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无人机为破冰船导航靠谱吗

航船被困南极是常有的事,突围往往只能靠船长的经验。不过,这一状况有望得到改变。近日,澳大利亚首次在南极海域使用无人机导航技术,为“南极光”号破冰船成功导航。无人机能否成为可靠的导航工具?未来,航行于南极海域的船只将靠什么手段“找路”?

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“目前南极破冰导航通常采用卫星遥感资料获取海冰冰情,然后根据冰情进行分析,指导船舶航行。”北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院副教授惠凤鸣告诉《中国科学报》记者。

惠凤鸣表示,南极海域导航技术从依靠肉眼、望远镜开始,到今天依靠卫星遥感技术,这一过程是科技发展的过程。

卫星遥感技术实时、大范围、动态的优势,是其在海冰区域导航应用的关键。但实际应用起来并不那么简单。

惠凤鸣认为,难点主要有两个。一是卫星遥感资料数据的可用性。比如,卫星过境获取数据的时间与船舶经过海冰区域的时间应该接近,时间差一般小于一天。两者的时间间隔太长,海冰在天气系统的影响下发生了变化,卫星遥感数据获取的冰情就没有意义了。

二是船舶能够获取卫星遥感资料的可行性。船舶应该在尽可能短的时间内获取海冰冰情分析数据与建议的航线。如果获取冰情信息太晚,海冰会发生变化,之前的冰情分析与建议航线均会失效。

为此,北京师范大学极地研究中心在极区海冰快速变化遥感方面,发展了卫星遥感数据快速处理与分析技术,连续6次指导“雪龙”号破冰,2014年初成功协助“雪龙”号从南极海冰脱困,并在北极航道开发方面初步发挥重要作用。

“无人机作为新兴的低空航空遥感系统,轻便、快捷的数据获取优势在资源调查、突发事件应急管理等方面发挥了重要作用。”不过,惠凤鸣表示,无人机可以成为海冰导航重要的数据采集技术,但并不可靠。

原因是:在南北极海冰区域,天气变化迅速,气温低,无人机要成为可靠的海冰导航工具,必须要克服这些恶劣的自然条件带来的困难。但目前来看,尤其是风速与低温对无人机飞行影响巨大。

前不久,澳大利亚“南极光”号破冰船开始了一年一度的补给航行。这次航行中,科学家首次通过无人机提供的海冰情况的画面进行航行决策。

在为期9天的时间里,该无人机一共执行了5次任务,被证明是有价值的海冰导航工具。

据了解,此前还未有其他国家的无人机参与海冰导航。

“尽管现在的导航受某些技术的限制没有做到准实时,但随着技术的发展,无人机突破风与低温的技术瓶颈,实现中短期航程飞行后,将为海冰导航提供近实时的冰情信息。”惠凤鸣对此十分看好。

他表示,北京师范大学极地研究中心在2014年组建了无人机研究团队,成功获取了南极中山站所在区域的无人机航拍图以及北极黄河站周边冰川无人机航拍图。

“这些试验的成功为将来海冰信息的获取提供了重要的经验,我们将尝试在‘雪龙’船上利用无人机获取实时的冰情信息,发展准实时的图像处理系统,为‘雪龙’船提供准确的冰情信息。”惠凤鸣说。(来源:《中国科学报》)

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