無人艇：向未來進(jìn)發(fā)

本刊記者 胥苗苗

日前，在備受矚目的上海海事展上，各種新技術(shù)、新產(chǎn)品爭奇斗艷，互爭雄長。無人艇作為對智能船舶高級階段探索的一大成果，無疑成為了海事展上的焦點。為增進(jìn)業(yè)界對無人艇的了解，中國船級社（CCS）在展會論壇上重點介紹了基于GBS理念編寫的《無人水面艇檢驗指南》，并向珠海云洲智能有限公司頒發(fā)了無人艇原則認(rèn)可證書，使該艇成為了第一艘獲得CCS原則認(rèn)可的無人艇?？梢钥闯?，揭開了神秘面紗的無人艇正在走向大眾。

無人艇：從軍用走向民用

無人艇的全稱是無人水面艇（USV），它是一種無人操作、能夠自主航行的水面運動平臺，通過搭載不同的任務(wù)載荷，能夠完成不同任務(wù)，尤其適用于執(zhí)行危險、枯燥以及不適于有人船只執(zhí)行的任務(wù)。由于其具有體積小、重量輕、成本低、機(jī)動性強(qiáng)、隱蔽性好、活動區(qū)域廣等特點，在眾多應(yīng)用領(lǐng)域中具有巨大潛力。

水面無人艇技術(shù)最早起源于二戰(zhàn)期間，冷戰(zhàn)時期得到快速發(fā)展。時至今日，這一技術(shù)逐漸從軍事走向民用。開展無人水面艇研制的國家和地區(qū)主要包括美國、以色列、英國、法國、德國、瑞典、日本、新加坡等。根據(jù)蘭德公司研究報告中的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，全球技術(shù)成熟的無人水面艇中，70%的無人艇是為海軍研制的，民用無人水面艇主要由一些商用公司（多為石油和天然氣）、大學(xué)和實驗室研制?，F(xiàn)有的無人水面艇絕大多數(shù)由美國及其友好國家研制，其中美國和以色列在USV軍事化方面領(lǐng)先。

盡管國內(nèi)USV起步較晚，但現(xiàn)階段已從最初的概念設(shè)計階段逐漸過渡到實際運用階段。哈爾濱工程大學(xué)、大連海事大學(xué)和沈陽新光集團(tuán)等機(jī)構(gòu)對USV較早就開始研究。哈爾濱工程大學(xué)在USV的運動控制和仿真方面做了較為深入的研究，包括運動控制、目標(biāo)檢測、路徑規(guī)劃等方面。由中國航天科工集團(tuán)公司所屬沈陽航天新光集團(tuán)與中國氣象局大氣探測技術(shù)中心共同研制成功了我國首艘無人駕駛海上氣象探測船“天象一號”。青島北海船舶重工有限責(zé)任公司與上海大學(xué)、上海海事局聯(lián)合開發(fā)、自行設(shè)計研制的我國首艘無人艇水面無人智能測量平臺工程樣機(jī)已通過了由交通運輸部海事局組織的專家評審，目前，它已用于內(nèi)陸江河、深海大洋等水域的海事檢測任務(wù)。

近年來，隨著成本的降低，無人艇技術(shù)在民用領(lǐng)域的應(yīng)用不斷加速。據(jù)珠海云洲科技有限公司平臺部部長潘登介紹，無人艇得到快速發(fā)展主要基于兩方面原因。一是需求牽引。目前對無人艇的需求越來越廣泛，越來越深入。以云洲為例，產(chǎn)品覆蓋了環(huán)保、水文、測量測繪、安防巡邏、軍用、無人航運等多個領(lǐng)域。二是技術(shù)驅(qū)動。當(dāng)前推進(jìn)無人艇發(fā)展、普及的技術(shù)已經(jīng)全面成熟，例如通信技術(shù)、控制技術(shù)、語音識別、圖像識別、傳感器技術(shù)、機(jī)械學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等高新技術(shù)已經(jīng)在各行各業(yè)廣泛的應(yīng)用，無人艇的發(fā)展就是人工智能行業(yè)在傳統(tǒng)船舶行業(yè)的應(yīng)用推廣過程。目前在云洲產(chǎn)品的銷售中，民品占比超過一半。

未來，隨著人類探索向海洋延伸，中國的無人艇（船）也會將觸角伸向海洋。各種危險或重復(fù)工作都會向無人化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。無人艇通過搭載不同的傳感器系統(tǒng)可以完成各種各樣的任務(wù)，如監(jiān)測海洋環(huán)境、觀測海洋水文數(shù)據(jù)、勘探海洋資源和海洋災(zāi)害預(yù)警等任務(wù)。可以預(yù)見，無人艇（船）未來的發(fā)展勢必將更加“親民”。

首部《無人水面艇檢驗指南》問世

在國際國內(nèi)，無人艇如雨后春筍般涌現(xiàn)，應(yīng)用越來越廣泛，正是基于國內(nèi)外對船舶數(shù)字化、智能化，包括對無人船（艇）的研究與探索層出不窮，具有廣闊的發(fā)展前景，中國船級社CCS基于市場需求及智能船舶技術(shù)研發(fā)的需求于2017年5月啟動無人水面艇檢驗指南（以下簡稱“指南”）的研究與編制工作，并于2017年底發(fā)布了首部《無人水面艇檢驗指南》。

CCS向珠海云洲智能有限公司頒發(fā)了無人艇原則認(rèn)可證書，該艇為第一艘獲得CCS原則認(rèn)可的無人艇

指南基于IMO目標(biāo)型船舶建造標(biāo)準(zhǔn)（GBS）理念，其基本框架結(jié)構(gòu)包含通則即入級檢驗要求和總體目標(biāo)及功能要求兩大部分。據(jù)CCS武漢規(guī)范所規(guī)范法規(guī)部黃朝霞博士介紹，第一部分通則規(guī)定了無人艇的適用范圍、附加標(biāo)志、需要提交的圖紙資料、產(chǎn)品檢驗要求、建造中檢驗和建造后檢驗具體要求。由于目前無人艇的船長尺度范圍主要分布在20米以內(nèi)，而5米以上的船必須在船檢局登記注冊，故將指南的適用范圍定為艇長大于等于5m但小于20m的無人艇，超出該范圍的無人艇可參照指南執(zhí)行。第二部分為總體目標(biāo)及功能要求，結(jié)合無人艇的關(guān)鍵組成部分提出本指南的總體目標(biāo)、功能目標(biāo)及關(guān)鍵組成部分的功能要求，總領(lǐng)后面六章。在總目標(biāo)和功能目標(biāo)的統(tǒng)領(lǐng)下，分別對環(huán)境感知、通信系統(tǒng)、操控系統(tǒng)、艇體、輪機(jī)和電氣設(shè)備提出了功能要求。

值得一提的是，無人艇可通過搭載各種任務(wù)載荷執(zhí)行指定任務(wù)。黃朝霞表示，考慮到無人艇任務(wù)的多樣性以及為完成任務(wù)需要配備載荷的不確定性，指南不包括無人艇為完成指定任務(wù)而設(shè)置的任務(wù)載荷及功能的要求。同時，由于無人艇可搭載在母船上，不僅可在國內(nèi)海上水域，甚至可在無限航區(qū)執(zhí)行任務(wù)，指南適用范圍不局限于任何水域。此外，由于無人艇顛覆了傳統(tǒng)船舶的概念，在涉及人命安全、海上避碰規(guī)則、船上艙室布置等方面的考慮都與傳統(tǒng)的規(guī)范法規(guī)有所不同，為保證其可實施性，指南明確無人艇如涉及有人駕駛/作業(yè)時，尚應(yīng)滿足CCS有人艇相關(guān)規(guī)范的要求。

可以看出，指南滿足了現(xiàn)階段無人艇審圖、檢驗以及相應(yīng)系統(tǒng)和產(chǎn)品的認(rèn)可需求。無人水面艇檢驗指南的推出，將在無人艇應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮引領(lǐng)作用，將促進(jìn)無人艇在國內(nèi)的發(fā)展，為CCS后續(xù)無人艇認(rèn)可工作的推進(jìn)和服務(wù)產(chǎn)品的推廣提供新契機(jī)，為向船東提供更加“安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、可靠”的服務(wù)提供有力保障。指南發(fā)布及時、覆蓋面廣、功能要求明確、具有很高的指導(dǎo)意義。目前，CCS已與珠海云洲智能科技股份有限公司簽署戰(zhàn)略合作，簽發(fā)了CCS第一張關(guān)于無人艇的原則認(rèn)可證書。未來，將有更多的無人艇申請CCS檢驗。

無人艇未來發(fā)展前景看好

鑒于無人水面艇展現(xiàn)出的巨大優(yōu)勢和廣闊應(yīng)用前景，無人水面艇的研究已受到越來越多國家的重視，隨著通信、人工智能等技術(shù)的迅速發(fā)展和應(yīng)用需要的強(qiáng)力推動，無人水面艇已進(jìn)入飛速發(fā)展的黃金時期。智能化的無人水面艇將影響和改變未來海戰(zhàn)作戰(zhàn)方式，給船舶設(shè)計、建造、配套、運營等方面帶來革命性的變化，在未來的軍用、民用領(lǐng)域都將發(fā)揮越來越重要的作用。

從目前情況來看，USV在軍事上應(yīng)用最為常見。隨著無人機(jī)、無人船、無人潛艇逐漸在戰(zhàn)場上顯示出越來越大的威力，無人化戰(zhàn)爭的發(fā)展已經(jīng)呈現(xiàn)出相對清晰的藍(lán)圖，它們在未來海洋國土安全、海洋開發(fā)方面將發(fā)揮越來越大的作用。

在民用領(lǐng)域，USV將扮演越來越重要的角色。首先是航道數(shù)據(jù)測量。歐美和日本等國利用USV采集海洋環(huán)境數(shù)據(jù)，技術(shù)已較為成熟，大大節(jié)約了人力和費用。我國內(nèi)河航運在國家運輸業(yè)中發(fā)揮的作用日漸明顯，航道作為航運三大基本要素之一，航道數(shù)據(jù)是航運管理的重要依據(jù)，也是構(gòu)建“智能航道”的必要條件。航道數(shù)據(jù)主要包括河床數(shù)據(jù)、航道尺寸、航道演變、水文數(shù)據(jù)、水位、航標(biāo)及其他助航設(shè)施布設(shè)情況等。其次是海事巡航。我國內(nèi)河航道中的部分河段較窄、船舶交通量大、橋梁多，船舶事故時有發(fā)生。目前海事部門采用人員定期巡航，巡航時間和次數(shù)有限，且在夜間和大風(fēng)浪天氣下巡航較少，在當(dāng)前技術(shù)條件下將USV應(yīng)用于內(nèi)河巡航已成為可能。三是海事搜尋與救助。海難搜救目標(biāo)往往范圍廣、距離遠(yuǎn)，單獨依靠大型救援船完成大面積區(qū)域的搜尋任務(wù)需要花費較長的時間且成本較高，幾乎很難在事發(fā)2小時黃金救援時間內(nèi)找到現(xiàn)場。無人船艇可以快速、高效、低成本地以集群方式完成大范圍的搜尋與救助任務(wù)。四是氣象保障服務(wù)。無人船艇不僅能進(jìn)行風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、濕度、水溫、浪高、海水鹽度等測量，而且還能完成浮標(biāo)無法做到的能見度測量。有權(quán)威機(jī)構(gòu)統(tǒng)計，到2019年，僅無人船中的一個細(xì)分領(lǐng)域——視頻巡邏無人船的市場需求將達(dá)600億元。即便是當(dāng)前作為配角的民用領(lǐng)域，也已經(jīng)蔚為可觀。

目前，國際上將無人等級分為六級。據(jù)潘登介紹，分別為：0級：沒有自主能力（完全遙控操控）；1級：初步自主能力（航路點導(dǎo)航，沒用避碰能力）；2級：半自主能力（航路點導(dǎo)航，包含避碰能力）；3級：先進(jìn)的半自主能力（能產(chǎn)生最好的到達(dá)目標(biāo)的路徑）；4級：具有自主能力，在大多數(shù)環(huán)境條件下自主航行（應(yīng)用驅(qū)動）；5級：具有全自主能力，在任何環(huán)境條件下自主航行（應(yīng)用驅(qū)動）；目前國內(nèi)以云洲公司為代表的無人艇的技術(shù)等級已經(jīng)達(dá)到了3級，目前正向第4級過渡。未來發(fā)展將會是融合人工智能的相關(guān)技術(shù)，盡早將無人艇的發(fā)展推進(jìn)到第5級?？梢灶A(yù)見，無人船艇有可能帶來航運業(yè)的革命，改變航運業(yè)的面貌。

正因為看到無人船艇在應(yīng)用方面的廣闊前景以及在輕量化、能源消耗等方面展現(xiàn)出的巨大優(yōu)勢，各國都致力于無人船艇的研究，目前正處于飛速發(fā)展的關(guān)鍵階段。那么，如何規(guī)范無人艇市場又成為業(yè)界需要思考的第二個問題。對此，潘登認(rèn)為無人艇下一步還需要對以下幾個方面進(jìn)行規(guī)范，一是規(guī)范智能等級的分類，對不同等級的無人艇劃定不同工作水域或應(yīng)用場景；二是聯(lián)合人工智能產(chǎn)業(yè)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)共同推進(jìn)無人艇規(guī)范的制定和完善；三是對無人艇的關(guān)鍵設(shè)備、系統(tǒng)提供第三方測評檢驗的平臺等?？傊?，我們只有一邊積極推進(jìn)無人艇技術(shù)向前發(fā)展，同時進(jìn)一步完善相應(yīng)的規(guī)范制定以及監(jiān)管體系，才可能真正地推動無人艇市場持續(xù)健康有序的向前發(fā)展。