|
( m: r( ]: S' E. W- n3 x; T 在海陆空三类载运工具中，飞机运输速度快，时效性高，适合运输贵重物资；汽车运输具有门到门的优势，装卸货方便；船舶载货量大，速度低，适合装载对时间要求较低的货物设备长时间航行。
8 Z: ?' s' [) q 无人（智能）驾驶在海陆空的应用也是如此，目前无人机搭载着接近售价一半的摄像机实行航拍，无人车在矿山港口装卸货运输，无人船载着各种仪器在各种水域中环保测绘。本章将对无人船的技术路线进行盘点。
( ]7 w/ j9 R' N5 d6 q 各领域搭载设备) }5 d7 _# O; j
环保水文
, k2 {0 Y! x D T# t* ] V) n 华测：华微6号宣传片目前各个厂家在环保水文领域船舶长度主要在1米到1.8米之间，搭载设备有水质检测仪，ADCP，侧扫声呐，单波束和多波束等。
8 u' |( `. @' F) T. V$ w 海洋测绘. f7 q; [ N8 B- l+ Z+ ~
云洲：M40P面向海洋测绘的产品，相比于环保测绘在内河使用的场景，需要抵受较大的风浪，所以产品船长多大于4米。从公开的产品图片可以看到，船舶有更平展的甲板空间用来布放设备，艏部有舱室布置仪器，后部有升降装置用来升降入水设备。船舶能够搭载的设备包括但不限于环保水文中用到的设备。海洋测绘无人船常由大船吊放回收，所以产品需要预留挂钩。
. T4 v/ c) z x8 b3 X% d 安防救援
6 _7 z. K7 u& p0 i 云洲：瞭望者相比于环保水文和海洋测绘，安防系列无人船不需要入水设备，对船舶速度要求较高，所以船舶普遍配备大马力挂机。此外，执法人员需要现场调查，所以预留了有人驾驶的空间和设备。船舶配备了较强的感知设备：导航雷达，激光雷达，光电吊舱，喇叭和AIS等设备，方便操作者在岸基实时获得无人船周围水域信息。
/ N" m, D5 M( z2 C6 L/ S 无人船实现技术路线 A' H; k+ S6 u, Q
船体
9 {% ~) h3 b* F 备注：以下数据来自官网部分产品参数，数据不具备普遍性。 产品类型环保水文海洋测绘安防救援船长(米)1~1.8米大于4米＞4米材质碳纤维为主铝合金为主碳纤维 玻璃钢为主工作海况2级2级4级船型三体船双体船为主单体船吃水(米)0.1米0.4米0.6米由上表可以看出： 环保水文产品尺寸小，材质较轻，易于人工搬放。三体船可以让小巧的船体由较好地抗风浪能力，能够保障船体位姿稳定，循线精准航行。吃水较浅也让无人船能更好的达到浅滩，保证测绘无死角覆盖；
- f7 F/ I3 p/ v& o* \& U# t 海洋测绘产品需要大尺寸船体抵抗风浪。铝合金材质有较好地抗海水腐蚀效果。双体船设计结合两个挂机具有较好地操控性能，同时可以保障位姿的稳定； 4 O3 J% F$ s) q( |
安放救援产品需要有/无人驾驶，所以留有驾驶员乘坐空间，产品注重恶劣海况下的高速航行，所以多采用轻型材质，单体船设计。 . | O; `, }' @: E* ?7 q1 B
动力产品类型环保水文海洋测绘安防救援动力类型电动柴油或汽油柴油或汽油最大速度8m/s3m/s19m/s续航时间6h@2m/s8h@3m/s6h@19m/s推进形式喷泵为主螺旋桨为主螺旋桨，喷泵皆有由上表可以看出：
' u9 g7 w: x6 U9 j 环保水文产品风浪较小，续航要求较低，工作环境对环保要求较高，所以采用电力驱动。小巧的船体加上电力驱动可以让船舶速度达到很快的水平。工作环境需要防止水草缠绕，所以多采用喷泵推进或涵道式螺旋桨推进； ) S$ j/ \- \% s4 X4 F) ?
海洋测绘产品对速度要求较低，续航时间要求较长，产品工作在远离陆地的海域，对产品的可靠性要求较高，所以产品多采用燃油驱动。海洋作业需要长时间经济航速作业，所以适用螺旋桨；
% T& X o: }& Y; d' G 安放救援产品需要有/无人驾驶，所以留有驾驶员乘坐空间，产品注重恶劣海况下的高速航行，所以多采用轻型材质，单体船设计。为防水槽缠绕选择喷泵或追求经济型选择螺旋桨都是不错的选择。
; Q' \4 \4 P/ g) c J' A, j. K 通信
8 u0 M- ^) E4 b7 u) b) H 以华测的无人船为例： 通信类型基站通信标配电台&网络&CORS数据通信4G&网桥&电台遥控通信2.4GHz电台&4G&网桥遥控距离智能遥控2公里、4G无限制（视网络情况）和网桥2公里基站通信中使用到了CORS提升定位精度，可以更好地服务测绘； + D! n+ A4 z( U. M5 r: O$ s" I; I
数据通信包含文字和视频信息，所需的频率较高，带宽较大，所以选用4G通信；
' m6 A, Z5 ?* Z1 C( k* f 遥控的指令无外乎前后左右和推力功率控制，用2.4G即可满足；
9 b# K" Z' W- q2 A0 v 遥控距离过远有失控风险，所以受使用环境限制范围。
0 C6 @+ u, c- t7 R+ c% I 需要注意的是，现实使用中通信限制了使用的的上限，无人船工作水域大多人眼稀少，缺少电信商的信号覆盖，卫星通信流量费昂贵且有延迟。大部分情况使用者需要自己架设基站，非常的不方便。网络的带宽也常常难以满足视频实时传输的需求，目前是制约无人船发展的主要痛点。
7 g6 Z& N; ]; y: j& y; o 某型无人机通信用八木天线：指向信号增益强定位
6 k# p2 U$ x0 v' D$ p) B. s+ P 船舶的定位并没有任何的挑战性，开阔的天空有足够多的卫星可供定位。目前支持的GNSS有中国的BDS B1/B2、美国的GPS L1/L2、俄罗斯的GLONASS L1/L2、欧洲的Galileo E1/E5、星基增强SBAS和日本的QZSS。按照笔者的经验，有＞15颗，高度角＞5°的可见卫星就足以满足精度需求了，船舶定位仅需要在穿过桥洞时需要惯导辅助定位或采取紧耦合策略。 ' ^; s! [% E$ @% Q A/ @
需要注意的是水文测绘中，对船舶的姿态信息要求较高，所以小船们必须提供可靠的方向信息。磁罗经虽然能够提供方向，但受周围磁场，磁差和自身误差等影响非常不可靠。采用DGNSS或RTK虽然可以提供精确的位置点，但两点才能成一线，工程师们需要采用短基线双天线策略提供航向，目前1.2米的船航向精度达到了0.2°。 & l, q5 M% l+ O! w
& I. \, s5 _4 M! h5 b" v) G, a/ }" \# i: N. i( o3 S0 ^
, T r+ c* f: k+ Q% u" l2 A9 {0 C
* e0 a2 h1 I1 T% j& ]5 d | 
