基于在海上搜救部门配置搜救无人机的可行性分析

精选优质文档-倾情为你奉上基于在海上搜救部门配置搜救无人机的可行性分析作者：冯仕海来源：科学与财富2019年第18期摘 要：本文提出运用无人机执行海上搜寻任务的设想，从技术、成本和法规三方面论证了在海上搜救部门配置搜救无人机的可行性。关键词：无人机；海上搜救目前，我国已经分别在北海、东海和南海组建了海上搜救部门，配备专业救助船舶和救助直升机执行我国沿海的海上人命救助、环境救助和财产救助等任务。其中救助直升机的投入使用，极大丰富了海上搜救部门的救助手段，提高了救助效率。然而，直升机救助对气象条件、飞行员的技能水平、飞行航程都有严格要求，尤其是在执行搜寻任务时，常常会因为遇到不良天气不能及时出动而耽误最佳搜救时机，或因飞行机组的目视搜寻能力有限而效率不佳，同时因为续航能力有限而不能长时间作业。因此，基于上述现实困难，笔者试图从多方面分析在海上搜救部门配置搜救无人机的可行性，进一步验证运用无人机执行搜寻任务的设想。1.技术可行性分析在茫茫大海上找到落水人员并不是简单的工作，要求无人机具备搜寻定位、远距离视频传输、远距离操控、应急物资运载与投放等技术能力。1.1搜寻定位目前无人机已经具备远距离搜索定位技术。搜索系统通常由信标、机载探测器、无人机、地面站、高分辨率相机、便携式人员定位搜救器六部分组成。该搜索定位系统应用在海上搜救领域，只需在船员个人救生设备中增配信标。信标是无人机搜救的关键所在，它可以发射具有自身识别信息的无线电信号。当无人机在空中飞行时，机载设备在半径10公里范围内就可以激活信标，进而读取遇险船员ID信息，然后再通过信标发出的GPS信号进行快速定位。当然，船上人员在突发情况下也经常存在来不及穿戴救生设备而落水，此时就要求无人机具备自主识别能力。2015 年，英国 MartekAviation 公司研发的 ViDAR 无人机搜救系统采用可180旋转并记录的高清相机阵列将单次扫描范围扩大了 80 倍，同时结合自主学习算法能够自动侦测海上人眼无法看见的目标，包括小艇及落水人员，并向地面操作员传回实时图像。该系统目前已被美国、英国、澳大利亚等国装载在“扫描鹰（ScanEagle）”无人机上，用于海上目标的搜索。由于“扫描鹰”本身具有较为出色的续航能力，也具备一定的抗风能力，可在 6 级海况下执行海上搜救任务，装载 ViDAR 系统后能够以 11 km/h 的速度持续工作 12 h，单次海上搜索面积可达 4.6 万 km2。1.2远距离视频传输目前，远距离视频传输技术已经日趋成熟，机载传输设备抗干扰能力也逐渐加强，利用无人机实现海上搜救现场画面实时传输成为可能。无人机搭载的搜索定位设备发现遇险船只和人员后，通过机载摄像机和远程传输设备将现场情况实时传输到地面搜救指挥中心或者船基控制站，图像可以直观反应遇险者所处的状况和海面情况，搜救指挥人员就能够参考现场情况，采取更加合理和有针对性的救助行动。自 2015 年起，位于马耳他的国际人道主义组织海上移民救助站使用CAMCOPTER？S-100 无人机在地中海巡逻，已经成功解救了超过 1 000 名难民。CAMCOPTER？S-100无人机是 Schiebel 公司的高性能无人机，能够垂直起降，可在极限气候条件下完成 6 h 的飞行任务，并能传回海上实时图像用于定位和分析。1.3远距离操控远距离操控的问题其实就是信号问题，只要有信号，在哪里都可以实现对无人机的控制。现今几乎所有的无人机都是通过多卫星定位进行遥控，通过全球卫星导航系统（GPS，北斗等）优化定位的准确性，通过姿态方向系统，电子变速器等实现远距离控制，再通过复杂的算法提高稳定性和实用性。目前无人机的远距离操控技术已经很成熟了，有无人机的国家几乎都掌握了其核心技术。军用无人机的可控距离高度可达20000米以上，航程可达10000公里。捷克制造商Primoco UAV 公司研发的民用无人机最大可控距离也已经达到200公里以上，高度可达3000米。1.4应急物资运载与投放如果民用无人机能够投放搜救定位和救生医疗等设备，那么无人机的搜救效率将大幅提高，人员的救助成功率也会大幅提升。目前，通过现有无人机生产商公布的技术资料来看，无人机的任务载荷完全能够满足搭载上述设备的需要。以W-50型无人机为例，续航时间较长、载重大，最大起飞重量120千克，任务载荷20千克，满足搭载搜救定位设备、救生器材和急救包等设备的要求，只要将挂载系统和远程控制系统设计好就能实现无人机对定位、救生和医疗设备的搭载与抛放。2.成本可行性分析首先，无人机的采购成本远低于直升机。目前我国搜救部门使用的主要机型为美国西科斯基公司生产的S-76型直升机，采购成本高达1亿人民币，后期维护成本也十分巨大。搜救无人机的采购成本则相对便宜，在2000万人民币以内便可购买到符合搜救要求的无人机，如Schiebel 公司生产CAMCOPTER？S-100无人机和Primoco UAV 公司研发的民用无人机 。其次，无人机的单次飞行成本远低于直升机。一是油耗成本低。通常，搜寻任务耗时较长，每次飞行约3小时，每小时耗油约600lbs。按照最新油价4.504元/Kg计算，每次搜寻仅燃油成本就达1226元。无人机的油耗成本则相对低廉，京东的物流无人机VT1，飞行150公里仅耗油2L，每小时的耗油成本才几十元。二是操作和保障成本低。目前搜救部门的救助直升机的标准机组人数为5人，地面保障人员为6人，将各类人员的培训费用和工资进行折算，单次成本约为3-4万元。无人机不需要驾驶员，地面保障要求也较低，单次成本基本能控制在2000元以内。最后，无人机的风险成本较低。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，不存在人员安全问题，因此风险成本较低。3.法规可行性分析目前，搜救部门运用无人机执行搜救任务从法规层面已经成为可能，并且有先例可循，2018年3月27日，顺丰快递获得中国民用航空华东地区管理局颁发的无人机航空运营（试点）许可证，成为国内首家获得无人机运营许可的企业。自2003年以来，国家对无人机产业的发展高度重视，相继出台了大量的相关法规，使无人机运行逐渐变得有法可依、有章可循。2003年5月1日，我国开始施行通用航空飞行管制条例，明确规定无人机用于民用业务飞行时，须当作通用航空飞机对待。因此，无人机属于通用航空范畴，有相对完整的运行规范可以参照。2009年6月4日，中国民用航空局航空器适航审定司发布关于民用无人机管理有关问题的暂行规定，初步解决了无人机的适航管理问题。2010年11月14日，国务院、中央军委发布关于深化我国低空空域管理改革的意见，对低空开放作出明确部署，极大的促进了无人机产业的发展热情。2013年11月18日，民航局飞行标准司发布民用无人驾驶航空器系统驾驶员管理暂行规定，主要解决了无人机的驾驶员资质管理问题。2018年1月6日，工信部和民航局颁布了无人驾驶航空器飞行管理暂行条例（征求意见稿），为无人机运行提供了全面的规范文件，正式文件预计在今后两年内通过审议。2019年1月23日，民航局印发基于运行风险的无人机适航审定指导意见，进一步解决了无人机的适航管理问题。2019年2月1日，民航局空管行业管理办公室颁布特定类无人机试运行管理规程（暂行），提出使用特定运行风险评估（SORA）方法，对安全风险较高的无人机运行进行安全管理，批准实施部分试运行。4.结论及展望通过上述分析，可知在海上搜救部门配置搜救无人机具有可行性。未来，海上搜救部门装配具有抗风等级高、续航能力强、操控范圍广、远程视频传输和应急物资载运等技术的先进无人机执行海上搜寻任务，将极大提升搜救效率，丰富搜救手段，进一步完善海空救援体系。专心-专注-专业