無人船發(fā)展趨勢探析

郭海洋　王威　李正軍

摘 要：隨著定位導(dǎo)航技術(shù)、人工智能技術(shù)、通信技術(shù)等科技的發(fā)展，無人船將會有巨大的應(yīng)用前景。本文主要從國內(nèi)外無人船的發(fā)展現(xiàn)狀、關(guān)鍵技術(shù)以及發(fā)展應(yīng)用等方面進行探析，為無人船的深入研究和發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：無人船;關(guān)鍵技術(shù);發(fā)展應(yīng)用

隨著新技術(shù)在船舶行業(yè)的發(fā)展應(yīng)用，無人船將是未來的主要發(fā)展方向，世界大國都在致力于無人船的發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)劃。無人船具有安全、經(jīng)濟、高效特點，不僅能夠降低人為產(chǎn)生的錯誤而造成的風(fēng)險，也能節(jié)省船員活動場所、空調(diào)、排污設(shè)施等占據(jù)的空間，降低成本。雖然無人船還存在技術(shù)（船舶、感知、通信、控制、遠程監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)化等）及其它不確定性，但這是發(fā)展方向。本文就國內(nèi)外無人船的發(fā)展現(xiàn)狀、關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展應(yīng)用進行探析。

1 無人船發(fā)展現(xiàn)狀

最早被應(yīng)用的無人船是在二戰(zhàn)時期用于清除障礙物和水雷，主要通過遙控技術(shù)操作實現(xiàn)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，美國和以色列率先進行了無人船研究，并先后將研發(fā)的“斯巴達克偵察兵”無人船、“保護者”無人船裝備于部隊。其他各國也緊隨其后，都在致力于研發(fā)無人船，以搶占市場，特別是近幾年來，無人船研發(fā)取得了很多成果。

2008年，美國通用動力公司研制了一種無人作戰(zhàn)水面船，該船全長12.3m，空船總重7800kg，有效載重2300kg，最大航速35kn，單次續(xù)航達24h。

2016年，美國國防高級研究計劃局研制了一種大型反潛戰(zhàn)無人船，該船全長40m，重140t，最高時速為27kn。

2017年，康市伯、挪威Yara集團、Marin Teknikk公司共同研制了“Yarn Birkeland”號無人集裝箱船。該船是全球首個采用電力推進零排放的無人船，全長80m，寬15m，最大航速13kn，可以實現(xiàn)自行避障和靠岸。

2019年，中國船舶重工集團有限公司第704所、交通運輸部水運科學(xué)研究院、智慧航海（青島）科技有限公司聯(lián)合研發(fā)了“智騰”號。該船是我國首艘海上自主航行實驗船。該船全長21m，寬5.4m，航速14kn，具備自主航行、自主靠離岸、自動避碰和遠程遙控等功能。

2019年，珠海云州智能與中國電信公司簽署了國內(nèi)5G+天通一號衛(wèi)星空天一體無人船應(yīng)用戰(zhàn)略合作協(xié)議，研發(fā)空天一體無人船，用于全國水污染監(jiān)測服務(wù)。

2 無人船關(guān)鍵技術(shù)

無人船技術(shù)涉及材料、感知、通信、動力、導(dǎo)航、自動化、遠程監(jiān)控、控制等多個領(lǐng)域，但是其關(guān)鍵技術(shù)在于感知、動力、導(dǎo)航和控制。感知技術(shù)能夠?qū)χ車h(huán)境進行自主、準(zhǔn)確、有效的認知，為無人船提供了“眼睛”和“耳朵”;動力技術(shù)能夠為設(shè)備、儀表和任務(wù)載荷提供電源，為無人船提供動力源;導(dǎo)航技術(shù)為無人船提供位置、速度、航向和姿態(tài)等信息，保障無人船安全航行;控制技術(shù)為無人船提供了穩(wěn)定地做出各種航行所需動作。無人船智能控制是關(guān)鍵技術(shù)中的關(guān)鍵，是整個技術(shù)中的核心，能夠通過視覺識別目標(biāo)信息，從而控制無人船，使其自主穩(wěn)定航行。

感知技術(shù)。未來，針對無人船任務(wù)需求多、環(huán)境影響因素大等特點，研制出適合無人船搭載的模塊化多傳感器，同時加強多傳感器融合技術(shù)研究，形成相應(yīng)的理論體系，提升環(huán)境感知能力，將是我國無人船感知技術(shù)重點研究方向。

動力技術(shù)。目前，無人船的動力源主要是電池、汽油或柴油發(fā)動機。未來將向電力模式和混合動力模式方向發(fā)展。

導(dǎo)航技術(shù)。目前，無人船的導(dǎo)航技術(shù)主要是衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)、捷聯(lián)慣導(dǎo)技術(shù)和組合導(dǎo)航技術(shù)。未來將向組合導(dǎo)航技術(shù)方向發(fā)展，可以融合各種技術(shù)優(yōu)勢，增強導(dǎo)航的精準(zhǔn)度和可靠性。

控制技術(shù)?？刂剖菬o人船的“大腦”和“心臟”，是整個技術(shù)中的關(guān)鍵核心，智能控制將是重要研究方向。未來無人船可以將人工智能技術(shù)與控制方法結(jié)合起來，以滿足各種任務(wù)的航行需求。

3 無人船發(fā)展應(yīng)用

我國云州智能科技有限公司、海蘭信、中國船舶重工股份有限公司、華測公司、武漢勞雷綠灣等許多公司都在進行無人船技術(shù)研究并取得了一定成果。目前，主要針對是民用方面進行研究。2018年，中國船級社（CCS）簽發(fā)了首艘無人船“瞭望者3號”入級證書。2019年，國內(nèi)在廣東珠海的香山海洋科技港建成了首個無人船研發(fā)測試基地，該基地由珠海云州智能科技有限公司主持。該基地的建立為我國海上無人系統(tǒng)與智能系統(tǒng)的研發(fā)、設(shè)計、實驗等提供了平臺和發(fā)展方向。從上面可以看出我國無人船研發(fā)正向國際接軌，未來將向體系化、智能化、模塊化、群體協(xié)同化方向發(fā)展。

隨著各國對無人船發(fā)展的重視，將依據(jù)各國需求，對無人船展開研究，未來無人船將向軍用、科考、海運3個方向應(yīng)用，目前，軍用、科考已經(jīng)研制并具體運用，海運方面也將實現(xiàn)。隨著技術(shù)的發(fā)展以及智能化技術(shù)的提高，無人船也將被廣泛應(yīng)用于事故監(jiān)測及救援、測繪、石油開采等領(lǐng)域。

4 結(jié)語

無人船對船舶的發(fā)展具有極大的應(yīng)用價值，適應(yīng)市場對船舶高效、環(huán)保、經(jīng)濟等性能的要求，也能為船舶轉(zhuǎn)型升級及競爭力提升帶來更多的機遇，未來的應(yīng)用也將越來越多。本文介紹了國內(nèi)外無人船發(fā)展現(xiàn)狀，從感知、動力、導(dǎo)航、控制4個方面分析了無人船的關(guān)鍵技術(shù)，并展望了發(fā)展應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和國家經(jīng)濟市場發(fā)展需求，應(yīng)加大對感知技術(shù)、動力技術(shù)、導(dǎo)航技術(shù)和控制技術(shù)的研究，增強我國無人船技術(shù)的核心競爭力，同時加強無人船理論創(chuàng)新研究，盡快形成體系化和模塊化無人船裝備，提升我國無人船實力。

參考文獻

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