无人飞机应用于海事监管的可行性研究报告.doc

无人飞机应用于海事监管的可行性研究XX海事局目录第一章 概述1.1项目背景1.2研究依据1.3研究范围及内容1.4主要结论第二章 无人机简要介绍2.1无人机概念和系统组成2.2无人机的分类2.3无人机的发展历程2.4无人机的优势第三章 无人飞机应用海事监管的可行性分析3.1 海事监管业务的需求3.2国内外无人机发展现状和趋势3.3 无人飞机应用于海事监管的可行性第四章 XX海事局现状分析4.1 XX海事局管理辖区范围4.2 XX海事局管辖海域特点4.3XX海事局主要管理手段、管理方法4.4 XX海事局空中巡航试点工作情况4.5XX海事局管理能力现状综合评价第五章XX海事局配置无人机应用海事监管的必要性5.1实现海事系统监管目标的要求5.2 增强履职能力、提高管理效率的需要5.3 推行现代化管理、适应水上交通安全监督管理发展的需要5.4东海海区划界争端，维护东海海区海洋权益的需要第六章 总体方案6.1 系统组成和工作原理6.2飞行平台的对比与选型6.3系统主要技术性能6.4地面信息处理分系统6.5任务载荷分系统6.6系统使用第七章 投资估算和效益分析7.1 投资估算7.2效益分析第八章 问题和建议第一章 概述1.1项目背景我国是海洋和航运大国，是国际海事组织A类理事国，加入或接受的有关水上安全和救助国际公约或议定书有34个，加强水上交通安全监管，为水上航行的国际国内船舶提供良好的通航环境和保护海洋环境是一个负责任大国应尽的职责和义务。贯彻落实“海洋更清洁、航运更安全”的宗旨是国家赋予海事机构的职责。XX是我国的国际航运中心，加强东海海区和XX港水域的水上交通安全监管，为进出该水域的船舶提供良好的通航环境和优质的服务是XX海事局的责任所在。近年来随着国际国内航运事业的快速发展，船舶交通流量大幅度增长，尤其是XX国际航运中心的建设和发展，对XX海事巡航监管工作提出了新的要求，并赋予了新的内涵，促使我们海事监管从近岸向海区延伸，从静态监管为主逐步走向动静结合的监管模式转变。而海事巡航是海事管理部门实施水上动态监管的重要手段、其担负着依照有关国际公约及我国有关法律、法规、规章等对所管辖水域进行航行安全和污染的监视、行政执法、抢险救助、维护国家利益、维护通航秩序、保护通航环境、以及保障船舶、设施和生命财产安全等任务。目前我国通航水域大部分采用巡逻船和VTS、AIS、CCTV等监管系统配合的模式进行巡航监管，受巡逻船客观条件的限制，利用巡逻船开展巡航存在视程短，反应慢，难以把握整体态势，对违法船舶无法进行持续的跟踪，对一些违章行为无法进行取证和处理；VTS是通过雷达波的形式工作，具有对大型船舶的监管能力，但对小型船舶的监测能力和监管能力有限，而且对港口、码头等现场难以涉及，并且获得的信息不是直观图像，因此VTS也存在一定的局限性；AIS系统是将GPS接收提供的精确位置数据和船舶导航数据通过VHF自动播发的新系统，但AIS目前在300总吨以下的船舶上没有强制安装，但是小型船舶是事故多发的源头，AIS仍然存在一定的盲区；CCTV只能是定点区域的监视，延伸性不够，以上这些手段一定程度上弱化了海事管理的能力。近年来，海事系统包括XX海事局通过采购海事专用直升机和租用固定翼飞机等方式进行空中巡航与其他手段结合的立体巡航监管模式的尝试。我们发现，空中巡航具有“站得高，看得远”的优势，容易把握整体态势，在船舶的动态管理、防污染监视以及控制船舶密度等方面具有其他方式不可比拟的优势，应当逐步成为海事现场监管与救助指挥的一种重要手段。直升机和固定翼飞机巡航虽然具有诸多的优点，但是在实际的应用中成本过高，空中巡航耗资巨大，且受到空中航路管制限制等因素影响。先进、长效、集约的水上安全立体监管模式尚没有建立，水上安全管理装备与实际需求和发达国家相比还有较大差距，特别是在新形势下，进一步提高我国水上安全和救助能力，促进水上安全状况的根本好转，显得非常必要，十分迫切。近年来，国内外无人机应用于军事和民用的领域越来越广阔，美日等发达国家将无人机应用于海事监管的力度也在不断加大，同时国内无人机设计、制造技术的逐步成熟，以及无人机具有成本低、机动灵活、安全风险小、效能高等优点。我局2010年第 次局长办公会议，提出了无人机是我局今后一段时间空中巡航的发展方向，要求对此开展研究。1.2研究依据（1）国家水上交通安全监管和救助系统布局规划。（2）中国海事工作发展纲要：在“十一五”期间沿海重点建设海巡飞机、千吨级及60米级巡视船、综合应急保障基地，建成AIS系统，更新完善VTS系统及沿海通信系统。提高快速反应能力，形成立体海空搜寻救助体系。到2020年，建立全方位覆盖、全天候运行、具备快速反应能力的现代化水上安全管理系统。（3）海事系统“十一五”发展规划。（4）XX海事局“十一五”发展规划。（5）XX海事局空中巡航总体规划和发展思路。（6）2010年 局长办公会议纪要1.3 研究范围及内容本报告旨在通过对当前无人机发展及应用情况进行研究，结合海事业务特点，提出无人机应用于海事监管的可行性，并根据XX海事局辖区范围的水域特点、辖区管理现状、需求，总结了XX海事局开展海上空中巡航的实践经验，对无人机应用于海事监管和应急反应工作的必要性进行研究，并提出在XX海事局配置无人飞机用于海上立体监管的建设方案。1.4主要结论（1）98年水监体制改革后，XX海事局的水上安全监督管理得到了较大的发展和提高，建立了比较完整的水上交通安全监督管理体系。但仍存在水上监管能力，尤其是应急反应能力还比较弱，特别缺乏空中监管手段等不足，与我局率先达到中等发达国家水上安全监管水平的发展的目标不相适应。（2）无人飞机应用于海上巡逻执法、调查取证和应急反应、海上搜寻和救助，海上船舶溢油、排污监视、航标巡检等动态监管业务方面是可行的。（3）尽快在XX海事局配置无人直升机用于海事动态监管，并建立一个由VTS、巡逻船艇和航空器相结合的陆海空立体监管系统，对于提高海事系统的管理效率，全面覆盖所辖海区，增强海上快速反应，更好地维护国家的权益，是十分必要和迫切的。（4）综合考虑海事动态监管业务需求，分析无人机的特点，提出了选用U8无人直升机的建设方案，项目总投资约为300万元。第二章 无人机简要介绍2.1无人机概念和系统组成所谓无人机，它是动力驱动，能够无线电地面遥控飞行和（或）自主飞行，可重复使用，无人驾驶的航空飞行器。 它与有人机的区别，首先是无人驾驶，通过遥控或者事先规划的航线来进行飞行，而有人机是驾驶员驾驶飞行；相对有人机而言，无人机的性能比较简单，不需要复杂的人员的支持系统和生命保障系统；无人机小，而且轻，重量最小的只有十几克如日本研制的“II”(图2-1)。该机采用二重反转式螺旋桨，可以按照程序设计路线自主飞行，携带微型摄像机并可以将拍摄到的画像情报迅速传送回基地。该机直径136毫米、高85毫米、自重12.3克，可持续飞行3分钟。当然也有诸如美国全球鹰（图2-2）之类的战略无人机重达10几吨。图2-1日本II型微型无人机图2-2 美国全球鹰无人侦察机小型无人机某种程度上看似乎与航模很相像，航模也是无人驾驶，但是它们两者是截然不同的概念。首先无人机是自主驾驶，自主飞行，而航模，虽然飞机上没有人，但是遥控操纵，对于无人机来讲可以超视距、程序控制，而航模是视距范围内进行遥控。从系统上来讲，无人机系统复杂，而航模相对来讲要简单得多。另外对无人机来讲，它有高速、中速和低速飞行无人机，而航模只能是低速飞行。无人机系统是由飞行器平台、主控站（无线电遥控、遥测装置）、发射、回收系统和任务设备五大部分组成。通过主控站可以对无人机的航线进行规划，对无人机的整个飞行姿态进行遥控、遥测，随时掌握飞机在空中的姿态和飞行状况，还可以来执行相应的任务。因为无人机要回收重复使用，所以它有与之相适应的发射系统和回收系统。任务设备是无人机执行相应任务时搭载的设备，比方说海上巡逻、电网巡视、军事应用等等，那么也就要带相应的任务设备。 2.2无人机的分类和用途无人机从用途上可以分为军用和民用两大类，从形式上分为固定翼和直升机两大类。军用无人机又可以分为无人侦察机、无人战斗机、靶机、微型无人机和无人直升机。除了军事上大量应用外，民用方面就更广了，森林防火，边防的缉私，航空拍照，地面的勘探、电网巡逻、管道巡逻、交通管理、城市安防等等。 2.3无人机的发展历程无人机的发展历史可以追溯到世纪初，英国于1917年研制成功了世界上第一架无人机,由于当时技术条件限制，无人机发展并不顺利，在相当一段时间里几乎停滞不前。近年来，随着微电子、通信、材料及推进系统等技术的迅猛发展，无人机得到了长足的进步，加上无人机在20世纪90年代以来几场局部战争中的成功战例，世界各国开始重视无人机的研究与发展。据不完全统计，目前，世界上30余个国家和地区已研制出了50多种无人机，无人机型号超过300余种，有55个国家装备了无人机，但发展最快、水平最高的主要是美国和以色列。二次大战期间德国研究可控火箭用于军事目的时提出了无人战斗机的概念， 1942年底是由冯布劳恩主持研制的V-1无人轰炸机实现首飞。二次大战之后，他到了美国，主持了美国的阿波罗空间计划，再后来进一步的发展，就形成了V-2无人机，V-2无人机的产生，在无人机技术方面是一个里程碑。同时无人机的发展使得航空器中间的另一个装备导弹诞生。第一架无人机诞生以后，无人机的发展，大致分了三个阶段：第一个阶段就是在上世纪五、六十年代，形成了一个无人靶机的研制时期，简称靶机时代。这个时期是冷战时代，各国都研制高性能的飞机和导弹，为了对这些武器装备进行鉴定，靶机就在这个时候诞生形成和发展起来的。 第一架靶机是美国的“火峰1型”靶机，它是涡轮喷气发动机推进，高亚音速，全金属机体结构。机长6.98米，翼展3.93米，起飞重量1134公斤，最大的平飞速度是1112公里/每小时。中国的第一架靶机长空靶机，机长是8.4米，起飞重量2060公斤，最大的平飞速度是每小时920公里，高度范围是在相对地面50米到18000米。 此型无人机是目前世界上生产数量最多的机型。第二个阶段是无人侦察机的诞生。越南战争期间，有人军用侦察机得到了广泛地应用，特别是像美国的U-2侦察机，SR-71等等，但是在这个期间，U-2侦察机在越南、前苏联和我国的上空接连被击落下来，损失惨重，于是美国人就提出来了，要研制无人侦察机。美国人首先把火蜂靶机改装成无人驾驶侦察机，把它称为Ryan147，它的机长是8.8米，翼展3.93米，起飞重量1430公斤，最大的平飞速度612米/秒，高度达到18000米。中国的第一架无人侦察机是长虹无人机。它的机长8.97米，翼展9.76米，起飞重量1085公斤。第三个阶段是无人机飞速发展阶段。也就是上世纪九十年代以后，在这个时期的特点是：一是现代战争中间无人机在广泛地应用。无人机从辅助、支援作战转为主战，这是一个飞跃性的变化。二是小型无人机崭露头角，尤其是在中东战争，贝卡谷地战役中间以色列利用了小型的无人飞机，来诱导(叙利亚)的防空、堤防雷达的开机。第三是无人机发展系列化，出现了三大发展热点，分别是长航时无人机、无人战斗机和微型无人机。在这个时候美国的“全球鹰”也诞生了。 2.4无人机的优势无人机与有人驾驶飞机相比在满足任务需求的前提下具有以下优势：一、建造、使用成本低。因为无人机体积比较小，重量也比较轻，造价成本很低，有的是降低三分之一，有的降低好几倍；由于重量轻，油耗也低，与有人机相比，运行成本大大降低；无人机不仅比有人机简单的多，同时体积小，可以长期保存在仓库里面，使用维护费用大大减少，据估计可以减少80；在飞行方面，无人机的训练它跟有人机不一样。有人机，飞行员必须到空中去飞，飞一次要耗掉大量费用，而无人机可以在虚拟的坐舱里面通过操控键盘进行训练，虚拟的训练系统费用大大减少；同时无人机，一个人可以同时控制几架甚至数十架的无人机，而驾驶员不可能在空中一个人开两架飞机，所以对飞行员的培养费用也可以大大减少。综合上述，无人机的使用费用是很低的。 二、地勤保障要求低，机动性强。无人机不需要专门的跑道和庞大的地勤维修，起降条件和维修保障要求都比较低。在较小场地上能够起飞，回收，甚至可以在船舶、石油平台上起飞和回收。三、安全风险系数小。由于无人机是通过地面遥控或程序飞行的，所以人员不需要升空，虽然有人机的安全系数很高，但是还是有机毁人亡的小概率事件发生，而无人机最多是发生意外无法回收外，而不存在人员安全的风险。第三章 无人机应用海海事监管的可行性分析3.1海事动态监管业务需求分析海事动态监管业务主要有海上巡逻执法、调查取证、应急反应、海上搜寻和救助、海上船舶溢油和排污监视、航标巡检、航道测绘等方面的业务。3.1.1海上执法、调查取证和应急反应目前海上船舶大型化、快速化趋势已经十分明显，高速船和大型集装箱船舶的航速已超过28节，但海事系统现有巡逻船大部分不能达到此航速。而无人飞机可以有效地弥补速度上的不足。尤其是在调查取证和应急反应方面，通过使用无人飞机，可以保证反应的快速性和调查的及时性，防止肇事船舶逃逸，利用机载的摄像、摄影设备还可记录和保存证据，便于调查处理。 3.1.2. 大面积和紧急情况下的海区巡视在海区，船舶活动远离沿海岸线，且相对分散，使用传统的船艇巡逻，航速低、视野小、巡视间隔时间长，且受自然条件制约程度较大，只能是线性管理，呈带状覆盖，若使用无人飞机及机载任务设备，飞机的航速至少是巡逻船的310倍,借助空中俯视位置高、设备监控视界范围广的优势，监管范围相对船艇呈级数扩大。尤其是将一定数量船舶和飞机结合起来，发挥各有优势，可以有效实现对“面”的监视和对“点”的控制，同时也能减少在船艇上不必要的初期投入和避免庞大的维持费用。3.1.3海上搜寻与救助我国早在1985年7月24日就参加了国际海事组织（IMO）的海上搜救公约。IMO第25届海安会把全球海洋划分为十三个搜救协调区，我国负责第搜救区的海上搜救任务。中国海上搜救中心设在交通运输部，代表中国政府承担海上搜救的义务。但是，就我国目前的搜救能力而言，其救助力量和救助手段，与国外先进国家相比在空中力量方面差距甚大，某些方面尚难完全履行国际公约规定的义务。一般海上救助常利用飞机或无人机快速到达现场，并在目标区上空低速飞行进行搜索。通过机载任务设备发现目标及时通知指挥中心，便于决策指挥，为救助直升机指示目标，并将现场情况实时（或延时）地传送给指挥中心，指挥救助直升机、救助船舶和过往船舶协同实施救助。利用飞机或无人机可以大大提高救助成功率。 3.1.4.海上船舶溢油、排污监视和应急行动海洋环境保护是当今海洋国家最关心的主题之一。随着海上石油运输量逐年增加，油船趋向大型化，海上船舶溢油风险也不断增加。统计表明，石油是海洋最大的污染源，每年排入海水中的石油有42是石油运输过程中造成的。为此，各海洋国家纷纷制定溢油应急计划，国际海事组织也通过了相应的决议。当前我国已处于溢油高风险期。对溢油应急行为而言，海上溢油发生后的最初数小时是最有效的行动时机，否则扩散后很难清除。用无人机对重要海域进行搜索，借助机上的任务设备进行溢油情况监测，是参与控制和清除溢油应急行动是一种有效手段。通过机上任务装备的传感器等设备可对海上污染物漂流和扩散情况监测，不仅能在1000多米的空中确定排污源。为指挥决策提供第一手资料。 3.1.5.航标的巡检航标是航海保障的主要手段，我国沿海有许多重要的灯塔、灯桩位于孤岛之上，点多、线长、分散，交通不便，补给、维护十分困难。利用无人飞机上的任务设备，实现航标的快速巡检，及时有效的报告航标工作状态情况，避免无目的的巡检，可以有效提高航标正常率水平。 3.1.6.海区航道测量利用航空摄影拍摄地面、水面，获取图像信息，经加工、处理和分析，以提取被测对象的空间位置和有关信息的方法，已得到广泛应用，特别是全数字摄影测量方法的应用，使无人飞机进行航空摄影也完全能够满足航空测量的要求。3.1.7.交通流量工程交通流量统计、分析，是水上交通安全监督实行科学管理的一项基础工作，为实行科学管理提供可靠依据，也是一项系统工程。采用航空摄影，再通过计算机运算分析，可为实施安全指数法和制定规划以及为专项研究提供科学依据。3.2国内外无人机发展现状和趋势从国外先进国家的发展经验来看，海事监管呈现3大趋势：装备现代化、监管立体化、信息综合化。监管立体化的要求则必然涉及到航空器，人类对航空器的研究一直在不断的探索，近年来由于无人机具有很多无可比拟的优势，其发展迅速，应用领域也不断扩大，国外发达国家已经成功将无人机应用于海事立体监管工作中。3.2.1 国内外海事机构应用无人机情况2004年初美国海岸警卫队签署了一份价值110亿美元的“海岸警卫队综合系统”合同。美国海岸警卫队采购了91艘舰船，35架固定翼飞机、34架直升机和76架无人直升机。以上数据表明航空器在美国海岸警卫队装备中的比重是相当大的，且无人机的数量超过了有人机的数量。为满足海岸警卫队对垂直起降无人驾驶飞行器的需求，根据美国海岸警卫队的深水计划，采购了两种型号的无人机。一是订购45架贝尔公司研制的鹰眼无人倾转旋翼机，该机起飞重量900公斤，使用升限6000米，续航时间5小时；二是订购了30多架格鲁曼公司的“火力侦察兵”无人直升机（图3-1），该机起飞重量1500公斤，使用升限6100米，续航时间6小时。图3-1火力侦察兵同样，欧洲、日本、印度、韩国、菲律宾等国家的海岸警卫队分别对无人直升机提出了不同数量的需求。我国海事航空装备的发展尚处于初级阶段， 2001年6月，我国海事部门开始租用有人直升机开展空中巡航、立体监管等业务，尚无海事专用的直升机，需要时，只能租借，使用极为不便。无人直升机在我国海事监管应用上还属于国内空白。3.2.2 我国无人机发展现状我国无人机的发展，也主要是随着政治和军事的发展需要不断发展起来的，到目前为止我国已经公开展示50余款军用无人机。主要机型有，攻击机：“战鹰”无人攻击机、“暗剑”无人攻击机、“察打”无人一体攻击机， 攻击侦察机：“成飞全球鹰”攻击侦察机、CH-3攻击侦察机，战略侦察机：“翔龙”高空战略侦察机、“翼龙”无人战略侦察机、“长鹰”战略无人侦察机，战术侦察机：“天翼3”近程侦察无人机、毒蜂II型手抛式无人机、国产云雀微型无人侦察机、扫描鹰微型无人侦察机。 “战鹰”无人攻击机外形酷似美国B-2轰炸机，采用了大量隐形技术。“暗剑”无人攻击机仅从名称上就可以判断采用了隐形技术。无人机的尺寸本身就不到有人机的三分之一，再加上采用了隐形技术，隐身能力就更强。“战鹰”的雷达截面积不到B-2的十分之一，“暗剑”的雷达截面积不到F-22的十分之一，“察打”的雷达截面积也不超过F-22的十分之一。 “翔龙”机（图3-2）采用了当今空气动力研究前沿领域的科技，它采取了罕见的连翼布局，有大展弦比、高升阻比的机翼。这在中国飞机设计史上是一个大胆的突破，具有前翼、后翼两对机翼，并且前后翼相连形成一个菱形的框架。前翼翼根与前机身相连，向后掠并带翼梢小翼；后翼翼根与垂尾上端相连，向前掠并带下反角；后翼翼尖在前翼翼展70%处与前翼呈90连在一起。与常规飞机相比，连翼飞机具有结构结实、抗坠毁能力强、抗颤振能力好、飞行阻力小、航程远等优点。“翔龙”的航程高达7500公里，巡航高度可达18000米，稍逊色于美国最先进的“全球鹰”高空无人侦察机，其巡航速度则略高于“全球鹰。 “翔龙”高空高速无人侦察机全机长14.33米，翼展24.86米，机高5.413米，正常起飞重量6800公斤，任务载荷600公斤，机体寿命暂定为2500Fh。该机巡航高度为18000米20000米，巡航速度大于700公里/小时；作战半径20002500公里，续航时间最大10小时，起飞滑跑距离350米，着陆滑跑距离500米。中国使用这种无人机，从大陆起飞可对直达关岛的西太平洋一线进行侦察。图3-2 翔龙无人侦察机“暗剑”无人机（图3-3），“暗剑”顾名思义一款隐身无人战斗/侦查机。属于飞翼气动布局，采用翼身融合，从全机颜色看，它采用了大量复合材料，或表面涂有吸波材料，外形呈流线形，其空气阻力小，而鸭式布局又可大大改善飞机的操纵性能，此外，鸭翼产生的涡流会对机翼形成有力干扰，能额外增加飞机的总升力。最新的 “暗剑5”新型无人机已更贴近战争现实要求，他具备了超音速、超高机动性能和低可探测性，隐身性能可以躲避世界先进雷达的侦测，主要用于未来对空作战。图3-3暗箭无人作战飞机 西方媒体评述:如果中国采用多机协同作战模式能够对F-22和B-2 形成“先敌发现、先敌进攻、先敌摧毁”的优势。中国无人机技术，尤其是在军事上的应用，当前已处于世界先进行列。3.2.3 无人机测控技术现状及发展趋势以美国与以色列为代表的国外无人机测控技术现状及发展趋势可归纳成以下几方面。在数据链信道综合方面，普遍采用跟踪定位、遥测、遥控和信息传输的“四合一”统一载波体制，信道综合程度高。在任务视频信息传输方面，采用视频图像数字化压缩传输技术，便于减小传输带宽与采用加密抗干扰技术；在数据链抗干扰方面，已普遍采用卷积、RS、交织等抗干扰编码，以及直接序列扩频技术；在大速率超视距通信方面，以美军的“TCDL”无人机战术通用数据链为例，已达到遥控上行200kbps，遥测下行最大40Mbps的通信速率，通过采用空中中继及卫星通信技术，数据链的通信距离可扩展到2000km。近几年，国内无人机研发大大推动了无人机测控技术的发展。中电集团54所、中航工业615所等先后推出了遥控、遥测信息传输系统，频域覆盖了S、C和Ku频段。为了满足无人机发展的需要，瞄准美国TCDL水平的测控信息传输系统，已在一些研究所开展研究。这将为我国无人直升机和无人固定翼飞机的发展提供有力的支持。随着各种新型无人机的不断出现与广泛应用，对无人机测控技术发展也提出了更高的要求，国内外无人机测控系统发展趋势表现为四大方面：一是加强高速宽带数据传输能力；二是更强的数据抗干扰、抗多径传输技术；三是多机控制技术，实现一站多机控制能力；四是测控系统标准化与通用化。3.2.4 无人机任务设备发展情况在飞行器的头部或下部，人们常常可以看到一个转动的凸出物体，它就是飞行器赖以环视四周、感知态势的“眼睛”机载传感器光电稳定转塔。稳定转塔被广泛装备在固定翼飞机、直升机和无人机上，得到世界各国军方、警方的重视，安装了稳定转塔的飞行器被应用于军事方面的空中侦察、战场态势感应、目标搜寻与定位、精确打击等多个领域，也可以在执行掩护任务时提供路径侦察。警用领域可以用在城市安全保卫，对地面犯罪人员及车辆的跟踪，引导地面警力抓捕罪犯；通过巡逻提供额外的安全保障。另外该设备还有广阔的民间用途，可广泛用于通讯、气象、灾害监测、农业、地质、交通、边境监控等多个领域。目前无人机转塔技术以美国为领先，目前美国典型的无人机转塔系统 有以下几种：Ultra 8500 XR转塔 该型转塔由美国FLIR公司研制，已装备美军“影子400”和“影子600”无人机。它的直径只有229厘米、高343厘米、重131千克，是世界同级别转塔中重量最轻、体积最小的。传感器系统包括红外热像仪，采用320240阵元的高敏感中波红外焦平面阵列，用于昼间侦察、监视的高敏感相机，采用变焦设计，便于切换观察目标的概貌和细节。 FLIR公司还生产目前最小的商用红外热成像仪Thermo Vision Micron。其体积约342368465厘米，除镜头外的重量不足120克，功率不到15瓦。该热像仪的镜头有11、18、30毫米三种焦距，分别提供4030、2519、1511的视场。这种热成像仪主要用于手掷式无人机，例如美国陆军的“大乌鸦”和海军陆战队的“龙眼”。它也是目前世界上销量最大的红外成像仪。 Safire系列转塔 StarSafire系列转塔也由FLIR公司研制。其中StarSafire型被美国海岸警卫队选定为标准转塔，配备“鹰眼”无人机。它直径381厘米，传感器包括红外相机、彩色变焦相机、高分辨彩色侦察相机(能穿透薄雾)、激光照射装置、激光测距仪。其中红外成像器件是640480阵元的大型中波红外焦平面阵列，能产生相当清晰的红外图像。热成像仪有4种视场：视场范围25的宽视场、54的中视场、14的窄视场以及14的超窄视场。彩色昼用相机也可以提供宽、中、窄三种视场。彩色侦察相机除了中视场和超窄视场外，还有用于超长距离侦察的029极窄视场。需要指出的是，镜头视场的选择涉及到画面范围和目标放大倍率的关系。视场越窄，目标的放大倍率越高，反之，视场越宽，涵盖的范围越广，但无法看清目标的细节。 BriteStar转塔体形稍大，直径为406厘米、重5443千克，目前主要配用美国海军“火力侦察兵”无人直升机。该转塔内除安装Satire型转塔配备的可见光红外传感器、激光测距及照射系统外，还配备了为激光制导武器提供引导的激光目标指示系统。转塔内置有瞄准模块，可以使成像仪和光电相机自动瞄准激光指示器的照射点，保证两类传感器动作协调一致，便于控制人员在不同频谱图像间快速切换。 Safire系列的最新成员是StarSafire HD。它是第一种全数字高清稳像式机载传感器转塔，使用焦距1500毫米的镜头：所有传感器生成的图像都是全数字式的，避免了模数转换对分辨率造成的损失：高带宽的数字视频传输确保所有的场景细节能完整地从传感器传回平台：转塔内置7套成像传感器或激光传感器，只通过一根光纤就可实现控制。美国陆军已将Safire HD和Star Safire转塔系统用于“快速浮空器初始部署”(RAID)计划。该计划为小型系留式气球配备高性能传感器，在约100米高度实施监视、预警，为部署在伊拉克和阿富汗的美军提供警戒保护。 MX系列转塔 MX系列转塔由美国l3通讯公司WESCAM分公司生产。它最初用于各 种有人驾驶飞机，如用于美国海军P-3C海上巡逻机和海岸警卫队C-130侦察机的MX-20转塔；用于海岸警卫队HU-25“猎鹰”飞机、形体较小的MX-15转塔。经过进一步改进后，MX-15转塔配备了通用原子航空系统公司生产的“蚊式”改进型无人机，在伊拉克使用了1年半。传感器系统包括彩色变焦相机、配备超长焦距镜头的彩色或单色侦察相机、红外变焦相机、激光测距仪、激光照射装置。其中红外摄像机有宽、中、窄、超窄4种视场，彩色变焦相机有宽、中、窄3种视场：而利用超长焦的侦察相机，可以观测目标的细节。 WESCAM还在MX-15基础上研制了MX-15D，将用于引导激光制导武器的激光目标指示系统整合进转塔。该公司称，MX-15D型是直径15英寸(381厘米)级转塔中，光电红外识别距离最远的。还有形体更紧凑的MX-12型转塔，直径305厘米、重量24千克，可根据需要在三级红外变焦相机、彩色变焦相机、高倍率侦察相机、激光测距仪、激光照射装置中任选4种。为了拍摄清晰的图像、对目标精确定位，就要避免传感器的抖动、消除无人机飞行对传感器成像的影响，否则再长焦距的镜头、再高分辨率的成像元件也只能得到模糊的影像。为此，MX系列所有型号转塔的万向节中都置有由固态光纤陀螺和加速度计组成的IMU，用以精确测定平台的姿态、形成控制信号，使转塔传感器始终稳定指向目标。 MIS系列转塔 “多谱目标获取系统”(MTS)转塔由美国雷声公司研制，主要用于美国空军的“捕食者”及飞行性能更强的“捕食者B”无人机。MTSA转塔用于配备“捕食者”，直径为432厘米，整合有光电红外传感器和激光指示系统。用于配备“捕食者B”的MTSB转塔比A型更重、传感器探测距离更远，直径539厘米、重量1035千克。共设置有7种视场，其中2个超窄视场(008011)、1个窄视场、3个中视场和1个宽视场(3545)。在超窄视场(最高光学倍率)时，红外相机和光电相机分别有2倍、4倍的电子变焦比，以进一步放大图像。 MTS系列转塔与MX系列转塔一样，也安置有IMU单元。MTS系列转塔最突出的技术特点是把图像融合能力作为标准配置，雷声公司对此进行了10多年的研究。系统把拍摄的30万像素(640480)红外图像和可见光图像进行信噪比分析，然后选择两幅图像中最清晰的像素叠加生成一幅图像，处理过程完全自动化。雷声公司还将进一步改进MTS转塔，包括提高光电红外系统的分辨率和清晰度、研制可包含更多细节的短波相机、采用体积更小的二极管泵浦激光器、开发压缩视频格式等方面，以提高转塔系统的性能，使信息传输更快、占用带宽更小。 近年来，随着国内无人机技术发展，配套的任务设备发展也是取得了长足的进步，国内已经有相关科研单位可提供技术成熟的稳定转塔产。3.3 无人飞机应用于我国海事监管的可行性3.3.1 海事监管业务的可达性对照海事监管业务需求，我们发现几乎所有的海事动态监管业务需求都是将无人机作为一个飞行平台，通过平台上的任务装备将现场信息，通过存储、分析、传输等方式提交给地面指挥中心，进行处理，而收集信息的主要任务装备是光电监视跟踪系统，上面的分析我们知道，目前国内这方面的装备已经具有成熟的配套产品可供选择。3.3.2 无人机平台的可获性正如前述，依托军事应用，我国无人机技术已跻身于国际先进行列，国内研制的现已公布的50多型应用于军事的无人机中的大部分侦查机大多能满足海事动态监管的需要，只是应用于军事目的的无人机平台大部分价格昂贵。近年来很多科研机构和相关的民营企业看到了无人机广阔的发展应用前景，纷纷投入资金研制民用的无人机及其相关配套的产品。且技术日趋完善。3.3.3 测控技术的可靠性近年来我国航天工程取得了举世瞩目的成就，我国的航天遥测遥控技术已经达到世界一流水平，得益于航天技术的发展，无人机的遥测遥控技术日趋完善，国内中电集团54所、中航工业615所、南京航空航天大学等单位先后推出了成熟的无人机遥测遥控系统和信息传输系统，广泛应用于军事和民用。3.3.4 系统的安全可靠性和便利性无人机系统，由于飞行平台上没有人，相对有人机而言，飞机故障导致的事故最多是一架无人机无法回收，而不会出现人员伤亡的问题，同时随着技术发展，无人机应急返航功能的完善，无人机的回收率也越来越高，其安全可靠是值得信赖的。另外无人机无需专业的飞机驾驶员，其体积小，重量轻，系统与有人机相比简单的多，对维护使用相对来说便利的多，且无人机不需要专用的场地、跑道，系统可以用一辆面包车装载运输，随时随地可以起飞。3.3.5 国内外大量应用的实践性无人机在军事上的应用不用细说了，美、日、韩和欧洲不少国家早已经将无人机应用于海事监管工作中，我国虽然在海事监管上的应用还处于空白阶段，但是在电网巡查、管道巡视、森林防火等领域已有成功应用。综上所述，从海事监管业务的可达性、无人机平台的可获性、系统的安全可靠性、便利性、以及国内外大量的应用情况，结合我国海事监管的特点和我国无人机发展状况，当前将国产的无人机作为海事监管的手段之一是可行的。第四章 XX海事局辖区现状分析4.1XX海事局管理辖区范围中华人民共和国XX海事局成立于1999年6月18日,是交通运输部直属正局级机构。XX海事局在XX市沿海海域和港口行使中华人民共和国海上交通安全法、中华人民共和国海洋环境保护法、中华人民共和国船舶和海上设施检验条例以及中华人民共和国航标条例等法律、法规赋予的行政执法权；统一监督XX市沿海、沿长江口水域和XX港区水域内水上交通安全、防止船舶污染；负责华东八省二市的船员考试、发证工作；负责江苏、浙江、XX地区的船舶和海上设施检验管理；负责东海海区沿海航标管理、港口航道测绘等管理工作。目前设有21个机关处室，下辖19个处级基层单位。4.1.1 海事管辖范围 1、北界线：自岸边330000N纬度向东延伸。南界线：A：304132N/1211600E（XX市与浙江省的陆域交界处）B：303255N/1211600EC：303303N/1212130ED：302849N/1214230EE：303200N/1221600EF：303200N/1222030EG：303040N/1222736EH：302800N/1222736EI：302800N/1223248EJ：303123N/1223248EK：303520N/1221254EL：304420N/1221658EM: 北鼎星岛北端N: 花鸟山北端O: 海礁北端上述各点顺序连接，再从海礁北端向正东延伸联线。2、牛棚港高压线（1211430E）经度下游的北支水道。3、崇明岛附近长江干线主航道右侧标以北的水域。4、长江干线浏河口下游。5、绿华山锚地、金山航道、金山锚地及330000N纬度线以北附近的海上石油平台与相关船舶的管理。6、大小洋山附近海域。7、黄浦江至闵行发电厂。 船报范围：其他国家领海和内水以外的北纬9以北，东经130以西的海域。 搜救范围：3040N33N之间的海域。 航海保障及航行警告范围：2334N3500N。（福建东山湾至江苏连云港）。图4-1 XX海事局辖区示意图4.2 XX海事局管辖海域特点4.2.1 XX海事局管辖水域交通繁忙XX海事局辖区内水域，特别是长江口水域，是我国南北海上主要通道和长江干线的交汇处，运输繁忙，船舶交通密集，大型化趋势明显。XX港09年货物吞吐量达到5.9亿吨，已连续5年居世界第一；集装箱吞吐量达到2,500万标准箱，连续3年居世界第二，有望不久晋升为世界第一集装箱港。2009年进出XX港船艇数量达到1350389艘次，其中包括进出XX口岸的国际航行船舶38116艘次；进出XX港的沿海海船98982艘次。另外，危险品运输活跃，海上客运量大，危险品、污染物及水上人命事故风险大。随着长三角地区经济高速发展，XX港及附近海区危险品运输十分频繁，途经XX港及附近海区危险品船舶不断增加，仅2009年进出XX港的各类油船达47871艘次；尤其近几年，进出XX港的化学品船和液化气船的数量每年以两位数增长幅度增加，再加XX上客运量多，海事安全监管形势严峻。近几年来，尽管XX海事局利用VTS、CCTV、AIS等现代化监管手段，全天候对船舶加强预控性管理，并建立突发事故应急预案，减少了事故发生率，但由于VTS、CCTV监管范围有限，在离基站稍远处就无法实现视频监控，AIS的监管功能也十分有限。在恶劣海况条件下，由于巡航救助船难于出航或者难于在短时间内到达现场，故XX港及附近水域，水上监管的手段亟待增加能力亟待提高。4.2.2 长江口水域及东海海区气候条件复杂东海海区风情季节变化明显，据统计，大风较多的月份为1月、12月、9月。全年7