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浅谈无人机在公务船的应用

发布时间:2018-05-09 11:33:00 文章来源:未来智讯    
    关键词:无人机;光电载荷;布置安装要领
    中图分类号:U279.2 文献标识码:A
    Application of UAV in Public Service Vessel
    HE linghua1,YANG yanan2,QIAN lili2
    (1.Huangpu wenchong shipbuilding Co., Ltd., Guangzhou 510715;
    2.Hudong Zhonghua Shipbuilding (group) Co., Ltd., Shanghai 200129)
    Abstract: This paper introduces the composition, interface, function and workflow of an unmanned aerial vehicle(UAV) system and focuses on the key point of its arrangement and installation in a public service vessel.
    Key words: UAV; Electric-optic load; Key point of arrangement
    1 引言
    随着人类对海洋开发力度的增大,各国对海洋资源的争夺日益激烈,对海洋环境的破坏和污染也随之增多。我国的海洋形势日益严峻,特别是近年来钓鱼岛和南海问题的升温,考验着我国海上维权执法的能力,我国的海洋执法力度亟待加强。
    公务船在日益严峻的海洋权益争夺的形势下,迎来了前所未有的大好机遇,但也面临诸多挑战。公务船在我国管辖海域巡航监视、查处违法行为、维护海洋权益等方面担负着神圣的任务。
    目前我国公务船直升机规模偏小,飞行员数量严重不足,在海况恶劣的环境下直升机起降存在安全隐患。因此,为了提高公务船海上执法的快速性和灵活性,扩展搜索范围,增加查证手段,将船载无人直升机系统应用到执法公务船,可以协助克服舰船单一执法平台越来越难以胜任的超视距探测等各项任务,同时能完善信息化和系统化指挥探测节点,对提高执法船的执法能力具有深远的意义。
    2 无人机系统浅析
    无人机除具有直升机一般优点外,还具有垂直起飞着陆、空中定点悬停、低速、低空飞行、悬停回转等特点,因此在飞行空间受限和要求执行低空低速飞行的情况下,无人直升机有着广阔的应用前景,在船舶系统中发挥着不可替代的作用。
    无人机搭载光电复合载荷,可以对海面、近岸目标进行红外、电视成像探测,提供目标图像;可以对海上及岸上目标进行警戒探测和监视,完成海面目标定位功能,通过以太网将探测信息传输至缉私系统。其具体功能如下:
    (1) 对海、岸上目标红外、电视成像探测;
    (2) 对海面指定目标定位;
    (3) 对目标自动搜索、跟踪。
    目前我国公务船主要用于近海执法,执法过程需要具备一定的隐身和防侦察技术,轻型、智能化和易操纵的小型无人机是船载无人机的主要特点。为满足船舶舱室对无人机的存放要求,船载无人机体积一般较小,长度最好控制在2.5米以下,整机重量在200千克以下,无人机空载重量小有利于飞机的长时间飞行。目前部分公务船除配备无人机外还配备直升机,建议无人机和直升机使用同一种燃油,减少公务船的船舶系统配置。无人机飞行高度在3000米以上,有利于机载光电跟踪监视设备的监视范围。
    与普通无人机相比,船载无人机在海上起飞和降落过程中受到甲板摇摆等因素的影响。船载无人机在自主着舰过程中,由于船舶飞行甲板处于摇摆和船舶处于航行状态,船载无人机控制系统需具备跟踪移动船舶并实现无人干涉下的自主着舰功能。无人机还需考虑海上盐雾、抗冲击等因素的影响,因此在结构和性能方面需作特殊考虑。
    3 无人机系统组成
    3.1系统组成和内部接口
    无人机系统设备组成,见表1。
    无人机系统内部设备接口,见图1。
    3.2 系统主要设备功能
    (1) 无人机
    无人直升机作为本系统的平台,搭载光电复合载荷,可以对海面、近岸目标进行红外、电视成像探测,提供目标图像;可以对海上及岸上目标进行警戒探测和监视,完成海面目标定位功能,通过以太网将探测信息传输至缉私系统。无人机不需要飞行员驾驶,可以弥补当前公务船飞行员数量的不足。无人机可提高海上执法的快速性和灵活性,扩展搜索范围,增加查证手段。
    无人机搭载飞控系统,包含惯导、加速度计、GPS接收机、高度计、计算单元和执行单元。
    (2) 数据链天线
    无人机与船舶之间通过数据链装置进行数据无线传输,将无人机的各种信息实时传回给船舶。在常规直升机中,船舶对直升机的通信是通过无线电通话设备来完成,在起降过程中无法及时掌握船舶的�\动参数,为了在执行使用任务时发挥最大性能,建立专门了数据链路。
    无人机的通信系统主要由控制数据链和任务数据链组成:控制数据链由上行的无人机控制器参数信息、轨迹规划信息及下行的飞机状态信息组成。
    控制数据链是保证无人机安全稳定自主飞行的必备数据链,必须保证其安全性和可靠性。其中,飞机的控制器参数及轨迹规划信息一般是根据无人机飞行需要随机发送的,数据量较小;而下行的飞机状态信息一般是周期性发送,数据量相对较大。
    任务数据链一般 为下行的应用信息,如图像、视频或根据其他应用需要下传遥感数据,是根据各种无人机应用需求提出的,数据量一般较大。
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