无人机在海上救援行动中的应用现状及发展展望

卢姗姗，王伟.无人机在海上救援行动中的应用现状及发展展望[JJ.

94 •医疗卫生装备，2019,40(2):94-98.General Review

无人机在海上救援行动中的应用现状及发展展望

卢姗姗，王伟*

(海军特色医学中心，上海200433)

[摘要]简要介绍了无人机的特点和在搜救领域中的优势，详细分析了无人机在近岸救援及海上救援行动中的应用现状，对无人机在医疗救援物资投送、海上伤员转送等海上军事救援行动中的应用前景进行了展望，并阐述了无人机在海上救援行动中应当重点关注续航能力、环境适应性、飞行控制、信号稳定性等关键问题。指出了随着关键技术的逐一解决，无人机在海上军事搜救领域将会有巨大的发展潜力，应用前景十分广阔。

[关键词]无人机;海上搜救；医学救援;伤员后送；军事救援

[中国图书资料分类号]R318;V279 [文献标志码] A [文章编号]1003-8868(2019)02-0094-05

D0I：10.19745/j.1003-8868.2019049

Application and development prospect of unmanned aerial vehicle in

maritime search and rescue operation

LU Shan-shan, WANG Wei*

(Naval Medical Research Institute, Shanghai 200433, China)

A bstract The features and advantages of unmanned aerial vehicles (UAV) were introduced in the field of search and rescue

(SAR) operations , especially in the beach and offshore SAR operations the application ofU A V was reviewed. The prospects o fU A V were discussed when used in maritime combat SAR operations such as medical materials deliver^^ and sea casualty transport. Also, some key issues were suggested to be emphasized including endurance, environmental adaptability, flight control, signal stability and etc. It's pointed out UAV might gain outstanding advantages in maritime search and rescue operation with the key technology development. [C hin ese M edical Equipm ent J ou rn a l,2019,40(2)院94-98]

K ey w ords unmanned aerial vehicle; maritime search and rescue operation; medical rescue; casualty evacuation; m ilitar^^

〇引言

自1913年世界上出现第一台自动驾驶仪以来，无人机越来越受到重视，发展迅猛。无人机是由无线电遥控设备和自备的程序控制装置实现飞行控制，操作人员通过全球定位系统、雷达、无线数传等进行跟踪、定位、遥控、遥测以及数字信号传输。无人机本身不能自主完成任务，因此需要配置严密的控制系统和与任务相关的应用设备，一般也将无人机称为无人机系统[1]。无人机燃油需求少、成本低，在地震、洪灾等突发灾害事件救援中可进行现场实时监视、伤员搜寻、医疗用品运送和伤员转运、通信中继和灾情评估等工作[2-5]，已逐渐成为医学救援领域中不可替代的重要装备[6]。

基金项目：全军后勤科研重点项目（B H J14C017);武器装

备军内科研重点项目（172B02027)

作者简介:卢姗姗(1987—)，女，硕士，助理研究员，主要

从事国外军事医学信息研究，E-m a il: lisa_shanshan33@ 。

通信作者：王伟，E-m a il: wwang_fd@

无人机特有的无人化、轻便、小型、迅速起降、气候条件适应性强等特点，使其非常适合执行搜救任务，包括海上搜救任务n。小型无人机电池续航里程有限，一般作业时间在30m in左右，加之本身体积和质量较小，抗风能力较弱，无法参与海上远程搜救行动，但适合近岸，尤其是海滩救援作业。在离岸较远的海上开展搜救时，需要使用续航能力强、抗风性能好的大型无人机，而且往往使用舰艇作为无人机平台，开展协同作业。近年来，美国、英国、以色列、澳大利亚等国都在大力发展各类可执行海上搜救任务的无人机。本文总结了近年来各国最新研发的各类可执行近岸及海上救援行动的无人机，并对未来无人机执行海上军事行动的应用前景及关键技术进行了探讨。

1无人机在近岸救援行动中的应用

1.1溺水救助

在海滩溺水急救中，考虑到海上风浪因素，无人机比救生员到达求救位置的速度要快很多。当无人机到达溺水人员位置时，可向其投放救生装备，从而保证在救生员到达现场前溺水者能够凭借无人机投

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放的救生圈保持漂浮状态，并进行适当的自救，争取

更多的救援时间。法国Helper 公司制造的“H elp er ” 无人机|8|(如图1所示)能以80k m /h 的速度飞往溺水 人员附近，并且通过全画质、超高清摄像头实时传回 画面，对落水人员及其周围环境进行初步甄别。在确 定溺水人员位置后，无人机可向溺水人员投放其携带 的救生圈。该型无人机还自带降落伞装置，使其在发 生故障时能够缓慢下落，避免由于飞机坠落造成溺 水人员二次受伤。自2016年9月起在法国南部比斯 卡罗海滩测试并使用后，“H elp er ”无人机已开展了超 过50人次的救助|9。同时，美国、新西兰、西班牙等国 也已在著名旅游海滩配备可携带救生装备的无人机 进行溺水人员救助巡逻。

1.2海滩驱鲨

鲨鱼伤人是除 溺水外另一个海滩 常见事故。通常，人 类在海里游泳时一

般无法及时注意到

水中的鲨鱼，而使用直升机和低空飞机长期巡逻 海滩监测鲨鱼，成本高昂且效率很低，使用无人 机来监测和预警鲨鱼是一个新的解决方案。2016年， 悉尼科技大学与商业无人机公司L ittleR ipperG roup 共同开发了无人机鲨鱼监测项目，如图2所示|101。研 究人员通过算法“教”系统识别海中常见物体一游 泳者、冲浪板、船只、鲨鱼、其他海洋生物、波浪和岩

石，以最终能够实现实时标记鲨鱼、其他海洋生物和 游泳者。无人机工作时，如果发现鲨鱼，可通过内置 扬声器警告冲浪者和游泳者，还可投放鲨鱼趋避包 及其他辅助设备，以保护海中人员安全101。美国加利 福尼亚州的旅游胜地海豹滩已经使用中国大疆公司 的P h an tom 3无人机进行近海鲨鱼侦查和其他环境 感知任务，以确保海滩浴场安全|11]。

图2在海滩巡逻的LittleRipperGroup 无人机[101

1.3物资定投

无人机最大的优势是快，这与医疗急救要求不 谋而合，因此在近海救援中无人机能提供急救服务。 对于心脏衰竭、溺水、创伤以及各种呼吸问题等突发 疾病，发病的前几分钟是抢救的黄金时间。通过无人

机(如图3所示)可向紧急救援人员运输除颤器、血 液和血清等紧急医疗用品，以解决海滩或近海急救 时物资缺乏问题|121。此外，利用无人机上的个性化指 令和语音通信功能，可在专业医务人员到达现场前 指导现场人员协助进行医疗急救，以大幅度提高急

救成功率。2016年，UPS 公司与无人机制造商C y P h y Works 公司开展无人机运送医疗物资可靠性和可行 性测试，通过一台小型无人机将质量约2.72 kg 的呼 吸机从英国小城贝弗利运送至3 km 远的与外界无 公路相连的孩童岛上|131。大型无人机携带物资的能 力强，在应急救援中可发挥更加重要的作用，例如， 洛克希德马丁公司的“K-MAX ”无人机(如图4所示) 最大载重约2.7t ，可垂直起降，适合复杂环境下大量 救援物资的投递|141。

2

无人机在海上救援行动中的应用

2.1人员定位

在广阔的水域搜救落水人员，仅靠船舶和人工 进行监测难以达到理想的效果，且会出现许多搜寻 盲点。由于无人机具有一定的飞行高度，其视频图像 的范围比船上的可视范围要大数十倍甚至几十倍， 因此在搜救最初阶段可使用无人机先行搜索落水人 员，当无人机锁定水中目标后，有人驾驶的搜救直升 机或船只再前往营救，既可节省时间又可节省人力、

物力，并且能提高搜救成功率。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 C A M C O P TE R ® S -100无人机在地中海巡逻，已经成 功解救了超过1000名难民u 'C A M C O P T E R ® 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6h 的飞行任务，并能 传回海上实时图像用于定位和分析。从目前的技术来 看，使用无人机对海上目标侦测仍然较为困难，也是 无人机海上搜救的关键技术。2015年，英国M a r te k

Aviation 公司研发的ViDAR 无人机搜救系统米用可 180。旋转并记录的高清相机阵列（cam eraarrays )将 单次扫描范围扩大了 80倍，同时结合自主学习算法 (au ton om ou slearn in galgorith m s )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

图1 “H elper ”无人机[81