只，而又短船只，而又短 时间内不好靠时间内不好靠 近时，可派出近时，可派出 舰载无人机对舰载无人机对 不明来历

14、船只不明来历船只 进行调查取证，进行调查取证， 将拍摄信息直将拍摄信息直 接传回巡航船接传回巡航船 艇；船艇人员艇；船艇人员 据此判断下一据此判断下一 步应采取的动步应采取的动 作。作。 11 通过以上两种典型无人机应用场景的分析可以看出，引入无人机以后，通过以上两种典型无人机应用场景的分析可以看出，引入无人机以后， 海事立体巡航模式必然会大大提高海事任务的执行效率。当然，海事立体巡海事立体巡航模式必然会大大提高海事任务的执行效率。当然，海事立体巡 航模式的研究尚需进一步深入，这也依赖于无人机在海事系统的逐步实施和航模式的研究尚需进一步深入，这也依赖于无人机在海事系统的逐步实施和 应用。应用。

15、 海事应用中的无人机配置海事应用中的无人机配置 无人机仅仅是一个飞行平台，其功能归根到底是通过其机载系统中的任无人机仅仅是一个飞行平台，其功能归根到底是通过其机载系统中的任 务载荷设备来完成的，因此进行海事应用无人机的配置首先要对明确其任务务载荷设备来完成的，因此进行海事应用无人机的配置首先要对明确其任务 载荷设备有哪些，以及各种任务载荷的功能与作用。载荷设备有哪些，以及各种任务载荷的功能与作用。 12 任务载荷任务载荷海上巡航中所发挥的功能与作用海上巡航中所发挥的功能与作用 机载数码相机拍摄海面情况 可见光CCD拍摄海面、冰区和作业船舶 远红外CCD获取目标的热辐射图像，可用于夜间拍摄 多光

16、谱成像仪 功能重点是针对海洋污染、赤潮发现、原油泄漏等重 大事件监测 合成孔径雷达远距离、高分辨成像能力；自动目标识别能力 机载AIS 将无人机的航行参数等重要数据传回控制中心，实现 船、无人机的一体化监管 机载VHF 机载VHF通信中继设备，可以有效扩大巡航船艇与地 面控制中心之间的通信距离 无人机常用任务载荷无人机常用任务载荷 13 无人机配置需求分析无人机配置需求分析 针对前文中总结的无人机海事应用需求，海事系统中针对前文中总结的无人机海事应用需求，海事系统中 应当配置的无人机包括四类：小型无人机、中型无人机、应当配置的无人机包括四类：小型无人机、中型无人机、 大型无人机以及舰载起降无人

17、机，如下表所示。大型无人机以及舰载起降无人机，如下表所示。 14 无人机类型无人机类型配置要求配置要求搭配任务载荷搭配任务载荷完成的海事任务完成的海事任务 小型无人机小型无人机 （指起飞重量（指起飞重量 小于小于200kg的无的无 人机）人机） 有效载荷不低于有效载荷不低于20kg；续航时间；续航时间 不低于不低于3h，任务巡航半径不低，任务巡航半径不低 于于100km；低空巡航高度不低于；低空巡航高度不低于 800m，能够达到的相应海况的，能够达到的相应海况的 抗风等级抗风等级 可见光可见光CCD、远红外、远红外CCD、 数码相机、机载数码相机、机载AIS、二次、二次 雷达等。雷达等。 用于

18、近岸区域（如港用于近岸区域（如港 区和航道、锚地）的区和航道、锚地）的 白天巡航、夜间巡航，白天巡航、夜间巡航， 以及冰区巡航任务以及冰区巡航任务 中型无人机中型无人机 （指起飞重量（指起飞重量 介于介于200到到500k g的无人机）的无人机） 有效载荷不低于有效载荷不低于50kg，任务半径，任务半径 不低于不低于300km，飞行高度，飞行高度800到到1 000m， 可见光可见光CCD、远红外、远红外CCD、 数码相机、机载数码相机、机载AIS、二次、二次 雷达、多光谱成像仪雷达、多光谱成像仪 用于离岸基较远的海用于离岸基较远的海 上日常巡航上日常巡航 大型无人机大型无人机 （指起飞重量（

19、指起飞重量 大于大于500kg的无的无 人机）人机） 任务载荷不低于任务载荷不低于200kg；巡航速；巡航速 度不低于度不低于150km/h，巡航时间不，巡航时间不 低于低于10h。能够适应恶劣气候环。能够适应恶劣气候环 境境 机载可见光机载可见光CCD、远红外、远红外CC D、数码相机、大型多光谱、数码相机、大型多光谱 成像仪、机载雷达、机载成像仪、机载雷达、机载AI S、二次雷达等，机载卫星、二次雷达等，机载卫星 通讯设备等通讯设备等 用于溢油、污染事故用于溢油、污染事故 监测取证任务，以及监测取证任务，以及 应急搜救时，事故地应急搜救时，事故地 点搜寻、应急取证任点搜寻、应急取证任 务务

20、 舰载起降无人舰载起降无人 机机 任务载荷任务载荷15kg，续航时间不低于，续航时间不低于 2h，有效巡航半径，有效巡航半径20km，能在，能在 特定范围进行盘旋拍摄或者悬特定范围进行盘旋拍摄或者悬 停拍摄。停拍摄。 可见光可见光CCD、远红外、远红外CCD、 数码相机、数码相机、VHF中继设备等。中继设备等。 用于油田作业监控任用于油田作业监控任 务，以及配合海巡船务，以及配合海巡船 艇进行巡航监视等任艇进行巡航监视等任 务务 15 无人机海事巡航基地建设需无人机海事巡航基地建设需 求求 （1）小型无人机）小型无人机 不同厂家、不同产品差别比较大。不同厂家、不同产品差别比较大。 按照起降方式

21、来分，大致有如下几按照起降方式来分，大致有如下几 种：种： 跑道起降：对于跑道长度，不同机跑道起降：对于跑道长度，不同机 型都有差别，综合起来看，小型无型都有差别，综合起来看，小型无 人机一般不会超出人机一般不会超出400m长、长、30m宽宽 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 沥青混合料均可。沥青混合料均可。 发射车起飞：需要配置相应的发射发射车起飞：需要配置相应的发射 车，只需要小场地即可；车，只需要小场地即可； 撞网回收：起降场地上需要安装回撞网回收：起降场地上需要安装回 收网。收网。 16 （2）中型、大型无人机）中型、大型无人机 中型和大型无人机都主中型和大

22、型无人机都主 要是跑道起降，参考各要是跑道起降，参考各 类大、中型的起降参数，类大、中型的起降参数， 起降场地一般不超过起降场地一般不超过 1000m长、长、50m宽的跑宽的跑 道要求。同时需建有联道要求。同时需建有联 络滑行道及停机坪，停络滑行道及停机坪，停 机坪需采用水泥混凝土机坪需采用水泥混凝土 道面，以供大型无人机道面，以供大型无人机 停放。停放。 起降点跑道附近不应存起降点跑道附近不应存 在架空高压输电线路，在架空高压输电线路， 无人机起降时尽量不要无人机起降时尽量不要 穿越城市上空。穿越城市上空。 17 （3）舰载起降无人机）舰载起降无人机 根据现有巡航船艇的可用空间判断，舰根据现

23、有巡航船艇的可用空间判断，舰 船很难用于固定翼无人机的起降，只能用于船很难用于固定翼无人机的起降，只能用于 旋翼式、手抛式、水上起降无人机的起降。旋翼式、手抛式、水上起降无人机的起降。 另外，需要指出的是，各舰载无人机对甲板另外，需要指出的是，各舰载无人机对甲板 的具体要求，必须要结合无人机厂家具体需的具体要求，必须要结合无人机厂家具体需 求才能明确。求才能明确。 旋翼式舰载无人机：起降平台要满足旋翼式旋翼式舰载无人机：起降平台要满足旋翼式 无人机起降时的净空要求。起降平台上不应无人机起降时的净空要求。起降平台上不应 有任何其他上层建筑，起降平台边界标志线有任何其他上层建筑，起降平台边界标志线

24、 内的甲板表面上，不应有任何固定的突出物。内的甲板表面上，不应有任何固定的突出物。 另外，起降平台长度应保证无人机的旋翼另外，起降平台长度应保证无人机的旋翼 （或尾翼或尾桨）的翼尖距离平台上障碍物（或尾翼或尾桨）的翼尖距离平台上障碍物 的距离不小于最小起落安全距离。的距离不小于最小起落安全距离。 手抛式：可考虑在舰船上手抛起飞、撞网回手抛式：可考虑在舰船上手抛起飞、撞网回 收，需安装回收网。但是目前撞网回收的成收，需安装回收网。但是目前撞网回收的成 功率还不是很高。功率还不是很高。 水上起降：对甲板没有要求，但是需配置专水上起降：对甲板没有要求，但是需配置专 门的小艇用于水上无人机的投放和回收

25、。门的小艇用于水上无人机的投放和回收。 18 无人机对海事巡航基地的其他功能需求无人机对海事巡航基地的其他功能需求 无人机海事巡航基地除了要满足无人机的起飞和降落外，还有些特殊的功能需求，主要包括无人机海事巡航基地除了要满足无人机的起飞和降落外，还有些特殊的功能需求，主要包括 如下几个方面。如下几个方面。 无人机机库：用于存放无人机，其规模视无人机机队数量而定。无人机机库：用于存放无人机，其规模视无人机机队数量而定。 装备车库：用于存放各种装备车辆（有些无人机需要车载发射；为满足灵活应用需求，有些设备装备车库：用于存放各种装备车辆（有些无人机需要车载发射；为满足灵活应用需求，有些设备 的使用也必须配置装备车）。的使用也必须配置装备车）。 测控、导航等设备区：测控和导航设备主要用于完成无人机起飞前测试以及无人机的辅助起降导测控、导航等设备区：