无人机营救海上落水人员应用探究

芦海利，常成基，余 松

95894部队

世界各地每年都会发生数量众多的海上遇险事故，低温海水、饥饿、脱水、海洋动物攻击等因素严重威胁着落水人员生命安全，在短时间内实施救援，将直接决定遇险者能否生存。极其令人欣慰的是，无人机技术日渐成熟，且具有成本低、起降灵活、滞空时间长、侦察手段多、信息传输快等优势，可满足海上搜救任务需要，有效提高救援成功率。

2019年7月17日，美国海军“亚伯拉罕·林肯”号航母的1名水兵在阿拉伯海域坠海，多国军舰参与搜救，最终未能找到。新世纪我国面临来自海上的安全威胁，未来海上发生的激烈军事冲突将不可避免，我们必须为此做好各项准备。对落水人员营救是一个重要课题，二战中战船沉没、飞机坠海后鲜有人员生还，主要原因是搜救不及时。据联合国贸易与发展会议（UNCTAD）发布的《2019全球海运发展评述报告》统计，2019年初全球注册的航行船舶约有95402艘（100t以上有推动力船舶），每年巨量的船舶会发生数量众多的海难事故，海上救援成为各国关注的重要课题。落水人员生命安全受低温海水、脱水、饥饿、海洋动物攻击等因素的威胁，其中，低温海水是导致人员死亡的重要原因，由寒冷引发的死亡率非常高。如何快速实施搜索救援行动，将直接决定人员存活率和救援效率的高低。过去落水人员搜救，主要采取调派附近船舶，出动岸基飞机，进行拉网式目视搜索，耗费时间长、组织协调困难、搜索范围有限、成本高、效率低。随着无人机在军事及民用领域的广泛应用，以及新材料、信息处理、飞行控制等技术的提升，无人机可以充分弥补传统搜救方式的短板，利用无人机搜救落水人员正成为可能。

无人机营救海上落水人员的优势

部署灵活

人员遇险后对其展开搜救，快速响应最关键，应争取在黄金救援时间内完成搜救。某些小型无人机结构简单，集成度高，甚至可以由操控人员随身携带。大、中型无人机可以利用车、船、飞机运输至指定地点，也可以提前部署在事故多发地域附近或舰船上，不需要复杂运输保障条件。垂直起降无人机可以在狭小、平整地面起降，起飞准备时间短，收到指令后能迅速按预设航线执行任务。

表1 落水人员存活时间对照表。

图1 无人机能快速抵达任务区域展开大范围海域搜救。

响应快速

无人机能快速抵达任务区域展开大范围海域搜救，将获取的音视频实时回传至救援指挥部。伴随人工智能（AI）技术的不断进步，利用无人机深度学习神经网络和图像处理技术，可从动态视频和静态图像中识别出落水人员。当无人机发现可能的救援目标后进行抵近识别，执行定点监控，确定目标后由计算机进行辅助决策，救援指挥部及时评测险情并制定搜救方案，供救援组织参考。同时，无人机携带救援设备进行施救，或者救援指挥部协调其他救援力量开展救护，提高救援成功率。

风险可控

相比于有人机，无人机运用更加便捷，能在危险环境、复杂地域和恶劣气象条件下执行任务，即使发生事故，仅损失无人机平台，而不会对救援任务产生影响，更不会发生飞行员伤亡情况，后续救援也可以补充新无人机。同时，无人机由操控员在地面进行智能化操控，可极大减轻人员工作量，在续航时间内实现大范围海域搜索。

可扩展性

无人机可灵活搭载光电/红外传感器、激光指示器等设备，具备远程操控、视频实传、目标定位、物资运输等功能。某些现有无人机稍加改进就能搭载救生浮带、充气式救生筏、无线电信标等各种搜救设备，执行投放补给品，驱赶危险海洋动物等任务，必要时可搭载通信设备，建立海上通信基站，平台扩展性非常强。

成本低

无人机机上没有飞行员，无需装配人员维生仪器和逃生设备，减轻重量和降低成本的同时，实现了功能最大化。无人机搭载卫星定位系统、电子地图软件、遥感系统等展开半自主飞行，操控员干预减少，无人机的使用更加便利。操控员不需要具备丰富的飞行控制理论，只要掌握操控技术，经培训即可操控无人机飞行，极大降低了培训、维修、使用成本。

救援无人机技术与应用分析

早在20世纪90年代，美国就开始使用无人机进行灾害监测及救援，2018年澳大利亚使用无人机投放充气式救生浮带，将两名被海浪卷入大海的男孩救回到岸边，避免了溺亡悲剧发生。我国国务院应急管理专家组建议，除建立全国统一的常备应急救援无人机力量外，还应建立全国应急救援无人机大数据库。

救援信息远程传输

图2 浙江氢航科技有限公司多功能海事无人机搭载光电吊舱、喊话器、救生圈在海上执行救援任务。

小型无人机通信传输使用频率多为72MHz、433 MHz、2.4GHZz，使用半径在几百米到20km；民用无人机地面控制站一般使用频率90 MHz，使用半径可达60km，大型无人机可使用卫星链路，使用半径达数千千米。随着远程通信传输技术的不断发展成熟，传输信道抗干扰能力也获得显著提升，可根据人员遇险位置和距离，灵活选用不同类型无人机执行搜救任务。无人机搭载高清摄像机，将拍摄视频由通信传输系统实时传回给后方，通过地面控制站多路转发提供给救援指挥部。通过远程操控，行动与指挥被分离为两部分，使后方指挥部免受外界干扰，更加专注于搜救的组织与实施。

图3 2018年澳大利亚使用无人机投放救生浮带，将两名落海男孩救到岸边。

图4 澳大利亚“小滑雪者”（Little Ripper）无人机可以监测鲨鱼出没，也可用于救援。

智能化搜索和定位

无人机搜索技术将射频技术与人员定位搜索相结合，进行远程搜救，相较传统船舶拉网式搜救方式，无人机定位搜救不但视野宽阔、效能性高，而且可实现全天时搜寻。按照国家强制标准要求，船舶、救生艇、飞行员救生衣等必须安装自动触发式信标机。海上搜救无人机搭载专用设备，能够在15km内对信标予以激活，使事故船员信息及时发出，并展开迅捷化卫星定位。如果落水人员没有携带信标机，则需要根据所报告的落水人员初始位置和时间，结合海水流速、流向及海风风速、风向，综合确定可能的搜索区域，无人机快速抵达任务区域进行落水人员搜索。发现目标后，无人机空投信标机以标定人员位置，也可利用无人机自带的定位系统予以位置解算，将落水人员位置推送给其他救援力量。

救援物资快捷投放

图5 无人机为营救海上落水人员提供照明。

无人机动力技术不断取得进步，完全可以满足携带救援物资的需要。海上意外落水人员，多数缺乏防护设备和维生物品，直接暴露在海水中，在救援过程中要优先保证生命安全。无人机可携带救生浮带、救生圈、充气式救生筏等防护设备提供给落水者，必要时将食物和饮用水快速投送到落水者附近。若发现有鲨鱼出没，无人机在附近投掷驱鲨剂以防止人员受到伤害，投放海水染色剂标示人员落水位置。

交互功能强大

无人机搭载强光照明系统和扩音设备，能够冲破夜暗、海雾、风浪等不良条件的限制。无人机空中强光照明不仅能提升航拍实效，还能满足救援过程的照明需求，帮助目标定位、救治以及撤离。在发现落水者后，无人机搭载高功率扩音系统传播语音交互信息，指导遇险人员自救、互救，并给予恰当的心理疏导。在国际海事卫星因救援力量过多不能保证实时通信，或者无线电网络相互干扰时，无人机搭载通信设备，建立临时通信中继站，保证通信网络正常使用。

无人机在军民领域的广泛应用，必然导致行为方式的转变。在海上搜救、巡航监管等领域的应用，相较传统救援方式，无人机更具优势，经济性和实用性更胜一筹。如今无人机AI技术迅猛发展，基本能满足各种海事搜救任务需要。相信随着技术进步，无人机在营救海上落水人员任务中必大放异彩。