我国有海监、海事、渔政、海关、公安边防海警部队五支执法力量，呈现出多头管理、职能交叉的特点。其中，海监的主要职能是依照有关法律和规定，对国家管辖海域（包括海岸带）实施巡航监视，查处侵犯海洋权益、违法使用海域、损害海洋环境与资源、破坏海上设施、扰乱海上秩序等违法违规行为，并根据委托或授权进行其他海上执法工作；海事局主要负责国家水上安全监督和防止船舶污染、船舶及海上设施检验、海上安全救生等职能；渔政的任务主要为渔业保护和渔业执法；海关是以缉私为主要任务；公安边防海警部队的主要任务是维护中国管辖海域的治安秩序，也是中国海上执法机构中最为准军事化的力量，隶属公安部边防管理局管辖。相应的，这五支执法力量均有其直属的执法船艇。

在敏感水域进行各种水文、气象、水下地貌等信息调查，海洋调查、海洋测绘、勘测和安防等海上作业既危险又有不确定性，这时无人系统就派上用场了。实时数据的获得能力，将为重要海洋调查工作提供有效的数据支撑。目前，无人艇可应用于海底地形测量、航道测量、海事搜救等领域。无人艇一般具备极高的航行稳定性，可以搭载多种海洋探索设备进行协同工作。如今国内的无人艇可设定遥控、半自主、全自主三种航行工作模式，能够在4级海况环境下正常运行。动力方式为油电混合，在纯电工作模式下还具备红外隐身能力。近年来，以无人艇船为代表的智能船舶还在环境监测、区域巡航等领域频频“抛头露面”，相关的国内外研究成果也是层出不穷。

红外搜索跟踪传感器成为关键设备

红外搜索跟踪系统是多传感器系统中的一个设备，可以解决及时探测/跟踪/分辨低信噪（和杂波）比空中目标的技术难题。红外搜索跟踪系统是一种被动红外跟踪系统，可通过三角测量法，并结合激光测距机获得距离信息。因此，红外搜索跟踪系统可作为战场决策的工具，但是，它们成本很高，不仅表现在资源方面，而且因为它们在诸如海岸作战中存在战术不确定性和局限。然而，先进红外搜索跟踪技术在不断发展，包括将其它多个传感器（如光学目标指示器、雷达、激光测距机/指示器以及陆基红外搜索跟踪和前视红外组件）的信息进行融合，并结合可靠的实时数据链及决策和导航辅助功能。FLIR 船载红外成像仪光电系统，专为海事应用而设计，能适应海上各种恶劣天气，实现各种观察搜索和监视取证Flir。

在法律法规层面，相关的研究工作也已提上议事日程。今年2月，美国、挪威、丹麦等9个IMO成员国向海上安全委员会提交了在无人船领域确定立法范围的方案。此外，美国、英国等国已启动无人船的国内立法程序。

在国内，我国正在全面推进的“互联网+”“中国制造2025”“智慧交通”等战略规划明确提出了“提高船舶智能化水平，培育智能船舶等战略性新兴产业，提升水上交通运输数字化、网络化、智能化水平”的发展方向和工作要求。战略路径清晰，我国船舶工业届推进船舶数字化、智能化步伐正加速……

无人艇用光电系统的解决方案主推产品： FLIR M系列

光电和红外现在或多或少地绑定在一起，光电传感器提供昼间观察能力，红外提供昼夜观察能力，但光电传感器的观测范围更广。未来我们需要更好的传感器及传感器融合技术和辅助目标识别技术，我们需要分辨率更高、防区外距离更远传感器，这就要求更大更好的焦平面阵列。

红外热成像光电系统 

FLIR提供的红外热像产品，区别于普通的热成像光电系统和光学设备，它具有以下特性。

FLIR热像海事陀螺稳像系统；FLIR热像视频跟踪系统；带有雷达与视频联动功能；搭配成套船用计算机、海事信息处理软件平台，且本系统既能实现自动控制，也能实现手动控制；FLIR红外热像制冷系列观察10KM ，红外热像非制冷系列观察3KM；FLIR的产品,既能前端控制，也能后端控制，还可设置控制优先级别；既能纵向传递信息，也能实现网络信息共享；实现对监控区域全天候侦察监视，及时可靠，形象直观地获取海域、低空异常情况等要求。

高端的光电系统与雷达联动实现了雷达目标信号与光学图像相联动的远程监控，将大大提高目标搜索和跟踪的速度和精度，提高了对海侦察情报效益。由于该系统还可远程传输和控制，因此可广泛的应用于海上搜救，环保监测等环境极其恶劣的重要场所。

海军实验性态势感知系统（SAWS），包括两个放置在航空母舰舰头和舰尾的光电红外传感器，能提供360°监视能力

军用光电红外传感器技术的发展趋势是传感器融合，多种类型的传感器融合及建立相对数据提供产品的软件是长远发展的关键。它和传感器一样成本高昂，解析更多数据需要缩减原始数据与实用信息之间的时间。

方案需求分析

在技术上无人艇相对于无人机的技术难度更大：

海况比空中更复杂。空中主要考虑空气动力学，而无人船面对的则是水，流体不仅要面对推力，更要面对各种涌动。因此，流体的建模非常复杂，而且现在一直做的都不是特别好，这是目前行业性的难题。

海上的障碍物更多。无人机空中飞行的障碍物是相对较少的，而水面行驶则要面临包括岛礁以及其他船只等各种障碍物。

无人机一般风过大时便不能起降了，但无人船则要求承受更大的风浪，无人船除了生命保障系统外，其他系统跟有人船的要求都是一样的。这些都意味着无人船的避障相比无人机会难更多。

“船在海上的姿态会有 3 个自由度的运动，俯仰、偏航和滚动。所以，控制系统是无人船的核心也是难点。”张海波表示。

据了解，控制的基本过程主要有三步，首先是输入，通过各种传感器找到无人船的状态，并比较这个状态跟理论状态有没有偏差，然后通过设定的控制规律修正这个偏差，之后再测量输入，循环往复。张海波介绍其中便涉及到 3 个技术难点：

问题一，为了更全面地了解无人船周边的情况，可能会用到各种传感器，包括雷达、摄像头、声呐等等，但问题就在于如何融合这些传感器所采集的数据。张海波表示，在实验室环境中这个问题已经基本解决了，但到了产品化方面还是有些困难。

问题二，对无人船而言制导也是一个难点，知道了无人船的状态，但怎么修正？其实即使是对于稍微简单的空气，由于温度等因素，人类也是很难做出一个标准方程的，因此需要进行大量的风洞试验，而流体则更复杂，需要做类似风洞试验的实地测试。而且，即使是通过了这个试验，其与真实海况也还是不一样的。

问题三，如何执行制导方案？由于惯性，船制动和倒车的滞后是很长的，如何操作船上的舵之类的设备也是一个问题。

方案原理分析

光电系统原理

光电系统赋予小型无人舰更多任务，使它们不仅能伴护大型战舰，还能有更多功能。红外热像仪旨在提高舰载光电传感器的能力，大幅增强水面舰的侦察监视能力。”穿透遮挡进行成像"，力求使水面舰和潜艇乘员能穿过雾、霾、雨、雪的遮挡捕获到目标图像。

 克服天气障碍——浓雾。雾中的细小水汽颗粒会让光发生散射，会导致乳白化天气条件，即便是如今最先进的光电传感器也无法穿透它。

光电系统的优势 

光电系统的优势主要体现在以下几个方面。首先，在低角情景下，光电系统不受镜面效应或天线扫掠的影响，能够很好地解决低角度跟踪问题。和雷达相比，光电系统能够较好地对付慢速运动目标、雷达反射截面积小的目标和杂波环境中的目标。 

美国研制的SeaFLIR 230陀螺稳定塔系统，属于舰载光电系统的一种，可用于执行侦察、监视和目标捕获、海上搜救、水面搜索、隐蔽作战、态势告警及辅助无人驾驶等任务。

光电产品方案

 FLIR在为世界各地的军队，海岸警卫队和政府机构建立机载和海上热成像仪方面，已有25年的经验，且已经过实战证实。 M系列水平/俯仰利用此项功能，重新定义了海上多传感器系统设计.  

方案产品优势

在M-324CS采用了2倍和4倍电子变焦，并通过13毫米镜头扩展性能。

该M-324CS可以在超过2英里的范围检测小型船只。活动陀螺稳定提供稳定的图像，在波涛汹涌的大海上系统提供最先进的、远距离光学图像。

负载一个可见日光索尼FCBEX1010模块36倍光学变焦相机，光线能力很弱的情况下摄像头之间可进行切换，连续变焦镜头操作比电子变焦操作简便。

 有效的陀螺稳定功能

即使在条件恶劣的海洋中，仍能提供稳定的影像

这对于完全利用海事系列的远距离成像功能至关重要。

1.无人艇主要用于执行危险以及不适于有人船只执行的任务。

一旦配备先进的控制系统、传感器系统、通信系统和武器系统后，可以执行多种战争和非战争军事任务，比如，侦察、搜索、探测和排雷；搜救、导航和水文地理勘察；反潜作战、反特种作战以及巡逻、打击海盗、反恐攻击等。

2.观察和识别功能，加强舰载作战系统的综合能力，缩短系统反应时间。

比如导弹的探测和告警。对于导弹防御而言，已经不单单是依靠雷达的问题，还需要红外传感器来改善探测导弹的能力，特别是在对付高速、低雷达截面目标以及由于干扰或不良传播条件而使雷达性能退化。

另一种舰载光电系统，法国推出的VIGY OBSERVER多传感器观察系统，该系统是一种紧凑型圈景陀螺稳定多传感器观察系统，适合安装到巡逻舰等小型船只上。 

光电系统的应用领域是支援舰载雷达。当雷达需要静默的时候，光电系统可以为舰艇防御提供支援。当光电系统能够跟踪特定目标时，舰载雷达将有更多的时间和能量用于执行其他功能。第四个任务是红外搜索和跟踪。在舰艇试图进行“隐身”的特殊情况下，采用红外搜索和跟踪这种被动的探测和跟踪设备，水面舰艇仍然可以具备一定的对空和对海监视能力。 

案例1：218B型巡逻艇将成为泉州边防支队最先进的近海执法巡逻艇
备先进的通讯导航设备、光电取证设备和网络监控系统，搭载遥控水炮，能全天候、全方位对海上违法犯罪活动进行观察监控。同时，船艇还将配备高速摩托艇、气胀式救生筏等先进装置，极大提升船艇装备的火力和在恶劣海况条件下的执法执勤能力。

案例2：近日，FLIR（Raymarine）和美国海岸警卫队签订了5000万美元的导航电子设备合同，以提升美国海岸警卫队的集成导航系统-2（SINS-2）。作为合同的一部分，FLIR（Raymarine）将为超过2000艘美国海岸警卫队的船艇提供导航电子设备，涵盖从小型船艇到大级别艇的各类船艇。

  所供系统包括 FLIR Raymarine多功能导航显示噐雷达、声呐、遥控仪表和自动驾驶仪。这些设备将采用Raymarine LightHouse操作系统，方便操作、升级，并将包括专门为美国海岸警卫队研制的先进功能。

关键词:红外 光电 传感器

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来 源：FLIR红外热像仪

编辑：思杨

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