陈树鹏
潮州市海洋预报预警中心
摘要：随着我国海洋观测事业的不断发展，各类海洋观测技术不断研发。在当下阶段的海洋观测技术中，无人机海洋观测系统集成技术是主要的应用技术体系。通过无人机海洋观测系统集成技术应用，能够有效提升海洋观测工作的效率和质量，为我国海洋观测事业的发展提供保障。本文对当前无人机海洋观测系统集成技术的结构组成进行分析，提出其应用价值。
关键词：无人机；海洋观测；系统集成技术
近年来我国海上科技事业的不断发展，对海洋资源开发以及海洋预报预警工作的重视程度不断提升，为海洋观测事业的发展奠定了基矗随着我国科技体系的不断进步，无人机海洋观测技术逐渐成为了当前海洋观测的重要方式，无人机海洋观测系统集成技术也成为了当下海洋预报预警工作中主要的技术体系，为我国海洋观测事业发展提供了巨大推动力。
一、无人机海洋观测系统集成技术对海洋预报预警的重要性
随着我国海洋事业的不断发展，为我国经济事业发展提供了巨大助力，海洋资源开发利用、对海洋生态开展生态保护以及海洋权益维护等等过程中，都离不开海洋观测事业的开展。尤其是在海洋预报预警事业工作之中，海洋观测更是其工作开展的基础所在。海洋预报预警是我国海洋减灾事业的重要组成部分，其主要工作内容是通过对海洋情况进行观测，对海洋灾害以及海浪情况进行及时的预报预警，降低海洋灾害影响的同时，开展相应海洋灾害预防工作，避免海洋灾害发生[1]。与此同时，海洋预报预警工作对于海上事业的开展也具有重要的意义，通过对海洋状况的预报预警，给予海上作业单位以灾害预警，避免因为海洋灾害给海上作业单位造成经济损失。在传统的海洋观测工作中，主要的观测方式是以遥感技术进行海洋观测的，随着我国无人机遥感技术不断发展，无人机海洋观测系统逐渐应用于海洋观测事业[2]。在海洋预报预警工作中，通过无人机海洋观测系统集成技术，能够有效提升海洋观测数据的精准性，为海洋预报预警提供精准的观测数据支撑，并起而通过无人机海洋观测系统集成技术，能够对海洋观测数据进行详细的分析，对各种海洋异常情况进行精确预测，为海洋预报预警工作质量的提升提供了技术体系支持。与此同时，无人机海洋观测系统集成技术能够有效提升海洋观测工作的质量和效率，实现了对海洋预报预警工作中海洋观测流程的优化，节约了海洋观测时间，为海洋预报预警工作的效率提升提供了巨大助力。
二、无人机海洋观测系统的发展背景
无人机海洋观测系统是以无人机遥感技术的发展为核心技术应用的，随着我国无人机遥感技术的不断发展，并且逐渐在观测技术领域应用，取得了优质的观测应用效果，无人机海洋观测系统逐渐兴起，为海洋观测事业的发展提供了技术支持。无人机最早出现与1917年，是以军事领域应用为主的军事技术体系。随着科学技术的不断发展，无人机技术与遥感技术逐渐融合，形成了新的遥感监测技术体系，无人机遥感技术体系是以计算机技术应用、通讯技术应用以及传感技术应用共同实现无人机遥感监测的[3]。近年来，随着我国科技的不断发展，各类高性能传感器不断面世，给无人机遥感技术的发展与应用奠定了基矗随着近年来我国海洋观测事业的不断发展，人们逐渐开始尝试无人机海洋观测，经过实践应用证明，无人机海洋观测系统对海洋观测的效果更好，观测数据更加精准，并且观测数据的处理能力以及数据分析能力也更加优异，大大推动了我国海洋观测事业的发展。尤其是在海洋观测事业中的海洋预警预报工作之中，无人机海洋观测系统更是发挥了巨大作用。海洋预报预警直接关系到了海洋事业以及各类海洋灾害的预防工作开展，对于海洋观测数据的要求更高，传统的海洋观测技术很难满足海洋预报预警工作的观测数据要求。而通过无人机海洋观测系统集成技术逐渐在海洋观测事业中应用，为海洋预报预警工作的效率和质量提升更是提供了巨大帮助。目前阶段，无人机海洋观测系统集成技术已经成为了海洋预报预警工作中重要的海洋观测组成方式，为海洋预报预警工作的开展提供了精准的海洋观测数据支撑。与此同时，无人机海洋观测系统集成技术在海洋观测中的应用，也为我国海洋资源开发以及海上运输事业的开展提供了巨大帮助，为我国数字海洋空间数据基础构建提供了帮助，更是对海洋生态环境保护以及我国海洋权益维护提供了重要的观测技术支持。
三、无人机海洋观测系统的结构组成
无人机海洋观测系统的结构主要分为三个部分，一是无人机飞行平台；二是海洋观测荷载，三是无人机海洋观测数据处理系统。通过三个结构的共同功能发挥，实现了无人机海洋观测系统精准的海洋观测功能，并提升了海洋观测数据的分析速度。无人机海洋观测系统的每一个结构组成部分都有着不同的功能性，如下图所示：
首先，无人机飞行平台。无人机海洋观测系统中，无人机飞行平台是基础结构组成部分，指的就是无人机设备已经进行起落时需要的支持设备等。在我国无人机海洋观测系统中，常用的无人机飞行平台就是Z-5系列的无人直升机，其性能较为符合海洋观测工作的要求，观测飞行速度能够达到120km/h，最高时速能够达到180 km/h，并且续航时间能够达到4-6小时，能够为海洋预报预警工作需要的海洋观测提供优质的海洋观测服务。并且现常用于海洋观测的Z-5无人机的起飞重量达到了450kg，能够携带多种海洋观测荷载设备，为海洋观测人物的完成提供保障。
其次，海洋观测荷载。在不同的海洋观测任务中，需要采用不同的海洋观测荷载进行海洋观测任务。例如，在进行海洋观测目标移动以及海岛状况监测时，就需要应用SAR荷载以及光学摄像机共同构成的海洋观测荷载系统，以保证对观测目标情况的精准观测。而对海洋动力体系以及动力环境状况进行无人机观测时，在采用SAR荷载时，就要配合激光测风雷达来进行海洋观测。而在海洋预报预警工作中，主要是对海气边界层进行观测，以对海洋状况以及海洋气候状况进行观测，主要的观测荷载就是激光测风雷达以及海洋温湿度检测仪，通过这两种设备体系共同构成海洋观测荷载，在无人机海洋观测中建立多传感器的观测系统，实现对海洋气候状况、陆地气候状况的集中化海洋观测，并对观测数据进行采集，为无人机海洋观测系统的功能发挥提供保障。
再次，无人机海洋观测数据处理系统。无人机海洋观测数据处理系统是无人机海洋观测系统集成技术的核心技术系统，是为了满足无人机海洋观测系统中对无人机多传感器所传递的海洋观测信息数据进行分析、组合以及集成管理的功能性系统，是实现无人机海洋观测系统集成技术的集成所在。在其系统中，主要包含了四个部分：一是传感器监测系统。主要是实现对无人机海洋观测传感器的无间断监视，并对无人机传感器海洋观测中的数据进行读取处理，实现操作人员对无人机观测传感器的远程控制。二是数据管理系统。主要是对无人机海洋观测中所读取的数据进行管理，并通过预处理的形式，试下对数据的格式转化，为海洋观测数据的进一步处理完成前期预处理工作，并构建数据储存信息模块，实现海洋观测数据储存。三是荷载数据引擎。其主要功能就是对无人机海洋观测中所产生的观测数据进行可视化处理并将之显示而出，为海洋预报预警工作提供实时的可视化数据。四是三维视景仿真系统。是将无人机海洋观测的实时情况进行三维仿真视觉景观的虚拟构建，对海洋情况以及环境进行三维仿真模拟，实现技术人员对海洋观测情况的直观观察。
四、无人机海洋观测系统集成技术
无人机海洋观测系统集成技术主要是对两个方面的集成管理，一是无人机任务荷载集成；二是数据处理系统集成，通过这两个方面的集成技术处理，提升无人机海洋观测的质量。
首先，无人机任务荷载集成。在无人机任务荷载集成中，主要包含了无人机的电气集成和无人机任务荷载的结构集成。在无人机电气集成之中，主要的集成技术应用点是地面链路集成以及机载链路设备集成。在无人机进行海洋观测时，需要通过技术人员对无人机进行飞行指令和观测任务指令的下达，而指令下达的基础就是地面链路以及机载链路设备之间的指令编码传递的功劳。通过对地面链路和机载链路设备的集成，能够提升指令传达速度，提升无人机海洋观测系统的工作效率和质量。
其次，数据处理系统集成。无人机海洋观测中，数据处理系统较为复杂，其结构示意图如下所示：
因此，在数据处理系统的集成技术应用中，主要的集成对象就是对数据处理系统中的硬件设备进行集成，以保证数据处理系统的功能性得以正常发挥。在无人机海洋观测数据处理系统中，硬件设备包括网络交换机、数据集成工作站以及数据观测显示器等等，通过种种硬件设备，实现对无人机海洋观测数据的分析与处理，并将无人机在海洋观测中荷载驱动层的观测画面进行时时传递，通过处理系统的逻辑处理层进行数据预处理，并对数据进行储存，然后由系统的界面交换层进行数据管理，为海洋预报预警工作提供精准的海洋观测数据支持[4]。
五、结束语
通过上文分析可以了解到我国无人机海洋观测系统集成技术的发展，为我国海洋预报预警工作提供了更加精准的海洋观测信息数据支持，加快了海洋预报预警事业的发展。
参考文献：
[1] 王军锋, 邓豪, 魏育成,等. 无人机海洋观测系统集成技术研究[J]. 舰船科学技术, 2017, 39(9):157-162.
[2] 徐栋, 杨敏, 王新胜, et al. 无人机组网技术在海洋观测中的应用研究[J]. 海洋科学, 2018, 42(1):45-51.
[3] 闫朝星, 付林罡, 郑雪峰,等. 基于无人机自组网的空海一体化组网观测技术[J]. 海洋科学, 2018, 42(1):21-27.
[4] 胡青. 无人机遥感海洋监测应用探讨[J]. 环境与发展, 2017, 29(7):117-117.
论文作者:陈树鹏
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第22期
论文发表时间:2019/11/27
标签：海洋论文; 无人机论文; 技术论文; 荷载论文; 数据论文; 系统集成论文; 系统论文; 《中国西部科技》2019年第22期论文;