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国内外无人船舶研发仍需突破传感器等核心技术

2019-06-27
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摘要 随着传感器和智能驾驶技术的突破,多国已开始涉足无人驾驶船舶领域。目前,国内外在该领域的研发技术难点主要是智能感知、导航定位和自主巡航,其核心仍然是人工智能软硬件技术,包括核心传感器和智能算法。

  无人驾驶船舶技术,是指人工智能技术在船舶上的应用。随着传感器和智能驾驶技术的突破,多国已开始涉足无人驾驶船舶领域。随着技术的成熟和资本的介入,无人驾驶船舶将是大势所趋。2018年,劳斯莱斯技术公司和芬兰国有渡轮运营商Finferries在芬兰展示了世界上第一艘完全自主运行的渡轮。


世界上第一艘完全自主运行的渡轮,资料图

  有数据显示,在所有的海上事故中,约80%是人为因素造成的。无人驾驶船舶技术的应用被认为将大幅提高船舶航行的安全性,降低船舶运营成本。目前,美国、以色列、英国、法国、意大利和日本等发达国家在USV(无人水面艇)领域的技术水平较高。我国也已开展相关研究,但船体智能化总体设计、关键部件、智能软件和数学模型等方面的关键技术还较为薄弱,且无人水面艇主要集中于民用领域。

  虽然世界主要造船国家正大力推进智能船舶的研制与应用,但是,全球智能船舶仍处于探索和发展的初级阶段,智能感知等核心技术尚未突破。以亮相芬兰的世界首艘完全自主运行的渡轮为例,其航行水域环境相对简单、水流平稳、航道交通流量较小,而真正的水域环境往往复杂多变且可能出现各种突发情况。

  2018年12月,工业和信息化部、交通运输部、国防科工局联合印发了《智能船舶发展行动计划(2019—2021年)》(以下简称《行动计划》),明确提出初步建立智能船舶规范标准体系,突破航行态势智能感知、自动靠离泊等核心技术等,保持我国智能船舶发展与世界先进水平同步。

  目前,国际上无人船舶的关键技术被总结为GNC,即Guidance(自主巡航)、Navigation(导航定位)、Control(自动控制),具体包括船体设计、自主巡航、导航定位、自动控制、通信网络、自主决策、传感与感知、电源系统、动力与推进系统、人机交互系统等。目前的技术难点主要是智能感知、导航定位和自主巡航,其核心仍然是人工智能软硬件技术,包括核心传感器和智能算法。

  为应对复杂多变的海上环境,无人驾驶船舶对海上通信系统的高宽带、低延时、低成本等提出了更高要求。一般而言,需要在船舶上配备北斗系统、公众移动通信系统、铱星系统、海事卫星系统等,以提高通信效率。然而,随着船岸通信量的增加,如何规避黑客攻击、信息泄露等网络安全问题也接踵而至。

  比如,无人驾驶船舶的关键技术之一是系统冗余,需要具备多路通信信道,且相互独立。此外,还需建立高可靠性和安全性的云系统以防范黑客攻击,同时使其在没有网络的情况下也具备自主决策能力,例如长时间没有通信网络将自主返航。

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