智能與無人駕駛船舶的發展現狀與趨勢

沈飛?錢立勝

摘 要：分析闡述了智能與無人駕駛船舶的發展現狀、需要突破的關鍵技術和問題、未來發展趨勢，供廣大航海人員參考。

關鍵詞：智能與無人駕駛船舶；需要突破的關鍵技術和問題；目標識別探測和信息感知；控制技術

0 引 言

隨著云計算、物聯網和大數據的迅猛發展，第四次工業革命已經到達了一個全新的階段，而一場全面的智能化革命則已萌芽，智能化汽車、飛行器、火箭以及其他交通運輸設備都將陸續投入使用。隨著科技的不斷發展，無人駕駛船舶逐漸成為航運業的新趨勢。無人駕駛船舶具有許多優點，例如提高效率、降低成本、增強安全性等，因此備受關注。隨著未來科學的進步，我們可以預見無人駕駛船舶將會成為可能。然而，目前，世界各地的海上安全法律法規仍未明確，比如禁止使用未知的無人船、安排相關的保險措施、ACK可能的事故原因等。據專家估算，第一艘真正的無人駕駛船只有望出現，它的規模最初僅有500 t，但隨著技術的不斷發展，這種自主控制的無人遠洋貨船也有望在10～15年內普及。

一般而言，無人船的發展歷程可以概括為“采集感知”“輔助決策”“遠程控制”和“全自動無人駕駛”4個階段，它們分別是互聯互通、系統整合、船岸一體和自主運行。

1 全自動無人駕駛的現狀

盡管目前無人船仍處于探索和發展的初級階段，但是我們已經取得了一些進展，比如：建立了無人船標準體系、測試與驗證體系，開發出了智能感知等核心技術，并且在自動駕駛技術的產業化應用上取得了長足的進步，使得無人駕駛船舶可以實現全面商業運營。

無論是美國、中國，歐盟、日本、韓國等國家和地區，還是瑞典奇異布朗-博韋里公司（ABB）、芬蘭瓦錫蘭公司、挪威康士伯集團公司等國際著名船舶和航運相關企業，都將無人船研制作為當前及未來的研發重點，加快在該領域的布局，力圖搶占技術制高點。過去兩年，歐盟為“海上智能航行”《航行安全》計劃提供480萬美元的支持，旨在檢測和評估無人駕駛航行器的實際應用能力。此外，美國的軍事無人機系統也取得了長足的進步，經過改進和升級，它們的功能和效率都能夠滿足商業應用的需求。

隨著科技的不斷發展，我國正努力推動智慧和無人駕駛技術的發展，以便搶占未來的航海技術革命制高點。2008年，航天科工集團推出了“天象一號”無人駕駛海洋探測船，它不僅為北京奧運會的青島奧帆賽提供了有效的氣象保護，而且還首次實現了全球范圍的無人船技術?！疤煜笠惶枴睙o人艦擁有6.5 m的全尺寸，采用先進的CF結構，并融合了最新的科學技術，如自動駕駛、自動導航、遙感定位、數據分析和存儲。它的問世標志著中國海上自動化的重大突破，將會給未來的自動化航行帶來更加安全可靠的保障。

2 需要突破的關鍵技術和問題

總的來講，無人駕駛船舶需要突破以下幾個關鍵技術和特殊問題。

2.1 智能和控制技術

2.1.1智能是無人駕駛船舶的核心技術，它可以幫助船只自動識別、探測周圍的環境目標，并且可以實現自動避免碰撞，還可以實現對航線的自動規劃。在當前技術水準下，船舶自主避碰、航線自主規劃已不是難事，智能關鍵的突破點是環境目標識別探測和信息感知技術。

未來無人船舶感知技術主要采用激光雷達、毫米波雷達和車規級攝像頭、紅外傳感器等新裝備，全面感知水域情況，保障船只安全運行和感知避障能力，實現水域環境感知可視化。通過將AIS、雷達以及電子海圖等多種信息進行整合，使得船只可以獲得更加完善的感知能力，從而實現動力系統的實時監控，并且可以實現360°的全方位的視覺檢測，從而確保船只的安全性，如圖1、圖2所示。

2.1.2控制技術主要包括船舶指令控制、狀態監控與故障分析、遠程故障排除技術。對于無人駕駛船舶來說，控制技術也是核心技術之一。未來，無人駕駛商船可以實現遠程控制，從而大大提高了船舶的運行效率。如圖3所示，這種技術的關鍵在于，它能夠快速響應并執行指令，從而保證船只的安全和順利航行。

到那時，船舶將不再需要船員或減少對船員的使用，配置將得以大大簡化。盡管《海事規則》關于“船長”項提供了一個明確的指導，但是即使是最先進的技術，也依舊存在著對海事活動的嚴格把關；即使是最小的船舶，也會被大型的海盜船或者其他惡劣天氣條件下的海盜所威脅。當船舶穿越狹窄的航線，無論是接近海邊，還是進出碼頭，都必須得到船長的高度重視。

船舶海上航行可將操控船舶的工作轉移到岸上，那靠離碼頭怎么辦呢？由于船舶比較大，初始階段實現自動泊船還是有一定困難的。可以通過引水員使用無人機助航系統，實現控制技術在船舶引航領域的有效應用，滿足船舶引航的控制要求，如圖4所示。使用無人機助航系統后，船舶引航突破了原來單一的船舶控制模式，發展成為全方位立體的船舶引航技術體系，拓寬了船舶導航思路。

隨著科技的發展，無人駕駛船只可以在船上安全地停泊，磁力式自動系泊技術和真空式自動系泊技術已經成為解決靠離碼頭帶纜問題的2種重要方法。荷蘭的Mampaey海洋工業公司已研制成功的集成牽引、系泊和靠泊系統如（圖5所示），能為任何特定的綜合停泊（?？浚┖屯２匆筇峁┍Ｕ稀?/p>

控制技術中，狀態監控與故障分析、遠程故障排除技術也很重要。未來無人船舶安裝在船上的傳感器通過網絡將提供更多的實時數據，監控范圍覆蓋船舶操控智能系統、通信系統、主船舶主機、發電機、增壓器、調速器分油機和燃料過濾裝置，等等。通過收集和分析這些信息，我們可以實時監控和控制船舶的機電系統，從而確保它們能夠正常、有效地運行。如果關鍵部件出現故障，我們可以立即聯系港口進行維修，或者派遣專業人員前往船只進行維修。此外，為了保證無人船舶的安全，我們還可以采用雙模塊備份的方式，當某一模塊出現問題時，可以通過遠程操作更換備份模塊來解決問題。

2.2 需要解決的幾個問題

2.2.1無人船岸基操控人員的法律地位

商用無人船的操作可以通過2種不同的方式實現：一種是船方自行或雇傭專業人士來操縱無人船，這種人被稱為岸基操縱者；另一種是委托第三方無人船技術服務提供商，這種人被稱為第三方岸基操縱者。不同的情況下，操縱者的法律身份也會有所差異。

在這句話中，重點討論的是如何保障船舶的安全運營。作為一個企業，它應該擁有與無人機技術領域的專業知識，并且與這些專業技術人員簽訂了一份書面的工作協議，來規范兩者之間的權利、義務與承諾。在當今的航海環境中，岸基操縱者的身份更加明顯，他們不僅僅只是被船舶公司聘用的一分子，還肩負著維護無人船安全、穩定性以及其他重大任務，他們的角色不僅僅局限于甲板部，還涉及輪機部等多個領域。雖然世界各地船員的界限存在差異，但是，根據目前的法律，岸基操縱者仍被視為一種新的角色。他們的職責是提供安全、舒適的工作條件和支持，但是他們也面臨著許多挑戰，比如更多的危機和壓力，以及可能會失去家庭和休閑時間。許多針對船員群體設定了專門規定，以便更好地照顧他們，但由于他們所從事的工作屬性，他們往往被認為工作處境比較危險，尤其是那些在無人船上從事岸基操縱工作的。

隨著未來航運業的迅猛發展，第三方技術服務公司在支持無人船的安全性、效率性、穩定性等多個維度上都具有重大作用。它們能夠根據客戶的特殊情況，采取最新的安全措施，確保安全性，從而使得未來的航運活動能夠順利進行。船東應當考慮到當前的市場情況，并且充分利用其資源，采取多種措施來滿足客戶的需求，例如：通過招募專業的岸上駕駛員來提高安全性；通過引入先進的遙感算法，提升客戶的安全性；通過建立多家第三方的遙感技術服務平臺，實現對多種類別及航線的客戶的有效托管。在某些情況下，某家專業的無人船技術服務公司有權向多家船只提供專業的技術支持。這些支持包括使用專業的海洋工具，如無人機，進行遠距離航海、安全檢查等。這些支持與執行這些支持的第三方公司之間的合作關系遵守當地的法律規定，享有平等的權利。根據它們之間的法律聯系，船只作為委托者，而提供無人艦艇服務的第三方技術公司則作為接收者。

第三方公司在執行航次任務時，只能按照合同規定的內容進行控制、檢測、維護，而不能代表船方履行其他法律責任，除非雙方達成協議，否則不得將第三方技術服務公司視為船舶的管理者。因此，第三方技術服務公司與傳統的船舶管理者存在顯著的差異。根據船方的具體要求，第三方公司可以提供多種不同的服務，包括但不限于船舶管理、貨物運輸、船舶代理等，以滿足船東的多樣化需求。

2.2.2 《海商法》規定了遠程操縱人的必要條件和權利

隨著《海商法》的實施，商業級別的無人船已經實現了完全的自動化與智能化，這大大改變了船只的運營模式，將原本的船員變成了由岸上的控制者來掌管。然而，《海商法》仍然沒有明確規定如何培訓這些技術，這一領域仍然存在著一定的法律漏洞。通過類比，我們發現，當前的海上駕駛規定并不足以滿足傳統海上駕駛者的需求。這就為海上駕駛者提供了一些新的思考方向，還需要進一步研究。

2.2.3 STCW公約及岸基操控人員培訓問題

由于岸基操控人員和傳統的駕駛員、輪機員工作環境的自動化和智能化程度不同，他們所需要掌握的知識也不同，為此STCW公約及岸基操控人員培訓內容和方法等也需要修改。

3 結束語

綜上所述，船舶無人駕駛是一項綜合性強的技術，需要多學科的集成與創新。在實際應用中，還需要考慮安全與可靠性、經濟性等問題，以確保技術的廣泛應用和可持續發展。要實現這些未來的發展趨勢，仍需面對一些挑戰。例如：如何確保無人駕駛船舶的可靠性和耐久性，如何制定相應的法規以保障無人駕駛船舶的安全性等。為此，需要行業內外各方的共同努力，加強技術研發、推動標準化建設和完善法規體系等。無人駕駛船舶在提高效率、降低成本和增強安全性等方面具有巨大潛力。隨著技術的不斷進步和市場需求的不斷增長，無人駕駛船舶的應用前景十分廣闊。未來，我們有理由期待無人駕駛船舶在各個領域發揮更大的作用，為人類帶來更多的便利和效益。

參考文獻

[1] 張建林.無人船的時代展望[J].珠江水運，2018.8.

[2] 百度百科.無人駕駛船舶[Z] .互聯網文檔資源， 2023.