摘要：為提高海上救援的效率與可實(shí)施性，節(jié)省救援過(guò)程中的人力，規(guī)避因海上不可控因素導(dǎo)致的施救人員傷亡，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程救援。本文通過(guò)開展對(duì)海上救援問(wèn)題的研究并結(jié)合海上救援的特殊性，對(duì)傳統(tǒng)無(wú)人機(jī)進(jìn)行創(chuàng)新性設(shè)計(jì)，采用集高靈敏度紅外熱成像、微光攝像技術(shù)于一體的高清自動(dòng)聚焦攝像機(jī)以搜索遇害者，并采用定點(diǎn)懸停技術(shù)保證無(wú)人機(jī)能夠精準(zhǔn)穩(wěn)定施救。設(shè)計(jì)出了一款擁有紅外感應(yīng)、微光攝像技術(shù)以及定點(diǎn)懸停技術(shù)優(yōu)化的無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)。提出一種基于紅外感應(yīng)與動(dòng)態(tài)捕捉技術(shù)結(jié)合的海上即時(shí)搜救無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：海上救援；無(wú)人機(jī)；提高效率；紅外感應(yīng)；定點(diǎn)懸停

中圖分類號(hào)：TB472 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-0069（2024）08-0112-04

Abstract：In order to improve the efficiency and enforceability of maritime rescue，save manpower in the rescue process，avoid casualties of rescuers caused by uncontrollable factors at sea，and realize remote rescue.In this paper，the traditional UAV is innovatively designed by carrying out research on maritime rescue problems and combining the particularity of maritime rescue. The high-definition auto-focusing camera integrating high-sensitivity infrared thermal imaging and low-light camera technology is used to search for the victims，and the fixed-point hovering technology is used to ensure the accurate and stable rescue of the UAV.The design department has designed a UAV with infrared sensing，low-light camera technology and fixed-point hover technology optimization. This paper presents a design scheme of real-time search and rescue UAV at sea based on the combination of infrared sensing and dynamic capture technology.

Keywords：Maritime rescue；UAV；Efficiency improvement；Infrared sensing；Fixed hover

引言

隨著中國(guó)海洋產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展和海上救援力量的不斷改善，無(wú)人駕駛飛機(jī)救援速度和效率將成為未來(lái)海上救援的主要考慮點(diǎn)之一，為海上救援提供了更多的時(shí)間和能力。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上每小時(shí)有40人左右溺亡，每年大概有372000人死于溺水，中國(guó)每年有7.5萬(wàn)人死于溺水，其中少年兒童占了56%。未及時(shí)發(fā)現(xiàn)與施救不及時(shí)是導(dǎo)致他們溺亡的重要原因。而無(wú)人機(jī)所具備的空中控制權(quán)和遠(yuǎn)距離快速轉(zhuǎn)場(chǎng)能力能夠很好地解決這一困境。本文以海上搜救無(wú)人機(jī)為研究案例，試圖設(shè)計(jì)一款操作簡(jiǎn)潔、反應(yīng)迅速、載荷豐富、任務(wù)用途廣、自主飛行等特點(diǎn)的無(wú)人搜救機(jī)。實(shí)現(xiàn)建立岸邊基站+船載基站+衛(wèi)星傳輸+無(wú)線救援網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)融合。

一、 無(wú)人機(jī)運(yùn)用于海上救援

（一）現(xiàn)有的主要海上救援方式

直升機(jī)救援一般分為3種救援方式，主動(dòng)搜索救援、絞車救援、機(jī)降救援。其中主動(dòng)搜索救援主要會(huì)先對(duì)事發(fā)地進(jìn)行GPS定位，準(zhǔn)確地找到遇難者的位置，并展開救援；絞車救援一般是在直升機(jī)到達(dá)事發(fā)地后，工作人員將遇難者帶到救生員處，使用救生設(shè)備將遇難者帶到直升機(jī)上；機(jī)降救援就是通過(guò)直升機(jī)的直接降落將被困者轉(zhuǎn)移到直升機(jī)上，其優(yōu)點(diǎn)是效率高，但需要工作人員現(xiàn)場(chǎng)救援，無(wú)法確保不出現(xiàn)多人死亡的慘劇發(fā)生[1]。

（二）無(wú)人機(jī)在海上救援的優(yōu)點(diǎn)

海上救援需要搜救人員冒一定的風(fēng)險(xiǎn)，是十分危險(xiǎn)、緊迫，也是不可預(yù)期的。海上救援有眾多不確定因素，即便是訓(xùn)練有素的救援人員，每年還是會(huì)出現(xiàn)在救援過(guò)程中喪命的情況。而無(wú)人機(jī)救援就解決了這一問(wèn)題，救援人員可以遠(yuǎn)程操控?zé)o人機(jī)進(jìn)入搜救現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察，通過(guò)在救援區(qū)域上空來(lái)回飛行的方式收集與救援現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況相關(guān)的數(shù)據(jù)信息、影像圖片等，為救援人員救援方案的制訂以及救援行動(dòng)的開展提供參考[2]。與此同時(shí)，無(wú)人機(jī)可將現(xiàn)場(chǎng)勘查的相關(guān)數(shù)據(jù)信息傳輸至指揮中心，便于工作人員做出正確的救援決策。

無(wú)人機(jī)由于其飛行特點(diǎn)，與船舶救援的拍攝視角不同，無(wú)人機(jī)能夠拍攝到更遠(yuǎn)、更廣、幅寬更大的場(chǎng)景，并且視角可以360°進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使得無(wú)人機(jī)拍攝的影像更有參考價(jià)值，也更容易發(fā)現(xiàn)遇害者。與小型工業(yè)無(wú)人機(jī)相比，中型固定翼無(wú)人機(jī)具有飛行速度更快、高度更高、距離更長(zhǎng)、巡航面積更大、載荷能力更強(qiáng)、應(yīng)用范圍更廣、更加安全可靠等特點(diǎn)[3]。

二、 無(wú)人機(jī)海上救援相關(guān)需求及相關(guān)技術(shù)

（一）無(wú)人機(jī)海上救援需求分析

一般溺水停止呼吸5—10分鐘后，就會(huì)出現(xiàn)腦死亡，因此，在溺水事故發(fā)生的6 min內(nèi)是救援的“黃金時(shí)期”[4]。及時(shí)動(dòng)身救援和快速搜索遇難者就變得尤為重要[5]。要盡可能節(jié)省救援過(guò)程中浪費(fèi)救援時(shí)間的環(huán)節(jié)。通常當(dāng)救援人員對(duì)溺水人群施以援助時(shí)，起初，由于受害者的緊張與害怕情緒，極有可能會(huì)失去理智或者做出妨礙救援的動(dòng)作，會(huì)給救援人員帶來(lái)極大不便，造成救援時(shí)間的浪費(fèi)[6]。另外，許多溺水者在受到援助時(shí)已經(jīng)消耗了大量的體力，剩余的體力不足以做體力消耗較大的救援動(dòng)作。所以在營(yíng)救溺水者時(shí)，要盡量做到無(wú)需被救者做出過(guò)多反應(yīng)配合救援，做到無(wú)人機(jī)主動(dòng)救援，在保留被救者體力的同時(shí)，也防止被救者因失去理智而造成不必要的傷害。在溺水事故中，尤其是夜晚落水造成的死亡率相對(duì)較高，夜晚水面能見度低，如果碰上雨天和霧天更增加了救援難度，為了能夠第一時(shí)間快速搜索到遇難者的位置，應(yīng)保證無(wú)人機(jī)的攝影裝備無(wú)論白天和夜晚均正常運(yùn)作，不受天氣條件的影響，并能夠快速捕捉到生命跡象。

在救援過(guò)程當(dāng)中，由于無(wú)人機(jī)需要將捕捉到的景象實(shí)時(shí)傳輸給岸上的指揮中心，這時(shí)就需要保證視頻傳輸?shù)蜁r(shí)延、高可靠、低功耗、無(wú)卡頓。保證工作人員能夠看到清晰流暢的畫面，以更好、更準(zhǔn)確地進(jìn)行救援決策。

由此可見，下一步產(chǎn)品設(shè)計(jì)需要探索的是如何在充分考慮遇難者、自然環(huán)境、通信等多方面要求的同時(shí)，對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行創(chuàng)新性設(shè)計(jì)，使無(wú)人機(jī)海上救援更加高效、簡(jiǎn)單、安全。

（二）紅外探測(cè)技術(shù)

紅外探測(cè)技術(shù)是利用紅外熱成像技術(shù)為使用者在無(wú)光的條件下進(jìn)行可視化觀察的一種特殊方式，其中分為主動(dòng)式與被動(dòng)式兩種。

1. 主動(dòng)式的紅外探測(cè)原理是使用近紅外光束來(lái)照射對(duì)象將物體反射出的近紅外輻射轉(zhuǎn)化成可看到的圖像，來(lái)實(shí)現(xiàn)在黑暗條件下較為清晰地看到該目標(biāo)。這種探測(cè)方式需要進(jìn)行紅外照射源比較被動(dòng)地探索，但是主動(dòng)式紅外探測(cè)就可以在不受對(duì)象溫度影響的條件下，實(shí)現(xiàn)黑暗條件下的目標(biāo)探測(cè)

2. 被動(dòng)式的紅外探測(cè)是根據(jù)物體，在產(chǎn)生不同輻射特征的前提下，利用對(duì)中遠(yuǎn)紅外比較敏感的半導(dǎo)體作為探測(cè)器將發(fā)生不同熱輻射的對(duì)象，用可見的圖像進(jìn)行區(qū)分。被動(dòng)式的紅外探測(cè)是根據(jù)物體，在產(chǎn)生不同輻射特征的前提下，利用對(duì)中遠(yuǎn)紅外比較敏感的半導(dǎo)體作為探測(cè)器將發(fā)生不同熱輻射的對(duì)象，用可見的圖像進(jìn)行區(qū)分。進(jìn)而達(dá)到探測(cè)生命體征的目的，一般將這種方式得到的圖像稱為紅外熱成像，其相對(duì)比較突出的特征，是不需要借助外來(lái)的輻射源就可以進(jìn)行工作，但是被測(cè)量的物體溫度分布有比較小的差異，因此，這種探測(cè)的方式得到的圖像對(duì)比度比較低。在海上救援時(shí)遇難者與大面積的海洋會(huì)呈現(xiàn)相對(duì)較大的溫度差，此時(shí)遠(yuǎn)紅外探測(cè)獲得的圖像相對(duì)較為清晰。

（三）微光攝像技術(shù)

微光攝像技術(shù)是觀察對(duì)象十分微弱的輻射光產(chǎn)生光電子，或者是光生載流子產(chǎn)生視頻信號(hào)，通過(guò)圖像的處理，在顯示屏上呈現(xiàn)可視圖像。觀察者不需要進(jìn)入觀察區(qū)域。通過(guò)電路的信息處理對(duì)圖像的對(duì)比度進(jìn)行加強(qiáng)，獲得更好的視覺效果。

針對(duì)無(wú)人機(jī)海上救援遇難者的位置無(wú)法確定，需要較大面積地進(jìn)行搜查，拍攝距離較遠(yuǎn)，并且無(wú)人機(jī)與海平面有一定的距離，用普通的攝像技術(shù)所拍攝的影像會(huì)比較模糊，對(duì)工作人員的識(shí)別會(huì)有一定的不利影響，所以需要微光攝像技術(shù)的支持，使其導(dǎo)出的影像更加清晰，能夠更快、更準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)和鎖定遇害者。

（四）定點(diǎn)懸停

目前，無(wú)人機(jī)定點(diǎn)懸停，最成熟且應(yīng)用廣泛的方法是利用gps+氣壓計(jì)+陀螺儀的組合導(dǎo)航方式。其中的氣壓計(jì)是用來(lái)測(cè)量高度發(fā)生的變化，通過(guò)GPS的模塊進(jìn)行水平坐標(biāo)的獲得，并結(jié)合陀螺儀的數(shù)據(jù)得到三維的坐標(biāo)，把坐標(biāo)提供給無(wú)人機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)懸停。另外，有光流定點(diǎn)方法，該方法使用機(jī)載的光流傳感器測(cè)算無(wú)人機(jī)相對(duì)于地面的光流場(chǎng)，以此得到無(wú)人機(jī)當(dāng)前速度矢量信息（速度+方向），光流模塊根據(jù)上述運(yùn)動(dòng)矢量信息計(jì)算出反向加速度控制變量，使無(wú)人機(jī)保持定點(diǎn)懸停狀態(tài)。該方法不需要外部發(fā)射信號(hào)的協(xié)助，因此適用范圍較廣，系統(tǒng)誤差較小，但由于要計(jì)算整幅圖像的光流信息，因此計(jì)算量較大，無(wú)人機(jī)機(jī)載處理器難以承受的計(jì)算量會(huì)導(dǎo)致計(jì)算效率低，給出控制信號(hào)將會(huì)嚴(yán)重滯后。

三、 無(wú)人機(jī)海上救援問(wèn)題解決策略

根據(jù)以上對(duì)無(wú)人機(jī)海上救援的需求分析，思考能夠解決相應(yīng)問(wèn)題的方案。

（1）針對(duì)溺水者體力大量消耗的問(wèn)題，為確保救援過(guò)程順利進(jìn)行，并防止被救者因失去理智而造成不必要的傷害，采用自主救援的模式。設(shè)置一個(gè)無(wú)需遇難者消耗過(guò)多體力即可配合的裝置來(lái)幫助其與無(wú)人機(jī)進(jìn)行綁定，從而獲救。

（2）針對(duì)天氣條件復(fù)雜以及夜晚作業(yè)可見度低無(wú)法清晰地識(shí)別遇害者的問(wèn)題，需要選用能夠不受光線影響以及多變的天氣情況影響的技術(shù)，在沒(méi)有照明條件下仍能識(shí)別觀察對(duì)象的紅外線探測(cè)技術(shù)，使得能夠清楚區(qū)分海上物體與遇害者，以便確定遇害者的位置。

（3）在解決了識(shí)別遇害者的問(wèn)題后，無(wú)人機(jī)收集到的影像清晰度的問(wèn)題需要一同解決，普通的攝像技術(shù)無(wú)法將遼闊的海面拍攝清楚，就需要將紅外探測(cè)與微光攝影技術(shù)相結(jié)合，在收集紅外成像的同時(shí)，提高畫面清晰度，以確保更清晰地分辨遇難者。

（4）針對(duì)精準(zhǔn)救援的問(wèn)題，在鎖定遇難者并準(zhǔn)確靠近后，無(wú)人機(jī)應(yīng)在固定的位置穩(wěn)定懸停，以確保能夠準(zhǔn)確穩(wěn)定地捕捉到遇難者。

（5）為了能夠收集到平穩(wěn)、清晰的錄像，無(wú)人機(jī)的形態(tài)應(yīng)設(shè)計(jì)得相對(duì)厚重有體量感，不過(guò)度受海風(fēng)或天氣的影響。此外，飛機(jī)的外形應(yīng)為流線型以減少風(fēng)阻對(duì)飛機(jī)前進(jìn)的影響。

四、 海上救援無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)方案

（一）救援流程

系統(tǒng)的整體方案首先由指揮中心或船載基站收集遇險(xiǎn)警報(bào)，組織無(wú)人機(jī)出動(dòng)救援。無(wú)人機(jī)出海搜救時(shí)，通過(guò)自帶的生命探測(cè)儀攝像頭收集周邊海域的影像，并傳輸給工作人員，由工作人員對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，生命探測(cè)攝像頭實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)海上的生命跡象，發(fā)現(xiàn)遇難者后，工作人員將會(huì)操控?zé)o人機(jī)精準(zhǔn)靠近已鎖定的目標(biāo)，來(lái)到目標(biāo)身邊后向遇難者投放救生彈，救生彈炸開后上浮，將遇難者托起，由無(wú)人機(jī)將遇難者帶回岸邊。

（二）通訊流程

無(wú)人機(jī)出海搜救后，通過(guò)熱成像生命探測(cè)儀的紅外探測(cè)和微光攝像技術(shù)將周邊海域的影像生成視頻，傳輸?shù)綑C(jī)載信息發(fā)射臺(tái)，再由發(fā)射臺(tái)向指揮中心進(jìn)行視頻傳輸，這一過(guò)程使用5G通信技術(shù)，必要時(shí)使用衛(wèi)星傳輸。指揮中心工作人員收到實(shí)時(shí)視頻信息后進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，同時(shí)擬定路線，并將指令傳輸?shù)綑C(jī)載信息發(fā)射臺(tái)，無(wú)人機(jī)執(zhí)行指令進(jìn)行即時(shí)營(yíng)救[7]。

（三）配色方案選取

無(wú)人機(jī)整體采用流線型設(shè)計(jì)，主要由機(jī)身外殼、油箱、發(fā)動(dòng)機(jī)、主翼、副翼、 360°熱成像生命探測(cè)儀、動(dòng)力渦扇等結(jié)構(gòu)組成，搭載SGCPE通信系統(tǒng)、5G通信傳感器高倍、光學(xué)成像模塊、救生彈裝備儲(chǔ)存及彈射系統(tǒng)。其中主體顏色選取海洋藍(lán)色的對(duì)比色橙色，搭配灰色及黑色以體現(xiàn)海上救援的風(fēng)格，顏色取自德國(guó)勞爾色卡（圖1）。

（四）造型設(shè)計(jì)迭代

在海上救援無(wú)人機(jī)的造型迭代設(shè)計(jì)研究中，我們首先通過(guò)仿生設(shè)計(jì)，將海上救援無(wú)人機(jī)參考鳥類的形體進(jìn)行初次設(shè)計(jì)，在初次形體設(shè)計(jì)出來(lái)以后，對(duì)其增加結(jié)構(gòu)，優(yōu)化細(xì)節(jié)，從最初的簡(jiǎn)單形體逐漸轉(zhuǎn)化為較為完善的結(jié)構(gòu)形態(tài)，并進(jìn)行簡(jiǎn)單的渲染。由于初次迭代出來(lái)的形體簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)暴露，并且缺乏動(dòng)力配件，無(wú)人機(jī)的機(jī)頭也缺乏造型美感，需要進(jìn)行二次迭代。為海上救援無(wú)人機(jī)增加了動(dòng)力裝置，增添了360°生命探測(cè)攝像頭以及兩側(cè)渦扇與后置渦扇，是海上救援無(wú)人機(jī)造型更完善，結(jié)構(gòu)更嚴(yán)謹(jǐn)，見圖2。

（五）無(wú)人機(jī)配套設(shè)備

海上救援無(wú)人機(jī)在遇到溺水情況時(shí)，尤其是相對(duì)遠(yuǎn)海救援的情況下，大多數(shù)的待救人員是非主觀因素被困，在這種情況下，大部分人體力透支的情況比較嚴(yán)重，幾乎喪失了自救能力，一般只能進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的配合救援工作的行為，這時(shí)就需要無(wú)人機(jī)能夠精準(zhǔn)工作，無(wú)須消耗待救人員過(guò)多的體力從而展開救援工作。我們將一個(gè)機(jī)械式的救生彈嵌入無(wú)人機(jī)內(nèi)部，該救生彈內(nèi)部植入了一個(gè)安全氣囊，在感應(yīng)到有人抓取救生彈的表面裝置后，自動(dòng)彈出安全氣囊，其設(shè)計(jì)原理見圖6。海上救援無(wú)人機(jī)在精準(zhǔn)定位待救人員后，將救生彈投擲到其身旁，救生彈將會(huì)下沉到待救人員身下，救生彈炸開，彈出安全氣囊，由浮力上浮，將待救人員托起，從而使得其獲救，并且無(wú)需配合救援，見圖3。

熱能探測(cè)儀是海上救援無(wú)人機(jī)極其重要的一個(gè)零部件，該設(shè)計(jì)將熱能探測(cè)儀以攝像頭的形式嵌入到海上救援無(wú)人機(jī)中，該設(shè)計(jì)將熱能探測(cè)儀采用滾輪的形式，方便360°旋轉(zhuǎn)測(cè)量與探測(cè)。熱能探測(cè)儀同樣具有位置測(cè)量的功能，通過(guò)無(wú)線無(wú)人機(jī)通信單元輸入微控制單元。微控制單元處理出來(lái)的數(shù)據(jù)以及命令被輸送到執(zhí)行單元，然后信號(hào)通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元輸送到電機(jī)，然后改變無(wú)人機(jī)的飛行位置。利用飛行位置測(cè)量模塊，相關(guān)信息可以被傳輸?shù)斤w行控制單元進(jìn)行位置與姿勢(shì)防窺，見圖4。在溺水事故中，尤其是夜晚落水造成的死亡率相對(duì)較高，夜晚水面能見度低，如果碰上雨天和霧天更增加了救援難度，為了能夠第一時(shí)間快速搜索到遇難者的位置，應(yīng)保證無(wú)人機(jī)的攝影裝備無(wú)論白天和夜晚均正常運(yùn)作，不受天氣條件的影響，并能夠快速捕捉到生命跡象。

（六）無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

見圖5，海上救援無(wú)人機(jī)設(shè)有可炸開的救生彈用來(lái)施展救援，捕捉并吊起遇難者，其中救生彈包括了牽引繩和機(jī)械式救生筏彈出艙兩部分組成，牽引繩用來(lái)固定救生彈與海上救援無(wú)人機(jī)，救生筏彈采用機(jī)械感應(yīng)結(jié)構(gòu)，當(dāng)遇到壓力時(shí)會(huì)自動(dòng)彈出安全氣囊供遇難者漂浮在水面。

海上救援無(wú)人機(jī)的底部球形攝像頭為360°熱成像生命探測(cè)儀，搭載紅外探測(cè)技術(shù)以及微光攝像技術(shù)，攝像頭本身可進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)，以收集比較廣闊的景象。主要?jiǎng)恿?lái)源為前側(cè)兩個(gè)動(dòng)力渦扇以及尾部的大型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。以維持無(wú)人機(jī)的穩(wěn)定飛行。無(wú)人機(jī)兩側(cè)設(shè)有SGCPE通信系統(tǒng)以及信息發(fā)射臺(tái)，用來(lái)進(jìn)行信息接收與傳遞。飛機(jī)尾部設(shè)有油箱，用來(lái)儲(chǔ)存燃油以支持飛機(jī)較長(zhǎng)時(shí)間的飛行。飛機(jī)設(shè)有一對(duì)主翼及一對(duì)副翼，以保證飛機(jī)更加平穩(wěn)飛行？飛機(jī)整體有頂部的機(jī)身外殼保護(hù)。同時(shí)，在海上救援無(wú)人機(jī)內(nèi)部還嵌有排煙筒、高倍光學(xué)成像模塊、5G通信傳感器、5GCPE通訊系統(tǒng)等內(nèi)置模塊，極大提高無(wú)人機(jī)的救人效率與救人精準(zhǔn)度，見圖6。海上救援無(wú)人機(jī)主要由8個(gè)部分構(gòu)成：電源部分、微控制單元部分、位置測(cè)量部分、高度測(cè)量部分、無(wú)線電和驅(qū)動(dòng)單元部分、應(yīng)急監(jiān)控部分和功能支持部分。傳感器、濕度傳感器、氣囊釋放裝置等。

（七）無(wú)人機(jī)造型設(shè)計(jì)與場(chǎng)景圖

由于離岸流的流速越大，逆流而上容易造成體力不支或是抽筋，最終造成溺水事故具有不可預(yù)知性。離岸流的強(qiáng)度和狀態(tài)因波浪、潮汐、天文、風(fēng)力風(fēng)向等多種因素而改變，所以不可預(yù)見[8]。海上搜救任務(wù)日益繁重，搜救難度越來(lái)越大，對(duì)海上搜救工作提出了新的更高要求。與傳統(tǒng)的海船作業(yè)模式相比，無(wú)人機(jī)具有靈活性、機(jī)動(dòng)性、飛行面積大、視野廣、經(jīng)濟(jì)、便捷、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，有效減少了人員的生命風(fēng)險(xiǎn)。在應(yīng)急響應(yīng)、搜救等領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越受到海上救援部門的關(guān)注與青睞[9]。海洋氣象形式相對(duì)復(fù)雜，會(huì)遇到側(cè)風(fēng)、強(qiáng)風(fēng)、橫風(fēng)等。當(dāng)海上救援無(wú)人機(jī)在海上執(zhí)行搜救任務(wù)時(shí)，由于風(fēng)向的突然變化，出現(xiàn)事故是不可避免的，因此，有必要研究海上救援無(wú)人機(jī)在海上的回收打撈等相關(guān)問(wèn)題，這確保了海上救援無(wú)人機(jī)在惡劣的海洋條件下墜毀后能夠自動(dòng)漂浮在海面上，從而簡(jiǎn)化了搜救行動(dòng)。通過(guò)在無(wú)人機(jī)上安裝SGCPE通訊系統(tǒng)、5G通信傳感器，可以實(shí)現(xiàn)在遇到危害時(shí)能夠觸發(fā)信號(hào)和精確定位功能，可以有效降低救援成本，提高搜救效率。同時(shí)也可以防止海上救援無(wú)人機(jī)聯(lián)合搜救行動(dòng)中的碰撞風(fēng)險(xiǎn)，確保搜救行動(dòng)的安全可靠[10]。由于其飛行特性，無(wú)人機(jī)可以捕捉到比救援船更寬、更廣的場(chǎng)景，這些場(chǎng)景具有不同的視角，可以360°旋轉(zhuǎn)，使無(wú)人機(jī)的圖像信息更豐富，更容易識(shí)別。與小型工業(yè)無(wú)人機(jī)相比，中型無(wú)人機(jī)具有飛行速度更快、高度更高、距離更長(zhǎng)、飛行面積更大、運(yùn)載能力更大、應(yīng)用范圍更廣、安全可靠的特點(diǎn)。圖7為海上救援無(wú)人機(jī)的救援場(chǎng)景圖。

結(jié)論

本文以海上救援無(wú)人機(jī)進(jìn)行作為設(shè)計(jì)對(duì)象，通過(guò)對(duì)無(wú)人機(jī)的具體結(jié)構(gòu)以及外形進(jìn)行創(chuàng)新性設(shè)計(jì)，添加紅外感應(yīng)、微光攝像技術(shù)以及定點(diǎn)懸停技術(shù)優(yōu)化無(wú)人機(jī)的功能，并對(duì)海上救援無(wú)人機(jī)的運(yùn)行模式進(jìn)行創(chuàng)新，創(chuàng)新救援流程以及通信流程，同時(shí)確保了海上救援無(wú)人機(jī)在惡劣的海洋條件下墜毀后能夠自動(dòng)漂浮在海面上，從而簡(jiǎn)化了搜救行動(dòng)。打造出一款飛行速度快、救援成本低、載荷能力強(qiáng)、安全可靠性高、適用范圍廣、實(shí)用性強(qiáng)且人性化的無(wú)人機(jī)。改善了無(wú)人機(jī)在復(fù)雜環(huán)境下的適應(yīng)能力，提高了水上救援的效率，減少了海上救援的意外傷亡，為海上應(yīng)急救援工作提供了強(qiáng)有力的保障。

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