王興平/ 珠海云航智能技術(shù)有限公司，廣東省 珠海市 519000

無(wú)人機(jī)、無(wú)人駕駛汽車已經(jīng)走入了國(guó)內(nèi)大眾視野，作為四大主要交通工具的無(wú)人駕駛船舶研制計(jì)劃在2010年前后正式啟動(dòng)。歐洲通過(guò)投入AAWA，MUNIN等項(xiàng)目的研究率先掀起了“無(wú)人駕駛”船舶浪潮，此后全球范圍內(nèi)不斷涌現(xiàn)出無(wú)人駕駛船舶的項(xiàng)目，并提出多個(gè)無(wú)人駕駛船舶測(cè)試場(chǎng)。在以安全為核心的船舶工業(yè)和航運(yùn)界，較“無(wú)人駕駛”更容易科學(xué)的概念是“自主航行船舶”。而在“自主航行船舶”之前，無(wú)人艇從上世紀(jì)開(kāi)始，已經(jīng)經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展。無(wú)人艇與自主航行船舶是否是同一個(gè)事物，兩者之間是什么關(guān)系，自主航行船舶是否可以透過(guò)無(wú)人艇技術(shù)得以發(fā)展等均是是值得研究的課題。

自上世紀(jì)以來(lái)，無(wú)人艇從技術(shù)到應(yīng)用得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，也成為學(xué)界研究熱點(diǎn)。在產(chǎn)業(yè)端，國(guó)內(nèi)已涌現(xiàn)出100多家從事無(wú)人艇研制的單位。

自2010年以來(lái)，歐洲先后展開(kāi)了多項(xiàng)“船舶無(wú)人駕駛”研究項(xiàng)目，影響比較大的有AAWA和MUNIN，自這些項(xiàng)目，國(guó)際海事組織IMO開(kāi)始關(guān)注船舶領(lǐng)域的無(wú)人駕駛，至今年6月，國(guó)際海事組織MSC101次會(huì)議，通過(guò)了“自主船舶試航暫行指南”，標(biāo)志著船舶與汽車一樣，具備了試航的法規(guī)依據(jù)。

但，無(wú)人艇與無(wú)人駕駛船舶(無(wú)人駕駛在船舶領(lǐng)域爭(zhēng)議較大，正文均將采用IMO的正式提法自主航行船舶)的概念難以厘清，甚至被許多人等同視之。作為中國(guó)無(wú)人艇發(fā)展的參與者，自主航行船舶的開(kāi)拓者，有必要從技術(shù)、應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)前景多個(gè)方面闡述無(wú)人艇與無(wú)人駕駛(自主航行)船舶。

無(wú)人艇技術(shù)綜述

無(wú)人艇概述

無(wú)人艇的學(xué)名為無(wú)人水面艇，英文(Unmanned Surface Vehicle， USV)，又稱水面機(jī)器人。水面機(jī)器人這個(gè)定義準(zhǔn)確表述了USV的三個(gè)關(guān)鍵：無(wú)人(在艇)，水面(相對(duì)與水下)，機(jī)器人(工具，代替人完成特定任務(wù))。水面機(jī)器人這個(gè)概念，也可以較好地幫助我們理解無(wú)人艇與自主航行船舶的區(qū)別。

無(wú)人艇的第一個(gè)顯著特征是小巧靈活，目前最大的無(wú)人艇當(dāng)屬美國(guó)的“海上獵人”，該艇長(zhǎng)達(dá)40m，可持續(xù)續(xù)航90天。而我們常見(jiàn)的無(wú)人艇，艇長(zhǎng)大多在1m～8m，排水量也就只有幾十公斤至幾噸?；谛∏伸`活和艇上無(wú)人的顯著特征，無(wú)人艇具有較強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性，可以抵達(dá)許多傳統(tǒng)作業(yè)無(wú)法抵達(dá)的區(qū)域，例如輻射、污染水域、例如淺灘、暗礁水域。國(guó)內(nèi)在這方面已經(jīng)有了許多的成功案例。

無(wú)人艇最先從軍事需求而來(lái)，在掃雷、打把等領(lǐng)域逐步開(kāi)始應(yīng)用。美國(guó)、以色列等國(guó)在無(wú)人艇軍用領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。進(jìn)入本世紀(jì)以來(lái)，中國(guó)無(wú)人艇率先在民用領(lǐng)域起步，珠海云洲等無(wú)人艇企業(yè)將無(wú)人艇技術(shù)應(yīng)用于環(huán)保、海洋調(diào)查等領(lǐng)域。而無(wú)人艇的軍事應(yīng)用在中國(guó)則正處于起步階段。

無(wú)人艇的應(yīng)用非常廣泛，除開(kāi)前述應(yīng)用外，安防巡邏、海上救援、科學(xué)實(shí)驗(yàn)等均可用到無(wú)人艇。

無(wú)人艇七大關(guān)鍵技術(shù)

關(guān)于無(wú)人艇的技術(shù)論述有許多，本文從參考文獻(xiàn)結(jié)合作者的理解，嘗試從7個(gè)領(lǐng)域?qū)o(wú)人艇技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

(1)感知技術(shù)

要實(shí)現(xiàn)艇上無(wú)人，首先就需要對(duì)環(huán)境(保護(hù)目標(biāo))有極強(qiáng)的感知能力。最基本的遙控需求，也需要無(wú)人艇能傳回航行環(huán)境中的障礙物，執(zhí)行任務(wù)更需要感知目標(biāo)區(qū)域和任務(wù)狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)航行、直至全自主任務(wù)，還需要艇上有態(tài)勢(shì)感知能力—能講環(huán)境要素轉(zhuǎn)化為航行和任務(wù)決策的輸入條件，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的語(yǔ)義化。目前，無(wú)人艇的感知主要應(yīng)用雷達(dá)、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)和視覺(jué)技術(shù)感知水面環(huán)境；水下采用聲吶進(jìn)行感知。

(2)路徑規(guī)劃

無(wú)人艇實(shí)現(xiàn)自主航行的一個(gè)典型特征就是具備路徑規(guī)劃能力。一般全局路徑規(guī)劃由無(wú)人艇操作人員完成，以簡(jiǎn)化技術(shù)難度。而局部的路徑規(guī)劃則由無(wú)人艇的避障算法完成。局部路徑規(guī)劃的主要算法大部分來(lái)源于機(jī)器人的路徑規(guī)劃，例如A＊算法，人工勢(shì)場(chǎng)等。

(3)控制技術(shù)

控制技術(shù)概念比較豐富。比較寬泛的理解整個(gè)“使艇無(wú)人航行起來(lái)的技術(shù)”都可以叫控制技術(shù)。而狹義的控制技術(shù)，是保持規(guī)劃航向航速。舉例而言，一條小型電動(dòng)無(wú)人艇的控制，指的就是控制電機(jī)轉(zhuǎn)速、方向以及舵向，以達(dá)到某個(gè)航速、航向，直至完成航路點(diǎn)循跡。目前較多采用PID控制。

(4)通信技術(shù)

如果說(shuō)感知、路徑規(guī)劃、控制已經(jīng)可以替代人的觀察、判斷決策和操縱，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人在艇的航行，那么通信則是控制無(wú)人艇、采集數(shù)據(jù)的通道。無(wú)人艇的通信技術(shù)通常分為窄帶和寬帶。窄帶主要用于指令傳輸，例如遙控指令、下發(fā)航路點(diǎn)等；寬帶主要用于任務(wù)數(shù)據(jù)傳輸，例如視頻信號(hào)，任務(wù)載荷的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)等。目前，一般會(huì)采用窄帶+寬帶的通信方式配合，比較有實(shí)力的單位會(huì)依據(jù)任務(wù)組建專用通信網(wǎng)絡(luò)。

(5)人機(jī)交互

作為水面機(jī)器人，無(wú)人艇的人機(jī)交互界面是至關(guān)重要的一環(huán)。最早的無(wú)人艇應(yīng)用是通過(guò)遙控器的方式實(shí)現(xiàn)操作人員向無(wú)人艇發(fā)送指令。近年來(lái)，隨著應(yīng)用場(chǎng)景不斷豐富，無(wú)人艇技術(shù)不斷提升，帶有無(wú)人艇監(jiān)控、任務(wù)規(guī)劃、實(shí)時(shí)控制、任務(wù)數(shù)據(jù)管理的遠(yuǎn)程控制中心(站)逐漸成為無(wú)人艇的人機(jī)交互方式。

(6)載荷技術(shù)

前面幾種技術(shù)，可以使無(wú)人艇具備航行的能力，無(wú)人艇的目的并不是航行，而是代替人執(zhí)行任務(wù)。隨著各類涉水設(shè)備尤其是傳感器技術(shù)的進(jìn)步，無(wú)人艇可以搭載的任務(wù)載荷也越來(lái)越多，無(wú)人艇的難點(diǎn)逐漸從無(wú)人艇本身，轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)人艇與載荷設(shè)備的融合。舉例而言，要實(shí)現(xiàn)海底測(cè)繪，就需要無(wú)人艇根據(jù)搭載多波束的要求，具備較好的耐波性、極低的底噪、較高的循跡精度和足夠的巡航時(shí)間，并能提出足夠長(zhǎng)時(shí)間的電能。從產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的角度，也看到越來(lái)越多的任務(wù)載荷和無(wú)人艇之間的一體化設(shè)計(jì)。另一面，為了能搭載更多的設(shè)備、具備更多的應(yīng)用場(chǎng)景，真正讓無(wú)人艇平臺(tái)化，無(wú)人艇也涉及越來(lái)越多的模塊化設(shè)計(jì)。

(7)布放回收技術(shù)

布放回收是無(wú)人艇大規(guī)模應(yīng)用的一個(gè)難點(diǎn)。以海洋調(diào)查為例，一般科考船搭載無(wú)人艇執(zhí)行海洋科考任務(wù)時(shí)，往往需要配備專門的搭載設(shè)備，并在原有科考船的布放回收設(shè)備上做一點(diǎn)改裝并進(jìn)行訓(xùn)練。無(wú)人艇在執(zhí)行任務(wù)的時(shí)候的確可以把人員解放出來(lái)，但是在部分回收的時(shí)候，往往需要多人協(xié)同，這與“無(wú)人”的初衷背離。目前，無(wú)人艇的布放回收隨著應(yīng)用的不斷曾佐，逐步超自動(dòng)化方向發(fā)展。美國(guó)曾經(jīng)演示過(guò)槽道式布放回收。

以上七大關(guān)鍵技術(shù)并不是無(wú)人艇技術(shù)的全部，無(wú)人艇是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，還涉及到材料技術(shù)、動(dòng)力技術(shù)、流體技術(shù)等，是一個(gè)典型的交叉學(xué)科。這也是我們看到目前的無(wú)人艇團(tuán)隊(duì)既有長(zhǎng)期從事船舶領(lǐng)域工作的，也有從事自動(dòng)化、信息技術(shù)領(lǐng)域的。

無(wú)人艇技術(shù)現(xiàn)狀與趨勢(shì)

無(wú)人艇技術(shù)從最早的遙控逐漸過(guò)渡到“自主航行”，已經(jīng)經(jīng)過(guò)了好幾代的發(fā)展。單就無(wú)人艇的航行控制技術(shù)而言，已經(jīng)到了一個(gè)比較高的水平。僅國(guó)內(nèi)，就有好多團(tuán)隊(duì)的無(wú)人艇可實(shí)現(xiàn)高精度的循線航行。但是，無(wú)人艇是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，如前文的討論，無(wú)人艇的技術(shù)涵蓋面非常廣，從這個(gè)角度，目前的無(wú)人艇技術(shù)尚有諸多問(wèn)題需要解決。同時(shí)，無(wú)人艇是一個(gè)集成性的技術(shù)，涉及到基礎(chǔ)科學(xué)。以航行控制而言，其中涉及到環(huán)境感知、路徑規(guī)劃、控制這三大模塊中的許多算法，仍然處于“自動(dòng)”到真正高智能的“全自主”過(guò)渡階段。

無(wú)人艇的任務(wù)導(dǎo)向?qū)傩?，以及無(wú)人艇所處的產(chǎn)業(yè)階段，基本決定無(wú)人艇的整體技術(shù)還處于起步階段。大量的無(wú)人艇應(yīng)用場(chǎng)景尚待開(kāi)發(fā)，這其中涉及到的載荷搭載、無(wú)人艇布放回收、無(wú)人艇搭載載荷實(shí)時(shí)任務(wù)的工作模式，這些都涉及到大量的技術(shù)開(kāi)發(fā)。

除開(kāi)單艇技術(shù)，無(wú)人艇編隊(duì)協(xié)同也是一個(gè)重點(diǎn)。無(wú)人艇編隊(duì)可以賦予無(wú)人艇更大的協(xié)同效能，彌補(bǔ)無(wú)人艇單艇的不足。目前，在無(wú)人艇編隊(duì)領(lǐng)域，中國(guó)處于領(lǐng)先地位。云洲智能的無(wú)人艇編隊(duì)已實(shí)現(xiàn)81條艇的全自主編隊(duì)協(xié)同，比美軍的蜂群多了好幾倍。

我國(guó)的無(wú)人艇技術(shù)發(fā)展，還有另外一個(gè)現(xiàn)象值得注意：參與無(wú)人艇技術(shù)研發(fā)的單位眾多，但各家單位之間缺乏合作和交流，導(dǎo)致大量的重復(fù)性工作。這里也呼吁更多的無(wú)人艇研制單位能協(xié)同創(chuàng)新，真正做好產(chǎn)業(yè)分工，加速無(wú)人艇技術(shù)成熟和更大規(guī)模應(yīng)用。

圖1 無(wú)人艇七大關(guān)鍵技術(shù)

無(wú)人艇與自主航行船舶

自主航行船舶概述

在大量的新聞報(bào)道里面，自主航行船舶都被稱作“無(wú)人船”，類似頂層設(shè)計(jì)的問(wèn)題實(shí)際尚未統(tǒng)一。自MSC98次會(huì)議以來(lái)，IMO層面的討論會(huì)將這類船舶英文定義為“Marine Autonomous Surface Ship”自主航行船舶。而中日韓則用了更為寬泛的概念“智能船舶”(Intelligent Ship)。

不管概念如何，其最為關(guān)鍵的特征是“不需要人員在船駕駛的船舶”。

從以上幾個(gè)概念的角度，我們可以得出兩個(gè)值得探討的問(wèn)題：

(1)是無(wú)人駕駛，還是無(wú)人在船？

(2)是無(wú)人駕駛，還是無(wú)人在船駕駛？

從汽車的自主駕駛我們可以看到：一些特殊用途的汽車，實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛實(shí)際就成為了陸地(運(yùn)輸)機(jī)器人，這一點(diǎn)類似于無(wú)人艇，因?yàn)檐嚿险娴摹皼](méi)人有”；一些汽車實(shí)現(xiàn)了不需要人的自動(dòng)駕駛，但上面仍然有乘員或其他人員，這類比較像是我們探討的自主航行船舶—它只是不需要人員駕駛的交通工具，而不一定意味著上面沒(méi)有人員。

另外需要注意的是，歐洲國(guó)家提出了5級(jí)自主航行等級(jí)劃分，從0開(kāi)始的無(wú)自動(dòng)航行能力，一直到最高的L4全自主，中間還包含了L2有人在船的遠(yuǎn)程遙控和L3的無(wú)人在船的遠(yuǎn)程遙控，可以看到這里面“人在回路”是至關(guān)重要的一環(huán)，“無(wú)人”并不意味著“無(wú)人”操控。

所以，我們討論時(shí)盡量避免這些爭(zhēng)議，將這類船舶統(tǒng)稱為“自主航行”船舶，遠(yuǎn)程遙控、全自主只是“自主”水平差異而已。

從現(xiàn)在和未來(lái)的船舶技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展去看，必然會(huì)存在非常長(zhǎng)的一段時(shí)間是“傳統(tǒng)有人駕駛船舶”和“新型自主航行船舶”，也就意味著要么現(xiàn)有船舶會(huì)適應(yīng)面向“自主航行船舶”的規(guī)則和生態(tài)；要么自主航行船舶適應(yīng)現(xiàn)有的船舶規(guī)則和生態(tài)。

很明顯，自主航行船舶在適應(yīng)現(xiàn)有規(guī)則和生態(tài)的前提下，才能得到真正的發(fā)展。

自主航行船舶關(guān)鍵技術(shù)

船舶要實(shí)現(xiàn)自主航行，關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)與駕駛員同等的感知、決策和控制能力。

感知能力包含環(huán)境感知能力和船舶感知能力。環(huán)境感知能力也就是利用傳感器實(shí)現(xiàn)通航環(huán)境的態(tài)勢(shì)感知、目標(biāo)感知，為航行決策提供基礎(chǔ)。最基本的環(huán)境感知涉及導(dǎo)航雷達(dá)、AIS和電子海圖的信息融合。船舶航行體系內(nèi)，還需要感知的信息包含航行管理信息(通常來(lái)自于海事部門)，例如禁航通告；來(lái)自其他船舶的信息，例如甚高頻(VHF)的喊話，緊急求助信息等；在船舶靠離泊期間，還需要和港口管理單位進(jìn)行溝通，接受調(diào)度。另外，作為安全航行的關(guān)鍵，還需要對(duì)天氣進(jìn)行感知。而船舶自身感知能力，涉及到自動(dòng)化機(jī)艙、貨物管理等技術(shù)。這一部分技術(shù)雖然不一定在自主航行技術(shù)的范疇，但卻是自主航行的基礎(chǔ)。

決策技術(shù)相較于無(wú)人艇實(shí)現(xiàn)循跡航行和避碰外，還涉及節(jié)能、考慮航行藝術(shù)和航行義務(wù)(特殊情況下，船舶航行間須遵守的規(guī)則，如救援義務(wù))。航行決策是多因素決策。

運(yùn)輸船舶的操縱性因欠驅(qū)動(dòng)的原因，對(duì)駕駛者的要求非常高。也是大型船舶靠離泊需要采用拖輪的根本原因。采用自動(dòng)控制技術(shù)，需要考慮船舶自身的運(yùn)動(dòng)參數(shù)、考慮潮汐、洋流、甚至風(fēng)向的影響，在靠離泊區(qū)域還要考慮碼頭回旋水域的影響。

自主航行船舶在通信方面的需求，將會(huì)隨著自主水平的不同階段而顯著不同。以自主等級(jí)劃分來(lái)看，L1～L3都意味著對(duì)通信有極高的要求和依賴。以目前的通信技術(shù)水平，L1～L3的應(yīng)用將受到限制。而達(dá)到L4，實(shí)現(xiàn)以高度的船舶智能水平，對(duì)通信的要求將大大降低。

圖2 無(wú)人艇與自主航行船舶的區(qū)別

圖3 自主船舶，在實(shí)現(xiàn)自主航行的基礎(chǔ)上，更多關(guān)注的是船舶自身的智能化以及與航運(yùn)體系的對(duì)接。

無(wú)人艇與自主船舶的關(guān)系

無(wú)人艇與自主航行船舶之前有著非常緊密的聯(lián)系，也有著較大的區(qū)別。我們嘗試從以下幾個(gè)方面對(duì)無(wú)人艇與自主航行船舶進(jìn)行比較分析。

(1)關(guān)鍵技術(shù)框架類似。無(wú)人艇與自主船舶都將實(shí)現(xiàn)“全自主航行”定義為最高的自主等級(jí)。均以技術(shù)替代人員的感知、決策和控制為基本框架。

(2)關(guān)鍵技術(shù)側(cè)重點(diǎn)不同。無(wú)人艇除開(kāi)實(shí)現(xiàn)“自主航行”能力，更重要的是要具備執(zhí)行任務(wù)的能力，無(wú)人艇的布放回收、任務(wù)載荷集成都是至關(guān)重要的技術(shù)。自主船舶，在實(shí)現(xiàn)自主航行的基礎(chǔ)上，更多關(guān)注的是船舶自身的智能化以及與航運(yùn)體系的對(duì)接。例如自主船舶的感知技術(shù)，一方面可以通過(guò)航行保障體系獲得環(huán)境感知能力；另一方自主航行船舶又可通過(guò)船岸協(xié)同，生成航行態(tài)勢(shì)信息、為其他船舶提供航行保障。

(3)應(yīng)用環(huán)境不同。無(wú)人艇的任務(wù)環(huán)境，更多的是在“人不能去”的區(qū)域，這些區(qū)域缺乏足夠的環(huán)境信息，需要無(wú)人艇自身有極強(qiáng)的環(huán)境感知能力。而自主船舶應(yīng)該航行在“航道”中，置于航行保障體系和海事管理體系之下，應(yīng)是“環(huán)境已知”的區(qū)域。

(4)管理體制不同。當(dāng)下，無(wú)人艇并沒(méi)有具體的法規(guī)進(jìn)行管理，或者說(shuō)很多情況下，沒(méi)有人去干擾無(wú)人艇的航行、執(zhí)行任務(wù)。而對(duì)于自主船舶，海事部門會(huì)依據(jù)現(xiàn)有的法規(guī)進(jìn)行管理、船舶檢驗(yàn)單位按規(guī)則進(jìn)行檢驗(yàn)認(rèn)證。無(wú)人艇的管理更多是來(lái)自于任務(wù)單位。

(5)任務(wù)不同。 無(wú)人艇執(zhí)行的任務(wù)非常多，而自主船舶則是面向航運(yùn)的。無(wú)人艇是機(jī)器人屬性，而自主船舶則是運(yùn)輸工具。

(6)生態(tài)和體系不同。 無(wú)人艇基本以無(wú)人艇研制單位和任務(wù)單位形成一套可執(zhí)行任務(wù)的系統(tǒng)，而自主船舶則是整個(gè)航運(yùn)物流體系。自主船舶涉及船舶的設(shè)計(jì)、建造，船舶運(yùn)營(yíng)管理，涉及航道，港口碼頭及倉(cāng)促物流，還涉及金融和保險(xiǎn)；同時(shí)，船舶還有成熟的法律、規(guī)范和一系列制度?？傮w上，無(wú)人艇是一個(gè)高度集成的復(fù)雜系統(tǒng)，自主船舶則是一個(gè)復(fù)雜的體系。

自主航行船舶發(fā)展展望

自主航行船舶應(yīng)用場(chǎng)景展望

船舶實(shí)現(xiàn)自主航行的還需要相當(dāng)一段時(shí)間。這里面既有法律法規(guī)需要建設(shè)，標(biāo)準(zhǔn)需要制定，尚有大量的技術(shù)問(wèn)題需要攻克、技術(shù)成熟度尤其是可靠性需要提高；也有應(yīng)用場(chǎng)景挖掘、條件需要構(gòu)建等多個(gè)方面的因素。

歐洲康斯博格(Rolls-Royce)，Wartsila，ABB等公司于去年公開(kāi)了渡船、拖輪的自主航行演示，實(shí)現(xiàn)了港到港的遠(yuǎn)程遙控和自主航行。我們注意到演示的場(chǎng)景均為點(diǎn)到點(diǎn)的渡口環(huán)境。

我們認(rèn)為，在現(xiàn)有法規(guī)和技術(shù)條件下，船舶實(shí)現(xiàn)自主航行的應(yīng)用，大體上將遵循以下路徑：

(1) 從場(chǎng)景上，渡船等短距離點(diǎn)到點(diǎn)航行場(chǎng)景將是首選，實(shí)現(xiàn)分行制的內(nèi)河例如我國(guó)的京杭運(yùn)河將是船隊(duì)級(jí)自主航行的應(yīng)用場(chǎng)景。而真正意義上的海運(yùn)船舶實(shí)現(xiàn)全自主航行尚需要大量工作。

(2)從船舶類型上，公務(wù)船及一些特殊任務(wù)船舶，比較適合率先應(yīng)用自主航行技術(shù)乃至實(shí)現(xiàn)在某些場(chǎng)景下的全自主航行。而真正的運(yùn)輸船，則尚需要更多的時(shí)間。

圖4 Oceanalpha公司的勘探無(wú)人艇

(3)從技術(shù)上，以提高安全性為首要目的的輔助駕駛技術(shù)講率先商用。遠(yuǎn)程遙控很可能成為一項(xiàng)技術(shù)，而非一個(gè)商業(yè)成果，真正對(duì)船東有價(jià)值的技術(shù)是以實(shí)現(xiàn)減員增效為目標(biāo)的自主航行。

船舶與航運(yùn)與汽車工業(yè)的區(qū)別，決定了自主技術(shù)在船舶領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景將非常復(fù)雜，這也是目前為止，船舶領(lǐng)域的自主技術(shù)發(fā)展仍然沒(méi)有步入快車道的重要原因。

我們預(yù)計(jì)，自主航行的演示將會(huì)越來(lái)越多，真正實(shí)用意義上的自主航行將出現(xiàn)在2025前后，具體取決于技術(shù)的測(cè)試驗(yàn)證過(guò)程。

自主航行船舶技術(shù)路徑

自主航行船舶的發(fā)展不可一蹴而就，也沒(méi)有太多的時(shí)間揮霍。在技術(shù)上，自主航行船舶可以將無(wú)人艇技術(shù)作為部分基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)快速突破。無(wú)人艇技術(shù)與自主航行船舶技術(shù)，在技術(shù)框架上是類似的，其中主要的難點(diǎn)在于：

(1)融入高度社會(huì)化的航運(yùn)體系，確保自主船舶遵守航行規(guī)則和海事管理法規(guī)；

(2)船舶操縱相較于無(wú)人艇具有數(shù)量級(jí)的難度，在船舶靠離泊技術(shù)、能耗管理方面，對(duì)船舶的運(yùn)動(dòng)建模、船舶運(yùn)動(dòng)參數(shù)的構(gòu)建提出了完全不同的要求；

(3)自主船舶對(duì)技術(shù)的可靠性要求完全不同，自主航行船舶技術(shù)的任何瑕疵都可能帶來(lái)災(zāi)難性的后果。所以，即便是商業(yè)化的無(wú)人艇技術(shù)應(yīng)用到船舶自主航行，也需要大量的測(cè)試，尤其是實(shí)際場(chǎng)景的測(cè)試和驗(yàn)證。

當(dāng)然，另外的路徑，例如通過(guò)機(jī)器去模擬人員的操作，可從另外一個(gè)層面突破自主航行技術(shù)，但由于航行場(chǎng)景的復(fù)雜性、不可重復(fù)，這類方法可作為有效補(bǔ)充，加速自主航行技術(shù)的成熟。

自主航行船舶發(fā)展中的困難與建議

經(jīng)過(guò)多年發(fā)展的汽車無(wú)人駕駛，尚未真正商業(yè)應(yīng)用，同樣，船舶領(lǐng)域的“無(wú)人駕駛”，在發(fā)展過(guò)程中也面臨諸多的困難。

(1)產(chǎn)業(yè)資金投入不足。 以多個(gè)新聞報(bào)道的“全自主航行”船舶項(xiàng)目為例，其中部分夭折，大部分項(xiàng)目延期。這里面的關(guān)鍵在于船舶自主航行的投入巨大，而目前整個(gè)航運(yùn)業(yè)并不景氣，難以有大量資金投入。

(2)缺乏高效的產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同。 船舶是一個(gè)復(fù)雜的體系，自主航行的產(chǎn)業(yè)化是典型的“木桶效應(yīng)”，任何創(chuàng)新可能都涉及整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同，產(chǎn)、學(xué)、研、用、管多等諸多角色都需要積極參與。而角色不同，難以協(xié)調(diào)一致。

(3)尚有大量關(guān)鍵技術(shù)需要突破。船舶自主航行剛剛起步，其涉及的技術(shù)門類多、難度大。僅以感知技術(shù)而言，除開(kāi)雷達(dá)，敵我識(shí)別系統(tǒng)(AIS)等傳感器，視覺(jué)技術(shù)在水面環(huán)境的應(yīng)用就需要解決大量技術(shù)難題。諸如此類的問(wèn)題既需要解決從0到1的突破，更需要解決可靠性和穩(wěn)定性，以面對(duì)不同的航行場(chǎng)景。

(4)測(cè)試條件與測(cè)試技術(shù)匱乏。由于還沒(méi)有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，船舶自主航行技術(shù)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)也就沒(méi)有建立，相關(guān)的測(cè)試條件也進(jìn)僅停留在“一片水域”，對(duì)于不同場(chǎng)景的構(gòu)建、不同測(cè)試手段的應(yīng)用，都有大量工作需要完成。

(5)法規(guī)制度的調(diào)整。 以輔助駕駛技術(shù)為例，要真正商用，就需要解決“投入設(shè)備和技術(shù)的成本”，如何通過(guò)“減少人員”得到回報(bào)。而這里面就需要修改相關(guān)的配員規(guī)定，技術(shù)要實(shí)現(xiàn)價(jià)值，必須在制度上有所調(diào)整。

結(jié)語(yǔ)

我們回顧了無(wú)人艇的技術(shù)，展望了無(wú)人艇和自主航行船舶的發(fā)展，總體上不管是無(wú)人艇還是自主航行船舶，均有大量的技術(shù)需要突破、完善， 也有大量的產(chǎn)業(yè)化工作需要做，需要真正從產(chǎn)業(yè)鏈著手，構(gòu)建起產(chǎn)、學(xué)、研、用、管的全方位協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制。 ■