智能船舶遠程控制技術發展與應對策略

上海交通大學 王鴻東 中國船級社 于 淳

無人船舶是智能船舶發展的高級階段，一般可通過遠程控制或自主控制來實現船舶的操控。在現有技術條件下，無人系統本質上是“人機協作系統”，自主控制的技術成熟度仍有待提高，相關系統在逐漸代替人員操控動作的同時，并不能完全把人從船舶的控制環路中去掉。在相當一段時間內，隨著智能船舶向無人、自主方向發展，遠程控制將作為不可或缺的重要關鍵技術得到應用。

遠程控制關鍵技術

為實現船舶遠程控制功能，需要以下關鍵技術支撐。

1、通信傳輸技術

為實現岸基系統對船載系統的“實時”操控，兩者之間要不斷進行大量的音視頻數據信號遠程傳輸，需要從高效性、可靠性和安全性三個方面來考慮。目前，馬斯克的SpaceX公司正基于其“星鏈計劃”，構建覆蓋全球海洋的移動“通信”網絡，有可能顛覆基于現有高軌道衛星通信的模式。

2、環境感知技術

圖1 典型船舶遠程控制系統

遠程控制需要一整套成熟的感知系統獲取外部環境信息，并對內部設備狀態進行監測與診斷。在感知過程中往往涉及多傳感器的協作與信息融合，例如光學圖像與海事雷達共同作業，特性互補，信息融合，能有效降低識別虛警率。多傳感器測量與信息融合技術的目標是替代船員觀測，綜合各種感知數據與信息，運用信息融合算法精確描繪目標對象的狀況。

3、定位導航技術

遠程控制需要通過無線電信號、衛星定位及多種方式組合運用，實時監測并獲取船舶的動態和位置等參數與信息。長期以來，全球定位系統GPS在海事導航領域占有重要份額。然而，伴隨我國最后一顆北斗衛星成功上天組網，可以預見，基于北斗的海事導航系統將成為我國智能船舶未來的主流選擇。

4、輔助控制技術

遠程控制系統的輔助決策主要體現在航線輔助規劃和應急自主控制。隨著人工智能與大數據技術的發展，基于海洋氣象等信息的船舶航線優化算法應運而生，可為無人船舶規劃能耗低、時間短、海況佳的航線。同時，無人船舶在感知到通信受擾或中斷時，必須自主采取一套應對措施，避免諧搖、沖浪、穩性損失、碰撞、擱淺等危險情況。

5、超視距操控技術

遠程控制技術的本質是人在岸基與船舶遠程“人機交互”。船舶航行過程產生大量的多源異構信息。如何處理、呈現這些信息，為岸基控制人員提供極具臨場感的操控環境，并予以精確的操作指導，是超視距操控技術的難點問題。最終目標是實現身臨其境的效果。

應對策略分析

1、針對船舶遠程控制的技術發展，我國相關行業機構應主動把握關鍵技術的發展動態及相關系統研發、基礎設施的建設進展，積極參與相關標準的制定工作，指導行業健康有序地發展。以下是船舶遠程控制關鍵技術的發展方向：

（1）針對通信傳輸技術需求，未來將逐步建設覆蓋目標海域的星基/海基的“衛星+5G”通信網絡，構建針對智能船舶通信傳輸相關標準，研究并提出確保船舶遠程控制通信傳輸的安全性與穩定性的解決方案。

（2）針對環境感知技術需求，探索開發適用于復雜海洋環境的智能識別與多源信息融合技術，并構建基于“云架構”的船-岸協同感知體系，將所有船舶接入“云端”，使得單船能夠獲取遠超自身能力的海量數據與計算能力。

（3）針對定位導航技術需求，持續建設基于北斗星載/船載差分系統，完善自主可控的海洋高精度定位導航服務，并朝著“通信與導航功能的一體化”的方向邁進。

（4）針對輔助控制技術需求，探索開發“智能船長”輔助控制終端平臺，集成感知、決策、操控等核心控制算法，降低惡劣海況等緊急情況對無人船舶的威脅，守好“應急管理”的安全底線。

（5）針對超視距操控技術需求，探索開發沉浸式無人船舶遠程操控系統，綜合運用虛擬現實、數字孿生等技術，增強遠程控制人員的臨場感與駕駛感，實現岸基與船舶的“無縫對接”。

2、智能船舶遠程控制的安全問題不容忽視。智能船舶遠程控制高度依賴自動控制、網絡通信和人工智能等技術，因此黑客不但可能攻擊船舶的計算機系統，還可以遠程控制衛星通信和導航系統，讓船舶碰撞甚至發生爆炸沉沒。因此，應高度重視智能船舶遠程控制的安全風險，在《智能船舶規范》（2020）遠程控制附加標志要求的基礎上，在船舶遠程控制動力裝置穩定性、遠程操控可靠性、人為因素、信息傳輸和軟件安全性等高風險方面提出管控措施，進一步明確涉及船舶遠程控制安全風險的要求，并形成相關標準和指南。

3、船舶遠程控制相關數據和信息監管技術體系研究需提前布局。智能船舶在遠程控制過程中，通過安裝傳感器感知自身和外界環境大量的信息，運行過程中產生大量的實時狀態數據，能精準描繪船舶運行狀況的畫像。與此同時，諸如數據劫持、數據造假、非法交易、違規使用等“風險”防不勝防，這不僅侵害了客戶的合法權益，也對船舶遠程控制的安全造成潛在威脅。

4、一直以來，智能船舶及其系統的測試與驗證工作是重點，也是難點，許多原有的經驗和規則已不適用，必須進行探索和創新。針對智能船舶遠程控制場景，應開展測試與驗證技術研究，包括測試與驗證的方法、技術手段、評價指標等方面，全面衡量智能船舶遠程控制的能力并做出合理評估，在測試與驗證階段盡早發現船舶遠程控制的不確定性和風險。

5、由于船舶遠程控制的實際操作者和負責人不再是傳統意義上的“船員”和“船長”，有必要研究相關法律和法規的適用性并提出相應的修訂草案，例如《國際海上避碰規則》中對船員、船長的定義，以及船長的責任等，可能不完全適用船舶遠程控制的實際情形。

6、船舶遠程控制過程中操縱系統或操縱人員與船舶分離，一旦發生設備故障，人員無法及時趕赴現場進行局面控制，因此必須從事故發生前的預防措施、事故發生過程中的緊急措施以及事故發生后的應對措施三個方面出發，制定完善的應急處理措施。

中國船級社召開東北地區委員會2020年年會

2020年10月28日上午，中國船級社（CCS）召開東北地區委會2020年年會，此次年會以“攜手戰疫克時艱、協同創新促發展”為主題，來自東北地區造船、航運、船舶配套制造企業、港航企業、金融機構、高校、海事及交通主管部門等29家單位的委員、代表和特邀嘉賓參加了會議，CCS黨委副書記、副總裁孫峰出席會議。

孫峰副總裁在致辭中感謝東北地區各委員單位對CCS工作的支持與配合，介紹了2020年CCS各項事業發展的成效，以及在疫情防控中所發揮的“主力軍”和“國家隊”的作用，希望與各委員單位共同抓住發展機遇，深入合作、攻堅克難，為加快東北地區航運、造船業及相關行業可持續發展發揮積極的推動作用。

在交流發言中，與會委員代表圍繞會議主題暢所欲言，從各自行業特點和業務領域分析了新冠肺炎疫情對產業發展帶來的影響和挑戰、國家發展戰略和雙循環新格局的機遇，展望了智能船舶技術、綠色低碳技術發展趨勢，交流了后疫情時代推進航運、造船及相關行業可持續發展策略，與會委員代表均表示依托CCS東北地區委員會平臺，相互支持、共克時艱、協同發展，共同為推進行業高質量發展和加快交通強國建設助力。