智能船舶技術(shù)和無人駕駛技術(shù)研究

龔瑞良吉雨冠

（1.常熟瑞特電氣股份有限公司 常熟215500；2.中國船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院 上海200011）

智能船舶技術(shù)和無人駕駛技術(shù)研究

龔瑞良1吉雨冠2

（1.常熟瑞特電氣股份有限公司 常熟215500；2.中國船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院 上海200011）

智能船舶概念的興起以及智能船舶技術(shù)的日益發(fā)展，已使船舶智能化成為全球航運(yùn)的大勢所趨。文中結(jié)合中國船級社今年3月正式發(fā)布的《智能船舶規(guī)范》，具體介紹了智能船舶技術(shù)的六大功能模塊（智能航行、智能船體、智能機(jī)艙、智能能效管理、智能貨物管理和智能集成平臺）的主要功能、技術(shù)要求，以及實(shí)現(xiàn)無人駕駛技術(shù)的主要功能和實(shí)現(xiàn)難點(diǎn)，對相關(guān)技術(shù)人員依據(jù)《智能船舶規(guī)范》進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造智能船舶方面具有一定借鑒作用。

智能船舶技術(shù)；無人駕駛技術(shù)；智能船舶規(guī)范

引 言

2016年3月1日，由中國船級社（CCS）編制的《智能船舶規(guī)范》已正式生效，這意味著智能船舶及無人駕駛時(shí)代的到來。

阿波羅登月時(shí)，宇航員曾說過：“人類的一小步，是科學(xué)技術(shù)的一大步?！薄吨悄艽耙?guī)范》必將引領(lǐng)船舶的設(shè)計(jì)、制造、使用管理、維護(hù)保養(yǎng)、貨物運(yùn)輸向著智能化方向邁進(jìn)一大步。船舶作為物流不可替代的主體，人們對其要求也越來越高——大噸位、大尺度、快速、安全、高效等。難以想象，若沒有智能化，將如何滿足時(shí)代的發(fā)展需求！

1 現(xiàn) 狀

1961年，日本建成“金華山丸”號散貨船，實(shí)現(xiàn)機(jī)艙集中控制和駕駛室遙控主機(jī)，成為世界上第一艘自動化船舶。

1970年，日本建成“星光丸”號油輪，除機(jī)艙集中控制和駕駛室遙控主機(jī)外，通過各子程序和接口對全船實(shí)現(xiàn)控制和管理。

1985年，中國滬東造船廠建成“柏林快航”號集裝箱船，配置了自動操舵系統(tǒng)（Ship Opera Tion Center，SOC）、自動導(dǎo)航系統(tǒng)（Automaic Radar Plotter Apparatus，ARPA）、船舶管理中心（Ship Management Center，SMC），通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對全船實(shí)現(xiàn)綜合管理。由此，我們看到了智能化的雛形。

2011年3月，日本現(xiàn)代重工推出智能型船1.0型4 500 標(biāo)準(zhǔn)箱集裝箱船，采用了現(xiàn)代重工及韓國電子通訊研究院（ETRI）共同開發(fā)、并被選為IEC國際標(biāo)準(zhǔn)（IEC 61162-450）“有線/無線船舶綜合管理網(wǎng)通訊技術(shù)”（SAN：Ship Area Network）船舶智能技術(shù)。世界第一艘智能化船舶正式誕生。［1］

2016年4月，芬蘭羅爾斯·羅伊斯公司在赫爾辛基芬蘭地亞大廈宣布：一年來，“高級無人駕駛船舶應(yīng)用開發(fā)計(jì)劃（AAWA）”項(xiàng)目取得了豐碩成果。未來數(shù)月，該項(xiàng)目將在芬蘭船運(yùn)公司“Stella”號（科爾波和豪特謝爾之間運(yùn)營的65 m渡船）上，進(jìn)行不同運(yùn)營狀況和不同氣候條件下的一系列試驗(yàn)。

2016年4月9日，美國五角大樓的研究機(jī)構(gòu)國防高級研究計(jì)劃局（DARPA）宣布，美國軍方將開展為期兩年的世界上最大無人駕駛船舶“海獵人”號的測試和試驗(yàn)工作。該船主尺度為長132 ft（40 m）、排水量145 t、航速30 mile/h（26 kn）。

芬蘭羅爾斯·羅伊斯公司羅爾斯·羅伊斯船舶業(yè)務(wù)創(chuàng)新副總裁Oskar Levander表示，將在這一個(gè)十年結(jié)束之前，看到無人駕駛船舶的商業(yè)應(yīng)用。五角大樓的研究機(jī)構(gòu)國防高級研究計(jì)劃局（DARPA）發(fā)言人Jared B.Adams表示，無人駕駛船舶不僅可能改變海上作戰(zhàn)方式，也可能實(shí)現(xiàn)無人駕駛船舶的商業(yè)運(yùn)輸。

2 規(guī)范的歷史意義和引領(lǐng)技術(shù)先行的現(xiàn)實(shí)意義

中國船級社（CCS）《智能船舶規(guī)范》是至今為止首部涵蓋了智能船舶從設(shè)計(jì)、建造到運(yùn)營全生命周期的船級社規(guī)范，具有深遠(yuǎn)的歷史意義和引領(lǐng)技術(shù)先行的現(xiàn)實(shí)意義。CCS《智能船舶規(guī)范》共分7章：第1章通則、第2章智能航行、第3章智能船體、第4章智能機(jī)艙、第5章智能能效管理、第6章智能貨物管理、第7章智能集成平臺。規(guī)范在內(nèi)容上脈絡(luò)清晰，自成體系，具有可操作性； 六大功能的劃分方式涵蓋了船上各智能化系統(tǒng)；此外規(guī)范內(nèi)容立足于現(xiàn)有的規(guī)范體系，能與目前CCS的規(guī)范要求相互融合。同時(shí)，規(guī)范開放式的編寫方式充分考慮到未來智能船舶技術(shù)的發(fā)展，便于今后不斷納入新的應(yīng)用成果，完善和細(xì)化已有的技術(shù)要求。具有融合成熟技術(shù)的歷史意義！

規(guī)范中還對各項(xiàng)智能功能所對應(yīng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和軟件開發(fā)、送審資料、試驗(yàn)檢驗(yàn)及人員配備作出明確要求?？紤]到智能船舶技術(shù)的不斷發(fā)展，規(guī)范對新技術(shù)的應(yīng)用作出原則要求：當(dāng)采用新技術(shù)的系統(tǒng)和設(shè)備經(jīng)風(fēng)險(xiǎn)評估和試驗(yàn)證明能夠達(dá)到CCS規(guī)范要求的同等安全水平，這些系統(tǒng)和設(shè)備的設(shè)計(jì)可偏離CCS的規(guī)范要求。同時(shí)給出風(fēng)險(xiǎn)評估方法和新技術(shù)批準(zhǔn)的依據(jù)，具有引領(lǐng)技術(shù)先行的現(xiàn)實(shí)意義。

智能船舶分為六大功能模塊：智能航行、智能船體、智能機(jī)艙、智能能效管理、智能貨物管理和智能集成平臺。當(dāng)船舶的各項(xiàng)功能均符合CCS智能船舶規(guī)范要求時(shí)，可授予智能船舶附加標(biāo)志：

i-Ship（Nx，Hx，Mx，Ex，Cx，Ix）括號內(nèi)的字母是智能船舶的功能標(biāo)志，其與智能船舶功能模塊的對應(yīng)如下：

N —— 智能航行功能標(biāo)志；

H —— 智能船體功能標(biāo)志；

M —— 智能機(jī)艙功能標(biāo)志；

E —— 智能能效管理功能標(biāo)志；

C —— 智能貨物管理功能標(biāo)志；

I —— 智能集成平臺功能標(biāo)志；

X —— 可選功能補(bǔ)充標(biāo)志。

當(dāng)船舶具有某一智能功能，即可單獨(dú)授予相關(guān)的智能功能標(biāo)志［2］。

智能船舶要實(shí)現(xiàn)商業(yè)或軍事利益的最大化，不僅要實(shí)現(xiàn)船舶本身（點(diǎn)）的智能化，還要實(shí)現(xiàn)與所屬船舶公司管理中心（線）的聯(lián)系和管理，并且要實(shí)現(xiàn)與國家或地區(qū)（面）物流網(wǎng)的資源共享。

2.1 智能船舶技術(shù)

智能船舶技術(shù)泛指利用傳感器、通信、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)手段，自動感知和獲得船舶自身、海洋環(huán)境、物流、港口等方面的信息和數(shù)據(jù)，并基于計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和大數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)，在船舶航行、管理、維護(hù)保養(yǎng)、貨物運(yùn)輸?shù)确矫鎸?shí)現(xiàn)智能化運(yùn)行的船舶，以使船舶更加安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、可靠［2］。

2.1.1 自動航行系統(tǒng)

自動航行系統(tǒng)包含自動導(dǎo)航系統(tǒng)和自動操舵系統(tǒng)。只要輸入航行計(jì)劃，船舶起錨離港后，系統(tǒng)自動進(jìn)行航向、航速、船位檢測，并自動保持航跡、航向、航速，安全地到達(dá)目的地。像無人機(jī)那樣，預(yù)先制定航行計(jì)劃，輸入預(yù)定航線，在整個(gè)船舶航行過程中，人們不介入船舶操縱，只是處于監(jiān)視狀態(tài)和負(fù)責(zé)設(shè)備故障的排除。實(shí)現(xiàn)船舶自動化航行后，不僅減少船員勞動強(qiáng)度，還將大大提高船舶的經(jīng)濟(jì)性和安全可靠性［3，5］。

而“智能航行”要求是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)等對感知和獲得的信息進(jìn)行分析和處理，對船舶航路和航速進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化；航行時(shí)，借助岸基支持中心，船舶能在開闊水域、狹窄水道、復(fù)雜環(huán)境條件下自動避碰，實(shí)現(xiàn)自主航行。智能航行具有以下功能：基本功能為航路設(shè)計(jì)和優(yōu)化；補(bǔ)充功能為自主航行或高級自主航行。

現(xiàn)舉例說明“導(dǎo)航雷達(dá)”如何適應(yīng)智能規(guī)范要求以及需改進(jìn)提高的方向。

（1）避碰ARPA功能

不同船型有不同的回轉(zhuǎn)半徑，不同速度下有不同的轉(zhuǎn)彎角速度。要想真正實(shí)現(xiàn)船舶避碰ARPA功能，每種船型的數(shù)學(xué)模型是不一樣的。如果是運(yùn)輸船舶，不同（裝載量），其特性也不一樣的。換言之，船舶避碰ARPA軟件還要具有“不斷學(xué)習(xí)”的能力。

與傳統(tǒng)的“ARPA功能”相比，新型導(dǎo)航雷達(dá)要與“船舶能效管理系統(tǒng)”有接口關(guān)系，實(shí)現(xiàn)自身船型特性數(shù)據(jù)的輸入和實(shí)時(shí)修正。

（2）“觀察”功能

眾所周知，導(dǎo)航雷達(dá)是船舶的眼睛。根據(jù)天氣、海浪、目標(biāo)的大小需經(jīng)常變換量程，需要調(diào)節(jié)增益。在無人駕駛的情況下，導(dǎo)航雷達(dá)能進(jìn)行智能化的自動切換嗎？

與傳統(tǒng)的“觀察”相比，新型導(dǎo)航雷達(dá)要與“船舶氣象儀”及其他氣象設(shè)備有接口關(guān)系，獲得實(shí)現(xiàn)天氣、海浪等氣象特性數(shù)據(jù)的自動輸入和實(shí)時(shí)修正。根據(jù)目標(biāo)的大小需要變換量程，或者需要調(diào)節(jié)增益，新型導(dǎo)航雷達(dá)本身能夠?qū)崿F(xiàn)自動調(diào)節(jié)。另外，借助岸基支持中心，也能遙控實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)。

（3）“融合”功能

現(xiàn)代導(dǎo)航雷達(dá)顯示器能夠與“電子海圖顯示與信息系統(tǒng)（ECDIS）”和 “船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）進(jìn)行融合。這樣的雷達(dá)畫面，就是智能船舶的實(shí)時(shí)場景。

與傳統(tǒng)的“融合觀察”相比，新型導(dǎo)航雷達(dá)能夠與對外通信系統(tǒng)或情報(bào)系統(tǒng)有接口關(guān)系，能夠?qū)ⅰ皩?shí)時(shí)場景”傳輸?shù)桨痘С种行摹?/p>

通過以上論述和分析我們發(fā)現(xiàn)，原有的導(dǎo)航設(shè)備（含導(dǎo)航雷達(dá)）尚無法滿足智能化和無人駕駛要求。隨著對智能化船舶的深化研究，對單體設(shè)備和所屬系統(tǒng)的要求，以及設(shè)備與設(shè)備間的要求、系統(tǒng)與系統(tǒng)間的要求，都會隨著深化設(shè)計(jì)，不斷提出新的智能化技術(shù)要求，這意味著設(shè)備、系統(tǒng)的軟件也將不斷創(chuàng)新和升級。

2.1.2 船體應(yīng)力檢測系統(tǒng)

船體應(yīng)力檢測系統(tǒng)是船舶電氣信號系統(tǒng)的子系統(tǒng)，船體應(yīng)力檢測系統(tǒng)一般包含長基線應(yīng)力儀、加速度儀、傾斜儀等。

CCS《鋼質(zhì)海船入級規(guī)范》2015第2分冊（船體分冊），第2.2.8條款中，對“裝載手冊和裝載儀”提出：要求提供船舶裝載工況的設(shè)計(jì)依據(jù)，包括沿船長的許用靜水彎距和許用靜水切力曲線；各種裝載工況下的靜水彎距和靜水切力的計(jì)算值；結(jié)構(gòu)（如艙口蓋、甲板、雙層底）所容許的局部載荷［3］。

而“智能船體”是基于船體數(shù)據(jù)庫的建立與維護(hù)，為船體全生命周期內(nèi)的安全和結(jié)構(gòu)維修保養(yǎng)提供輔助決策，同時(shí)還可以通過船體相關(guān)數(shù)據(jù)的自動采集與監(jiān)測，提供船舶操縱的輔助決策。

（1）船體全生命周期管理包括下列功能：

船體建造監(jiān)控管理；

船體結(jié)構(gòu)厚度監(jiān)控與強(qiáng)度評估；

船體檢查保養(yǎng)計(jì)劃；

破損穩(wěn)性和結(jié)構(gòu)剩余強(qiáng)度評估。

（2）船體監(jiān)測及輔助決策系統(tǒng)包括下列功能：

船體監(jiān)測系統(tǒng)；

航行輔助決策系統(tǒng)。

2.1.3 機(jī)艙自動化系統(tǒng)

機(jī)艙自動化系統(tǒng)包含：機(jī)艙檢測、報(bào)警、控制系統(tǒng)；主機(jī)和可調(diào)螺距螺旋槳的遙控系統(tǒng)；船舶電站自動化系統(tǒng)；輔鍋爐、其他機(jī)電設(shè)備的自動化控制系統(tǒng)等。

AUT-0標(biāo)志表示推進(jìn)裝置由駕駛室控制站控制、機(jī)艙集控室和機(jī)器處所的無人值班。其主要功能是檢測、控制機(jī)電設(shè)備的工作狀態(tài)和參數(shù)，如壓力、溫度、電流、電壓、功率、頻率、轉(zhuǎn)速、流量、液位、絕緣電阻、電動機(jī)的起停、閥的開與關(guān)等，并進(jìn)行指示、報(bào)警、控制、記錄。當(dāng)機(jī)電設(shè)備故障時(shí)，工作參數(shù)超限時(shí)，發(fā)出報(bào)警指示。這種報(bào)警還延伸至駕駛室、輪機(jī)員住所、公共場所［3，5］。

而“智能機(jī)艙”的要求是：能夠綜合利用狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)所獲得的各種信息和數(shù)據(jù)，對機(jī)艙內(nèi)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、健康狀況進(jìn)行分析和評估，用于機(jī)械設(shè)備操作決策和維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃的制定。并具有以下功能：

（1）對機(jī)艙內(nèi)的主推進(jìn)發(fā)動機(jī)、輔助發(fā)電用發(fā)動機(jī)、軸系的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測；

（2）根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)，對機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和健康狀況進(jìn)行分析和評估；

（3）根據(jù)分析與評估結(jié)果，提出糾正建議，為船舶操作提供決策建議。

2.1.4 綜合橋樓系統(tǒng)

關(guān)于綜合橋樓系統(tǒng)的要求，可查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)手冊。

2.1.5 船舶能效管理系統(tǒng)

2011年CCS發(fā)布了《船舶能效管理認(rèn)證規(guī)范》，并于2012年1月1日生效。國際海事組織（IMO）海洋環(huán)境保護(hù)保護(hù)委員會第62屆大會（MEPC62）早在2011年7月就通過對《國際防止船舶污染公約》附則VI（MARPOL ANEX VI）的一項(xiàng)修正案，把有關(guān)新船能效設(shè)計(jì)指數(shù)（EEDI）和船舶能效管理計(jì)劃（SEEMP）的內(nèi)容納入其中。MEPC.212（63）發(fā)布了2012年《新船實(shí)際能效設(shè)計(jì)指數(shù)（EEDI）計(jì)算方式導(dǎo)則》；MEPC.213（63）發(fā)布了《2012年船舶能效管理計(jì)劃（SEEMP）編制導(dǎo)則》；MEPC.214（63）發(fā)布了《2012年能效設(shè)計(jì)指數(shù)（EEDI）檢驗(yàn)和發(fā)證導(dǎo)則》；MEPC.215（63）發(fā)布了用于《能效設(shè)計(jì)指數(shù)（EEDI）的基準(zhǔn)線計(jì)算導(dǎo)則》［4］。

而“智能能效管理”是指能夠通過對船舶航行狀態(tài)、耗能狀況的在線監(jiān)測與數(shù)據(jù)的自動采集，對船舶能效狀況、航行及裝載狀態(tài)等進(jìn)行評估，并通過大數(shù)據(jù)分析、數(shù)值分析及優(yōu)化技術(shù)，為船舶提供數(shù)據(jù)評估分析結(jié)果和輔助決策建議，以及航速優(yōu)化、基于縱傾優(yōu)化的最佳配載等解決方案，實(shí)現(xiàn)船舶能效實(shí)時(shí)監(jiān)控、智能評估及優(yōu)化，不斷提高船舶能效管理水平。

2.1.6 船舶智能貨物管理系統(tǒng)

智能貨物管理是指利用傳感器等感知設(shè)備對貨物、貨艙和貨物保護(hù)系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行自動采集，并基于計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和大數(shù)據(jù)處理、分析，以實(shí)現(xiàn)貨艙、貨物和貨物保護(hù)系統(tǒng)狀態(tài)的監(jiān)測、報(bào)警、輔助決策和控制，同時(shí)還可以基于監(jiān)測和獲得的數(shù)據(jù)，進(jìn)行貨物優(yōu)化配載和自動裝卸，從而實(shí)現(xiàn)船舶貨物的智能管理。

2.1.7 智能集成平臺

船舶授予智能集成平臺功能標(biāo)志，應(yīng)至少集成智能航行、智能機(jī)艙和智能能效管理三個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，形成船上數(shù)據(jù)與應(yīng)用的統(tǒng)一集成平臺。集成平臺應(yīng)具備開放性，能夠整合現(xiàn)有船上信息管理系統(tǒng)及后續(xù)新增系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對船舶的全面監(jiān)控與智能化管理，并與岸上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。

2.2 無人駕駛技術(shù)

無人駕駛技術(shù)是在“船舶智能技術(shù)”基礎(chǔ)上的又一次飛躍。無人駕駛技術(shù)是指通過智能化技術(shù)和遙控技術(shù)實(shí)現(xiàn)對無人船舶的駕駛和控制。

2.2.1 無人駕駛船舶與無人機(jī)區(qū)別

隨著無人機(jī)技術(shù)的日益成熟，無人機(jī)的應(yīng)用越來越寬泛。但我們必須清醒地認(rèn)識到，無人駕駛船舶與無人機(jī)相比還存在很大區(qū)別：

（1）船舶的靠停碼頭

船舶的安全靠離碼頭受到船體自重、線形、慣性、吃水、風(fēng)速、風(fēng)向、水流等因素的影響，因而通過遙控的無人駕駛船舶有一定難度。

（2）船舶的狹窄航道航行

狹窄航道的流速和流向都在不斷變化，并且暗礁的自動識別難以普及（技術(shù)上是可行的，但性價(jià)比太低），因此通過遙控的無人駕駛船舶有一定風(fēng)險(xiǎn)。

（3）錨地的拋錨和避風(fēng)

錨地拋錨和避風(fēng)也是常有的事，每個(gè)港口附近的錨地情況不盡相同，通過遙控的無人駕駛船舶有一定困難。

2016年8月18日，煙臺中集來福士海洋工程有限公司與上海億石創(chuàng)業(yè)投資有限公司簽訂了無人艇研發(fā)制造合作協(xié)議。億石擁有全球科學(xué)家、知識產(chǎn)權(quán)、重點(diǎn)大學(xué)和專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的資源整合，研發(fā)的無人艇和水面水下機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)在高精度GPS/北斗導(dǎo)航定位下的全天候自動巡航與避險(xiǎn)、遠(yuǎn)程偵查操作、專業(yè)設(shè)備載荷搭載、360度視角視頻傳輸、語音對講等功能，主要應(yīng)用于油氣開發(fā)領(lǐng)域，也充分運(yùn)用在抗災(zāi)救險(xiǎn)、調(diào)查軍事、離岸風(fēng)能建設(shè)等諸多方面。預(yù)計(jì)年內(nèi)投產(chǎn)即可達(dá)到近億元產(chǎn)值，之后將以每年50%的速度遞增。

2.2.2 船舶遠(yuǎn)程識別和跟蹤系統(tǒng)

船舶遠(yuǎn)程識別和跟蹤系統(tǒng)由船載終端設(shè)備、通信服務(wù)提供商（CSP）、應(yīng)用服務(wù)提供商（ASP），可實(shí)現(xiàn)航行船舶全球識別和跟蹤。

船舶設(shè)計(jì)實(shí)用手冊（2013版）［5］中，對“電子海圖顯示與信息系統(tǒng)（ECDIS）”、“自動雷達(dá)標(biāo)繪儀（ARPA）”、“船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）”以及綜合橋樓系統(tǒng)（CCS-OMBO或ABS-NIBS）提出過許多與船舶遠(yuǎn)程識別和跟蹤系統(tǒng)的接口要求：

（1）要求“電子海圖顯示與信息系統(tǒng)（ECDIS）”將相關(guān)的導(dǎo)航信息疊加到電子海圖上綜合顯示，具有海圖自動修正、報(bào)文收發(fā)、岸船雙向文本通信功能?？梢允褂秒娮雍D導(dǎo)航海圖（EMC）和光柵海圖；可以設(shè)計(jì)和監(jiān)視航線；可以擱淺報(bào)警；可以顯示ARPA目標(biāo)數(shù)據(jù)，疊加雷達(dá)圖像等。

（2）要求自動雷達(dá)標(biāo)繪儀（ARPA）能夠提供連續(xù)、準(zhǔn)確和迅速的航行形勢估計(jì)，而且能夠顯示船舶周圍態(tài)勢，確保船舶安全航行?？射浫『妥詣痈櫠嗯繕?biāo)；可以顯示目標(biāo)運(yùn)動軌跡；可以對危險(xiǎn)目標(biāo)發(fā)出警告信號；可以自動校準(zhǔn)、自動調(diào)整、故障自檢和指示。

（3）要求船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）可連續(xù)向配有相應(yīng)設(shè)備的岸上交通控制站和其他船舶、飛機(jī)發(fā)送船舶識別碼、船型、航向、航速、航行狀況，以及與航行有關(guān)的吃水、貨物種類、目的地、估計(jì)到達(dá)時(shí)間；或接收岸上交通控制站和其他船舶、飛機(jī)發(fā)送來的有關(guān)信息，為船舶避碰、安全航行提供有效保障。它與船舶遠(yuǎn)程識別和跟蹤系統(tǒng)（LRIT）形成互補(bǔ)，主要作用于近距離接收和發(fā)送。

（4）要求綜合橋樓系統(tǒng)（CCS-OMBO或ABSNIBS）將導(dǎo)航設(shè)備、操機(jī)操舵設(shè)備等通過接口網(wǎng)絡(luò)有機(jī)地結(jié)合在一起，將各種導(dǎo)航設(shè)備的輸出信息進(jìn)行優(yōu)化綜合處理，實(shí)時(shí)、連續(xù)、精確地提供船位信息和各種航海參數(shù)，實(shí)現(xiàn)一人駕駛。

如果我們能把現(xiàn)有的船舶自動化、船舶航行自動化（ECDIS、ARPA、AIS等）、船舶遠(yuǎn)程識別和跟蹤系統(tǒng)（LRIT）及其他遙控技術(shù)融合在一起，就可以實(shí)現(xiàn)自主航行船舶的遙控。航行計(jì)劃可以在綜合橋樓系統(tǒng)進(jìn)行，也可以通過岸基控制指揮中心導(dǎo)入命令數(shù)據(jù)；并可通過短波、超短波、衛(wèi)星等通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)船岸之間的無縫連接和數(shù)據(jù)傳輸及實(shí)時(shí)監(jiān)控［5］。

2.2.3 無人駕駛技術(shù)主要功能

無人駕駛技術(shù)主要功能有：

（1）具有航路的設(shè)計(jì)和優(yōu)化能力，根據(jù)船舶所具有的技術(shù)條件和性能，特定的航行任務(wù)、吃水情況、貨物特點(diǎn)和船期計(jì)劃，充分考慮風(fēng)、浪、流、涌等因素，在保證船舶、人員和貨物安全的條件下，設(shè)計(jì)和優(yōu)化航路、航速，盡量減少燃料消耗，并在整個(gè)航行期間不斷優(yōu)化。

（2）具有岸基支持中心、惡劣天氣航行系統(tǒng)、應(yīng)急事態(tài)處理、自動避碰系統(tǒng)和航跡監(jiān)控系統(tǒng)。

（3）具有自主航行、高級自主航行風(fēng)險(xiǎn)分析系統(tǒng)，包括推進(jìn)系統(tǒng)、船舶操舵系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)的故障模式和影響分析。

3 結(jié) 論

恩格斯曾對人類需求與科技發(fā)展的關(guān)系做過如下表述：“社會一旦有技術(shù)上的需要，則這種需要就會比十所大學(xué)更能把科學(xué)推向前進(jìn)。”芬蘭圖爾庫大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院協(xié)作研究中心開發(fā)經(jīng)理Jouni Saarni表示：“遙控與無人駕駛船舶可能會重新定義船舶行業(yè)以及業(yè)內(nèi)參與者的角色，對船舶公司、船舶制造商和船舶系統(tǒng)供應(yīng)商產(chǎn)生重大影響。”對世界范圍內(nèi)的船舶進(jìn)行持續(xù)實(shí)時(shí)的遠(yuǎn)程監(jiān)控會將船舶更緊密地整合到物流或供應(yīng)鏈中，讓全球企業(yè)能盡力發(fā)揮整個(gè)船隊(duì)的最大效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)支增收。這會潛在地催生全新的船舶業(yè)務(wù)，如在線貨運(yùn)服務(wù)市場、更加高效的資產(chǎn)組合和租賃以及新型聯(lián)盟等。在這些新業(yè)務(wù)中，有些是針對市場上現(xiàn)有參與者的支持性業(yè)務(wù)，而讓新的參與者進(jìn)入本行業(yè)（諸如Uber、Spotify 和Airbnb等其他行業(yè)的參與者），則更具有潛在的強(qiáng)大競爭性［1］。

智能船舶及無人駕駛時(shí)代的到來，究竟會給世界帶來多大的影響，我們且拭目以待！

［1］李源.船舶行業(yè)新技術(shù)盤點(diǎn)［J］.船海動態(tài)聚焦，2015（11）.

［2］中國船級社.船舶智能規(guī)范［S］.2016.

［3］中國船級社.鋼質(zhì)海船入級規(guī)范［M］.北京：人民交通出版社，2015.

［4］中國船級社.船舶能效管理認(rèn)證規(guī)范［M］.北京：人民交通出版社，2012.

［5］中國船舶工業(yè)集團(tuán)公司.船舶設(shè)計(jì)實(shí)用手冊：電氣分冊 ［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2013.

Intelligent ship technology and unmanned navigation technology

GONG Rui-liang1JI Yu-guan2
（1.Changshu Rate Electric Co.，Ltd.，Changshu 215500，China；2.Marine Design & Research Institute of China，Shanghai 200011，China）

As the concept and technology of intelligent ships are increasingly developing，the intelligent ship has become the global shipping trend.Combined with the CCS "Rules for Intelligent Ships" which has been released in March，2016，this paper introduces the main function and technical requirement of the six functional modules of the intelligent ship，including intelligent navigation，intelligent hull，intelligent machinery，intelligent energy efficiency management，intelligent cargo management and intelligent integration platform.It also discusses the main function and realization difficulties of unmanned navigation，which can provide references for the relevant designers to design and manufacture intelligent ships according to "rules for intelligent ships".

intelligent ship technology； unmanned navigation technology； intelligent ship regulation

U666

A

1001-9855（2016）05-0082-06

2016-07-20；

2016-09-20

龔瑞良（1965-），男，高級工程師，研究方向：電氣自動化。吉雨冠（1959-），男，研究員，研究方向：艦船通信及導(dǎo)航。

10.19423/j.cnki.31-1561/u.2016.05.082