無人艇在海事系統(tǒng)的應(yīng)用研究

趙顯峰 劉勝利

摘 要：隨著云計算、人工智能、無線通信等技術(shù)的發(fā)展，水上安防領(lǐng)域也將迎來智能化的新變革。無人艇技術(shù)提供了顛覆傳統(tǒng)海事安全監(jiān)管手段的智能化解決方案。作為能夠自主航行的水上運動平臺，無人艇可以第一視角反饋水域現(xiàn)場的真實場景，在目標水域形成移動的高密度覆蓋，在巡航監(jiān)管、調(diào)查取證、人命救助、危管防污等多個領(lǐng)域均可發(fā)揮重要的作用。

關(guān)鍵詞：無人艇;海事;應(yīng)用

中圖分類號：U698? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）03-0062-02

1 研究背景

2019年5月，交通運輸部聯(lián)合中央網(wǎng)信辦、國家發(fā)改委、教育部、科學(xué)技術(shù)部、工業(yè)和信息化部、財政部共同發(fā)布了《智能航運發(fā)展指導(dǎo)意見》（交海發(fā)〔2019〕66號），提出了智能航運發(fā)展的戰(zhàn)略目標和十大任務(wù)。到2025年，基本形成智能航運發(fā)展的基礎(chǔ)環(huán)境，構(gòu)建以高度自動化和部分智能化為特征的航運新業(yè)態(tài);到2035年，形成以充分智能化為特征的航運新業(yè)態(tài);到2050年，形成高質(zhì)量智能航運體系。

無人艇作為智能航運的重要組成部分，如何在我國水上交通安全監(jiān)督管理中發(fā)揮作用，促使智能船舶乃至智能航運的發(fā)展，是海事系統(tǒng)面臨的重大機遇與挑戰(zhàn)。

2 發(fā)展現(xiàn)狀

隨著大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的迅猛發(fā)展，制約無人艇發(fā)展的技術(shù)瓶頸也逐步得以解決，以美國、以色列為主的發(fā)達國家在無人艇的研發(fā)領(lǐng)域取得了重大突破和快速發(fā)展。

美國海軍于2002年起合作開發(fā)“斯巴達偵察兵”。2007年，美國海軍發(fā)布了《海軍無人水面艇主計劃》，根據(jù)無人艇的長度、續(xù)航力、任務(wù)、布放方式和艇型的要求不同劃分了無人艇發(fā)展的四個級別。

2003年，由以色列研發(fā)的“保護者”號無人艇向以色列國防軍交付。2017年，以色列海軍成功測試了“海上騎士”無人艇分隊，以期代替現(xiàn)役主力無人艇“保護者”。

相比于國際上關(guān)于無人艇的研究，我國起步較晚，但發(fā)展速度很快。2008年，新光公司自主研發(fā)的“天象1號”無人艇成功完成下水測試;云洲智能公司作為國內(nèi)第一家致力于無人艇研究和生產(chǎn)的企業(yè)，將無人艇成功運用到環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，進行在線水污染監(jiān)測。2014年，上海大學(xué)研制的“精海”系列無人艇通過配備北斗定位導(dǎo)航系統(tǒng)，實現(xiàn)了自主定位、自主跟蹤等功能。

3 技術(shù)特點

與傳統(tǒng)船艇相比，無人艇具有如下技術(shù)特點：

（1）作業(yè)自主化。無人艇主要實現(xiàn)航行及任務(wù)執(zhí)行的自主化，可自主航行、智能避障和執(zhí)行任務(wù)。由于作業(yè)過程嚴格按既定設(shè)置執(zhí)行，任務(wù)結(jié)果更準確、更標準。

（2）功能多樣化。無人艇一般采用模塊化、接口化設(shè)計，根據(jù)執(zhí)行任務(wù)的需求來配備不同的任務(wù)設(shè)備，使其能夠執(zhí)行從民用到軍用的各種任務(wù)。

（3）機動性強。目前市場主流的無人艇長度一般不超過20米，排水量最大可達到十余噸，航速最大可超過40節(jié)，因此能快速駛往特定水域，如淺水區(qū)、狹窄航道等。

（4）使用成本低。無人艇的應(yīng)用減少了對船艇操船人員的需求，減少了人員的時間投入和風(fēng)險投入，并且無人艇可全天候執(zhí)勤，因此其使用成本相對較低。

4 應(yīng)用研究

4.1系統(tǒng)組成

無人艇系統(tǒng)主要由船體平臺子系統(tǒng)、控制通信子系統(tǒng)和救生子系統(tǒng)組成。

無人艇系統(tǒng)是以利用專門針對高海況環(huán)境下設(shè)計的無人艇平臺，通過搭載導(dǎo)航雷達、激光雷達、光電紅外傳感器、AIS等傳感器，與有人、無人系統(tǒng)配合實現(xiàn)水上大范圍快速掃測，全天候網(wǎng)狀搜索，并通過船載各種自主救生設(shè)備能針對多種遇險目標進行救助。

4.2應(yīng)用場景

4.2.1巡航監(jiān)管

無人艇的航行與操縱主要是通過自主決策完成或者遠程遙控指揮，無人艇的自主巡航監(jiān)管減少了對船艇操船人員的需求，尤其是黑夜中執(zhí)行巡航、搜救等任務(wù)，降低了船員的使用成本和事故險情的發(fā)生概率，大大提高了對船艇的使用效率。

4.2.2調(diào)查取證

目前，對船舶事故或違章等行為的調(diào)查取證主要是通過現(xiàn)場勘查、文書調(diào)查、航跡推演等事后調(diào)查手段來收集證據(jù)，缺乏準確性和有效性。無人艇系統(tǒng)可通過搭載相關(guān)音視頻采集設(shè)備，對聲音、圖像、視頻等信息進行收集和記錄，再結(jié)合其搭載的環(huán)境感知設(shè)備所獲取的水文氣象等信息，有效地為海事機構(gòu)進行調(diào)查取證提供有力證據(jù)。

4.2.3人命救助

國內(nèi)海上救援方式主要有救援船與直升機救援，但因海岸線相對較長，海洋面積十分廣闊，因此，現(xiàn)有海上救援直升機的數(shù)量仍遠遠不夠。無人艇系統(tǒng)能夠根據(jù)事故發(fā)生地點、水流流向等已知信息，制定出人命搜尋的最佳路徑，通過所搭載的紅外探測儀或者光電跟蹤等系統(tǒng)，完成全時段、全天候的自動搜尋生命跡象行動，在必要時可實現(xiàn)多艇協(xié)同操作提高搜索救助效率。一旦發(fā)現(xiàn)落水人員，可操控?zé)o人艇緩慢靠近落水人員，并自動釋放船載救生設(shè)備至落水人員附近，實現(xiàn)對落水人員的救助。

4.2.4危管防污

利用無人機與無人艇的搭配融合，能夠及時發(fā)現(xiàn)水上溢油、泄露等污染事故，盡早采取應(yīng)急處置行動。在危管防污處理方面，無人艇系統(tǒng)一方面能夠代替救援人員潛入污染區(qū)域，避免救援人員直接接觸到毒性污染物發(fā)生危險，另一方面可在第一時間對污染源頭開展應(yīng)急處置，避免危化物品污染進一步擴大。

4.3發(fā)展遠景

未來，無人艇系統(tǒng)必將朝著體系化、標準化、智能化、協(xié)同化的方向發(fā)展。

體系化：無人艇系統(tǒng)作為智能航運的重要組成部分，其發(fā)展已是必然，必將形成無人船艇產(chǎn)業(yè)的體系化。

標準化：在智能航運中，為保障無人艇與其他智能化裝備協(xié)同發(fā)揮效能，其接口設(shè)計必須是標準化、模塊化。

智能化：利用云計算、人工智能、無線通信等技術(shù)，實現(xiàn)從人工部分干預(yù)到完全自主，逐步實現(xiàn)無人艇系統(tǒng)的智能化。

協(xié)同化：通過無人艇之間的協(xié)同，無人艇和其他無人和有人系統(tǒng)的協(xié)同，提升無人艇快速有效完成各種復(fù)雜任務(wù)的能力。

5 建議

管理規(guī)定與程序是無人艇系統(tǒng)必不可少的組成部分，是系統(tǒng)充分發(fā)揮效能的關(guān)鍵，管理規(guī)定是無人艇系統(tǒng)應(yīng)用的法律依據(jù)，管理程序是無人艇系統(tǒng)使用的行動指南。目前，國家對于無人船艇的相關(guān)法律和規(guī)定尚在制修訂中。待相關(guān)法律和規(guī)定出臺后，還應(yīng)根據(jù)具體要求和實際需要完善無人艇的技術(shù)要求和運行機制。

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