【正文】 海 事 無(wú) 人 機(jī) 系 統(tǒng) 廣東精大 海洋數(shù)據(jù)服務(wù)有限公司 2020 年 8 月 海事無(wú)人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 i 目 次 第一部分 系統(tǒng)總體要求 ......................................................... 2 （一） 基本任務(wù) .............................................................. 2 （二） 主要功能 .............................................................. 2 （三） 技術(shù)指標(biāo)及使用性能 .................................................... 2 （四） 系統(tǒng)組成與編配 ........................................................ 3 （五） 工作模式 .............................................................. 4 第二部分 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 ..................................................... 6 （一） 系統(tǒng)組成 .............................................................. 6 （二） 系統(tǒng)工作方式 .......................................................... 8 （三） 系統(tǒng)工作流程 .......................................................... 9 第三部分 各子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 .................................................... 10 （一） 飛行器平臺(tái)方案 ....................................................... 10 （二） 任務(wù)載荷 ............................................................. 14 （三） 測(cè)控站 ............................................................... 19 （四） 情報(bào)處理站 ........................................................... 24 （五） 車載集成運(yùn)輸與保障分系統(tǒng)方案 .......................................... 32 海事無(wú)人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 2 第 一 部分 系統(tǒng) 總體要求 （一） 基本任務(wù) 海事無(wú)人機(jī) 充分利用飛行器速度快、探測(cè)覆蓋面廣、時(shí)效性強(qiáng)、反應(yīng)迅速的優(yōu)勢(shì)，對(duì)近海（ 200Km內(nèi)）規(guī)定范圍內(nèi)（ 1000 平方公里內(nèi)）實(shí)施海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)，提高海洋監(jiān)測(cè)效率，有效建立陸?？樟Ⅲw監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，滿足事故海域圖像實(shí)時(shí)快速獲取的需求，實(shí)現(xiàn)“監(jiān)測(cè)立體化，反應(yīng)快速化、執(zhí)法規(guī)范化和管理信息化”的目標(biāo) ， 為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和航運(yùn)發(fā)展提供可靠的保障。 （二） 主要功能 a) 系統(tǒng)可以 提供近海（ 200km 內(nèi)）規(guī)定范圍內(nèi)（ 1000 平方公里內(nèi)）海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)的視頻 （可見光和紅外） 和相片圖像 。 b) 可實(shí)現(xiàn)對(duì)海情的空中可見光、紅外圖像的視頻監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)視頻圖像 空中 錄像、實(shí)時(shí)傳輸?shù)桨痘鶞y(cè)控站； c) 可實(shí)現(xiàn)對(duì)海情的照相功能，并將照片實(shí)時(shí)存儲(chǔ)到機(jī)載存儲(chǔ)卡； d) 無(wú)人機(jī) 能夠 實(shí)現(xiàn) 海面 /水面 /陸地滑跑起降，可彈射起飛 /傘降回收，其中傘降為常備方式 ； e) 彈射起飛 /傘降回收 時(shí)可實(shí)現(xiàn)自主起降 ； f) 能夠?qū)崿F(xiàn)自主飛行、目標(biāo)跟蹤、應(yīng)急返航和定點(diǎn)盤旋等 ； g) 飛行器 應(yīng) 具備各種應(yīng)急功能，如掉高、姿態(tài)超限、發(fā)動(dòng)機(jī)熄火、鏈路中斷、 GPS丟失等； h) 測(cè)控站能實(shí) 時(shí) 控制飛行器、任務(wù)載荷，能 接收和顯示視頻圖像，并具有航跡顯示、任務(wù)規(guī)劃等功能 ； i) 飛行器應(yīng)安裝有 機(jī)載二次應(yīng)答機(jī) ， 能與民航聯(lián)絡(luò) ； j) 系統(tǒng)具備自檢能力，故障定位到現(xiàn)場(chǎng)可更換單元 ； k) 遠(yuǎn)程任務(wù)時(shí)（大于 100km） 時(shí)，可通過國(guó)際海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)（ INMARSAT）傳輸重要的遙控 /遙測(cè)數(shù)據(jù)（暫定）。 l) 能對(duì)探查圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)拼接定位等處理。 （三） 技術(shù)指標(biāo)及使用性能 海事無(wú)人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 3 1 基本性能 a) 使用高度 300m～ 1000m（相對(duì)高度） b) 實(shí)用升限 3000m c) 巡航速度 70～ 140km/h d) 最大 平飛 速度 ≥ 160km/h e) 最大起飛重量 ≤ 130kg f) 有效載荷 ≥ 10kg g) 任務(wù)載荷類型 可見光攝像機(jī) /紅外攝像機(jī) /數(shù)碼 相機(jī) h) 續(xù)航時(shí)間 ≥ 8h i) 最大航程 ≥ 800km j) 動(dòng)力裝置 汽油發(fā)動(dòng)機(jī) +發(fā)電 機(jī) k) 導(dǎo)航方式 GPS/BD2+INS l) 最大 測(cè)控 半徑 ≥ 100km（之外采用照相、空中錄像、海事衛(wèi)星 ) m) 測(cè)控工作體制 工作頻段 L 波段 上行遙控 頻 分多址 下行遙測(cè) 時(shí)分多址或頻分多址 n) 起降方式 海面 /水面 /滑跑起降， 彈射起飛 /傘降回收 o) 海上 滑 跑距離 ≤ 100m p) 系統(tǒng)展開時(shí)間 ≤ 60min q) 系統(tǒng)撤收時(shí)間 ≤ 45min 2 環(huán)境適應(yīng)性 a) 工作溫度： 20℃～ +55℃ b) 貯存溫度： 40℃～ +65℃ c) 相對(duì)濕度 ： 95177。 3% (+30℃ ) d) 防鹽霧：采用防鹽霧設(shè)計(jì)，能在海洋環(huán)境下使用 e) 振動(dòng)和沖擊：能承受工作和運(yùn)輸時(shí)的振動(dòng)和沖擊環(huán)境 f) 海上起降 條件： 浪高 ≥ 1m，風(fēng)力 ≥ 7 級(jí) （四） 系統(tǒng)組成與編配 海事無(wú)人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 4 海事無(wú)人機(jī)為硬 件和配套軟件的集成系統(tǒng)，具體包括 1 架飛行器、 1套任務(wù)設(shè)備、 1套地面站系統(tǒng)、 1 套圖像拼接系統(tǒng)和 1套 車載集成運(yùn)輸與保障分系統(tǒng) 。布署在沿海地區(qū)。 表 1 系統(tǒng)組成 序號(hào) 組成 數(shù)量 備注 1 飛行器 1 架 含飛控導(dǎo)航、機(jī)載數(shù)據(jù)終端等 2 任務(wù)設(shè)備 1 套 含可見光 /紅外攝像機(jī)、相機(jī)、轉(zhuǎn)臺(tái)等 3 地面站 1 套 地面監(jiān)控及綜合顯示 4 圖像拼接軟件 1 套 視頻及相片拼接 5 車載集成運(yùn)輸與保障分系統(tǒng) 1 套 含運(yùn)輸車輛、測(cè)控天線、車載單收終端、車載顯示、發(fā)電機(jī)、彈射架、備 附件及工具等 （五） 工作模式 海事無(wú)人機(jī) 到達(dá)海情現(xiàn)場(chǎng) ，選擇適當(dāng)?shù)钠痫w場(chǎng)地，進(jìn)行無(wú)人機(jī)快速組裝展開，同時(shí)地面控制站進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃，參數(shù)裝訂和系統(tǒng)狀態(tài)檢查，準(zhǔn)備完畢立即起飛。 海事無(wú)人機(jī) 通過程控自主飛行到達(dá)目標(biāo)區(qū)域上空，通過裝載的可見光 /紅外 攝像機(jī)對(duì) 海情 現(xiàn)場(chǎng)拍攝，并實(shí)時(shí)將畫面?zhèn)骰氐孛婵刂普?；也可通過裝載的高分辨率數(shù)碼相機(jī)對(duì)海 情 現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拍攝，在地面進(jìn)行圖像拼接、注釋等處理，快速 形成 海情 圖像產(chǎn)品。 海事無(wú)人機(jī) 在 事故海域 執(zhí)行 海情 收集任務(wù)時(shí)，地面控制站布置在發(fā)射地點(diǎn)，通過數(shù)據(jù)鏈的遙控、遙測(cè)和圖像傳輸信道對(duì) 飛行器 及 任務(wù)載荷 進(jìn) 行控制及圖像信息的接收。地面站可以記錄、存儲(chǔ)和回放視頻和飛行數(shù)據(jù)信息，并設(shè)有網(wǎng)絡(luò)傳輸接口，具備信息實(shí)時(shí)傳輸與發(fā)布功能。 車載單收終端和圖形工作站布署在車上，可實(shí)時(shí)接收視頻圖像并進(jìn)行拼接定位處理；相片圖像待飛行器降落后再進(jìn)行拼接處理。 飛行器完成任務(wù)返航后，可選擇海面 /水面 /陸地滑跑 /傘降幾種降落模式，常備傘降模式。 海事無(wú)人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 5 圖 1 100km 海域空中監(jiān)測(cè) 示意圖 圖 2 200km 海域空中 監(jiān)測(cè) 示意圖 海事無(wú)人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 6 海 事 無(wú) 人 機(jī) 系 統(tǒng)飛行器分系統(tǒng)測(cè)控站分系統(tǒng)車載單收終端任務(wù)載荷分系統(tǒng)情報(bào)處理站車載集成運(yùn)輸與保障分系統(tǒng)測(cè)控鏈路 第 二 部分 系統(tǒng) 總體 設(shè)計(jì)方案 （一） 系統(tǒng)組成 從 物理上 劃分， 海事無(wú)人機(jī) 組成 如 圖 3所示。 圖 3 海事無(wú)人機(jī) 組成圖 海事無(wú)人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 7 綜合考慮功能劃分和物理劃分， 海事無(wú)人機(jī) 的具體組成框圖如 圖 4所示。