我国领海面积广阔，管辖海域面积300万km２，大陆海岸线超过18000km，沿海是我国人口稠密的主要经济活动区，海事監管任务繁重。目前，我国港口、近海岸已基本建成涵盖船舶自动识别系统（AIS）、船舶交通管理系统（VTS）、甚高频（VHF）通信和视频监控系统（CCTV）等在内的海事监管系统。
在空基海事监管手段方面，部分海事部门已引入小型固定翼无人机、无人直升机和四旋翼无人机等用于内河、港口和航道日常巡航监管、船舶尾气监测、海洋环境监测等领域。目前空基监管平台集中在微型和小型无人机，主要活动于近海岸作为其他监管手段的补充，对深远海的空基海事监管手段仍十分匮乏。
目前我国对南海等深远海的海事监管主要依靠巡航执法船，存在速度慢、视野差、受海况限制、使用和维护成本高的问题，监管效能有限。《海事系统“十四五”发展规划》指出‘‘提升深远海安全监管和航海保障能力，着力构建全要素‘水上大交管/建立跨区域、多层级、全覆盖的水上交通管理新模式，推动实现我国管辖水域船舶动态全面掌控、现场执法高效指挥和应急突发事件有效处置”。太阳能无人机作为新概念电动飞行器，具有留空时间长、覆盖范围广、超高空作业能力，具备＂准卫星”特征，非常适合远海、大范围海事巡航监管和应急处置业务需求。海事监管应用太阳能无人机，有利于构建“陆海空天”一体化水上交通运输安全保障体系，实现＂到得了、看得见、传得回、管得住”，全面保障国家海洋权益和战略利益。
太阳能无人机特点
太阳能无人机与传统飞行器相比，主要具有三个方面的显著特点：一是飞得高，但载重能力相对较弱。太阳能无人机通常采用大展弦比气动布局，具有很高的升阻比，飞行高度最高可达30ｋｍ。同时，无人机翼载很低，全机重量小，载荷能力较弱，翼展60ｍ量级的太阳能无人机载荷能力在30-50ｋｇ。二是飞得久，但功率提取限制因素较多。太阳能无人机无燃油消耗，可实现数月甚至更长时间的超长航时飞行，但同时，太阳能电池转化效率和储能电池能重比存在限制，供电能力相对较弱，且其供电能力与日照强度直接相关，适合中低纬度区域使用。三是保障简便，全寿命周期费用低、潜力大。从维护保障上看，太阳能无人机机载系统简单，日常维护复杂度较低；长航时飞行，维护保障间隔周期长。从起降保障上看，通常10ｍ/s左右即可起飞，对跑道长度要求不高，也无需传统的加油等保障设备。从使用效益上看，由于其超长航时特点，与常规飞机相比，完成持久性任务无需频繁更替轮换，出动飞机规模大大减少。
太阳能无人机海事监管适用性
太阳能无人机具备长时间的滞空能力，可在指定区域盘旋飞行，发挥定点空中平台的作用，又可凭借机动能力，灵活调整部署位置。相较于小微型固定翼、旋翼无人机和大、中型固定翼无人机，太阳能无人机适合于在中低纬度海区执行任务周期长（持续时间１周以上）、任务海域远离陆地和岛礁、区域覆盖范围大的海事监管任务。
以翼展60ｍ量级的太阳能无人机进行评估，其适合搭载重量不超过50kg，功率需求在几百Ｗ到１ｋＷ的轻质低功耗任务载荷。其主要工作高度在气流相对稳定的平流层，可提供搭载机载AIS通信终端在深远海区域执行广域船舶动态监视任务，搭载通信中继载荷提供应急通信、建链组网服务，搭载小型对海捜索雷达提供对海目标捜索、跟踪监视服务，或研制适合于太阳能无人机较高飞行高度（20ｋｍ以上）的光电载荷，提供对海监视、目标查证等服务。太阳能无人机覆盖活动范围大，平均飞行速度在100km/h左右，可以满足对低速民船全程跟踪监视的需求，昼夜机动能力超过2000km，少量飞机即可满足大范围区域覆盖和相对于船舶的快速到达。另外，太阳能无人机起飞离地速度低，对起降长度要求不高，可在内陆机场起飞，相较于中大型巡航执法船、有人机等，全寿命周期费用低、潜力大。
“陆海空临天”海事监管体系架构
针对现有海事监管体系在深远海、大范围海事监管方面存在的不足，发挥太阳能无人机高空持久驻留优势，将太阳能无人机纳入现有海事监管体系，如图２所示，构建包含岸基海事监管系统、海上巡航执法船、空中有人机、临近空间太阳能无人机以及太空卫星在内的＂陆海空临天”海事监管体系，形成高低搭配、远近衔接的立体监管架构，将常态化海事监管能力从近海岸（20ｎｍｉｌｅ）延伸到远离大陆的水道和岛礁区域。
深远海执行海事监管、维权执法任务时，由太阳能无人机、巡航执法船和有人机等构成主要执法力量。太阳能无人机可弥补执法船速度、覆盖范围、响应速度，以及有人机航程、航时方面的不足。太阳能无人机包含视距链路和卫通链路，视距链路测控距离大于300Km，卫通链路在卫星波束覆盖范围内均可到达。无人机地面站集合了指控、通信、数据处理功能，车载移动，可机动部署在大陆海岸线或岛礁上。地面站可通过地面网络、卫星通信等手段将无人机任务载荷信息传至海事指挥中心，指挥中心汇集来自无人机、有人机和执法船的侦察信息，形成对海面目标态势的综合研判，指挥各平台进行下一步行动（见图３）。
太阳能无人机海事监管使用模式
（—） 海上广域船舶动态监管
以南海为例，南海海域面积广阔，海上交通繁忙，海上局势复杂，多年来南海沿岸国渔业冲突不断，非法捕捞、渔民抓扣等事件层出不穷，已成为南海海上安全的严峻挑战。特别是越南渔船对我国南海近岸及南海岛礁附近海域的常态化甚至有组织的非法侵入活动，对一线海事和海警执法部门交通监管、禁渔期管理、维权执法等造成很大挑战。如根据南海战略态势感知计划对越南渔船非法活动记录的持续跟踪，每月记录到数百艘越南渔船侵入广西、海南和广东的内水、领海及专属经济区进行非法捕鱼、间谍活动，西沙和南沙海域的越南渔船活动更为猖獗，仅2021年12月，在整个南海就有6760艘越南渔船的78478个轨迹点被AIS记录，考虑到很多此类活动越南渔船会刻意关闭AIS终端、更改AIS信息等，实际情况会更加严重。此类情况下，现有监管手段很难掌握船舶活动动向，可利用太阳能无人机实现对深远海船舶的动态监管。
执行对海监视侦察时，太阳能无人机可执行广域区域搜索、区域定点盘旋、目标跟踪等三种任务模式。其中广域区域搜索模式是太阳能无人机凭借持续留空优势进行大范围海区持续侦察监视，利用搭载的ＡＩＳ和ＳＡＲ雷达获取海面活动目标的态势信息，数据回传至岸基指挥中心进行数据处理和态势信息融合，指挥中心可获得深远海广域海面目标动态航行信息，并通过对比分析识别非法活动的船只（部分船只可能通过修改ＡＩＳ信息，如将船型从渔船修改为商船、修改尺寸、多艘渔船共用一个海上移动通信业务标识（ＭＭＳＩ）号、关闭ＡＩＳ等方式规避监管），为一线执法部门下一步行动计划提供信息支持。区域定点盘旋模式是对重点海区利用太阳能无人机持续性高空驻留，进行对海监视侦察、通信中继活动，弥补现有手段海上广域船舶动态监管能力的不足和船舶远程识别与跟踪系统（ＬＲＩＴ）时效性的不足。
此外，目标跟踪模式下，太阳能无人机可根据指挥中心任务指令要求，对侵入我国海区的外方船只以及进行非法排污、走私偷渡等违法行为的船只等持续跟踪监视，利用光电侦察载荷进行取证、语音通信载荷进行喊话驱离或要求其停船待查等，辅助海面执法船舶进行海上维权执法，可大幅提高水面执法船舶的出动效率。
单架太阳能无人机的任务剖面如图４所示，岸基基地进行无人机起飞前的日常维护保障工作，起飞前根据任务要求进行载荷安装调试，完成长周期飞行任务规划等；按航管和起降气象条件要求，无人机等待起飞窗□，飞至任务海区上空后开始进行值班任务，运行人员进行无人机常态化状态监测。在上级下达的任务指令要求下，无人机可随时切换飞行状态，进行海区机动、目标跟踪等。无人机接近任务执行时限时，下一轮无人机起飞往任务海区机动进行交接班，返航无人机规划航迹并返回基地上空，盘旋等待合适的降落窗口，降落后进行常态化保障维护工作，为下一轮值班做准备。
（二）应急海上救助
在渤海湾、长江口、台湾海峡、珠江□和琼州海峡等我国海上交通重点海域，我国已建立了一个以各级海上捜救中心为指挥协调枢纽，包含若干救助局、打捞局、救助飞行队、救助基地和航空救助基地在内的较完整的救捞网络，具备沿海重点海域（50nimile）1.5小时内到达能力。当发生海上船舶相撞、大规模污染、船舶火灾等突发事件时，开展应急救援的首要任务是尽快获取事件现场情况，以便指挥中心根据实际情况展开有效的应急指挥调度。对于近岸应急而言，船舶、救助直升机等救助力量可以快速赶赴，借助近岸监管和通信系统可以较快获取应急现场情况，并指挥现场力量展开救援工作，但对于远海突发事件，则缺少现场信息快速获取和高效传输能力。
太阳能无人机配载高清光电侦察设备（或ＳＡＲ雷达）、ＡＩＳ以及ＶＨＦ设备，利用自身长时间留空能力，平时以常态化巡航态势飞行，遇突发状况或接到相关指令后，按规划指令飞赴应急现场进行信息保障作业，具体流程如图５所示。
１．险情报告阶段：险情发生后，遇险船只、人员等通过遇险专用通信设备或常规通信手段发出遇险报警，岸 上值班机构接收报警，初步确认信息并作出应急响应。
２．太阳能无人机应急响应：岸上指挥机构通过态势研判，调用任务海区上空巡逻的太阳能无人机进行应急保障任务，无人机运行小组根据任务指令，修改无人机飞行计划，往遇险海区上空机动，到达现场后盘旋绕飞。利用搭载的ＡＩＳ、侦查设备（光电设备或雷达）、语音通信载荷等第＿时间搜索、识别、确认并锁定应急处置目标，锁定目标后对目标进行连续观察，并将现场的图片、视频等侦查信息实时回传指挥中心。
３．太阳能无人机救援保障过程：在专业救援力量达到前，指挥中心可根据无人机侦察结果，第一时间沟通附近海域其他船只前往遇险海区参与救援，并调派救援飞机和专业搜救船前往救援。太阳能无人机继续将本机采集的图像信息、ＡＩＳ信息等回传指挥中心，在其他救援力量抵达应急现场后，通过配置的机载和船载通信设备，构建＂机（本系统）－船”或“机（本系统）－机＂信息传输链路，无人机将获取的图像信息传输给其他应急力量，并将其他应急力量获取的图像信息回传指挥中心；通过机载ＶＨＦ系统，构建“岸－机（本系统）－船”或＂岸－机（本系统）－机”语音通信系统，实现指挥中心与现场应急力量语音沟通。
４．结束应急保障阶段：太阳能无人机结束应急保障任务，根据后续任务安排继续执行任务海区监视巡逻任务或返回基地。
促进太阳能无人机使用落地的思考
随着太阳电池和储能电池技术发展，太阳能无人机正处于从样机飞行向应用服务过渡的关键阶段，从海事监管应用服务需求出发，为促进太阳能无人机在海事领域使用落地，需重点考虑以下几个因素。
（一）载荷能力提升
制约太阳能无人机海事监管应用的主要因素是载荷搭载能力，目前国际主流６０ｎｎ量级翼展太阳能无人机有效载荷重量大约是５０ｋｇ量级，无法在一架机上同时搭载ＡＩＳ载荷、小型ＳＡＲ雷达、语音电台、光电侦察载荷等设备。因此建议无人机研发部门继续挖掘无人机平台减重、供电潜力，同时需加快适用于临近空间环境的专用轻质低功耗海事监管载荷研发，通过设备减重设计、功率分配、集成环控等手段提升载荷能力，满足单机搭载ＡＩＳ＋小型ＳＡＲ雷达（或光电侦察载荷）＋语音电台能力。
（二）无人机运行管理模式分析
根据海事系统各直属海事局有人机、无人机等航空器使用情况，当前海事航空器的运管模式包括系统建设和购买服务两类，系统建设包括全自主运维、全托管和带员托管三种模式。
太阳能无人机与海事业务高度契合，可长期、同时执行多项海事巡航监管和应急处置业务，建议海事部门采用自建系统。考虑到机型大、系统复杂，为保障系统高效、稳定作业，系统建成后，建议采用带员托管模式运行。
（三）起降场地要求
太阳能无人机起飞离地速度低，对跑道起降长度要求很低，通常数百米就足够满足起降要求，但太阳能无人机翼展较大，依托现有机场对机场等级要求在４Ｅ级以上，考虑到无人机跨区域机动能力强，也可选择内陆交通不太繁忙的机场作为起降基地。无人机起降抗侧风和顺风相对较差，海事部门也可新建专用圆形跑道机场拓展无人机起降窗□。此外，为确保无人机系统的正常运行，除跑逭外，还需依托机场解决无人机机库、配套用房、室外展开场地和相关配套设施，满足无人机系统装备设施的存储、维修和调试以及曰常办公、值班及训练等方面的需求。
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