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知否,知否?——却道“无人船”这边风景独好

来源:海运纵览-国际海事信息研究中心 作者:燕翔编译 日期:2019-04-30

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放在2016年之前,说起无人船,很多人依然还觉得是一件很遥远的事情,但是过去的一年里,人工智能和数字通信技术以及无人机、无人车技术的快速发展让无人船的到来可能远比之前预测的要早的多。

近年来,随着物联网、大数据、云计算、人工智能等新理念、新技术突飞猛进,船舶自动化水平不断提高,无人船艇的实现有了科技支撑,无人船舶航行于全球有了实现的可能性。无人船是船舶行业的未来,数百万船员将弃船上岸,数十万艘船将更新换代,可谓是踏遍青山人未老,“无人船”风景这边独好!

定义

无人船又称无人驾驶船船、海上自主水面船或智能船或遥控船。不同的国家、机构和学者对其定义不尽相同。节选其中具有代表性的几个,如下:

1、知名船级社对无人船的定义

中国船级社(CCS)将无人船定义为智能船舶,是指利用传感器、通信、物联网、互联网等技术手段,自动感知和获得船舶自身、海洋环境、物流、港口等方面的信息和数据,并基于计算机技术、自动控制技术和大数据处理和分析技术,在船舶航行、管理、维护保养、货物运输等方面实现智能化运行的船舶。

美国船级社(ABS)将无人船定义为集成各种传感器、智能导航系统、主推进装置和辅助机械并具有相关逻辑决策能力的船舶。该逻辑决策能力,可以使船舶在没有人员干预的情况下,根据环境变化对任务进行自动调整。

英国劳氏船级社(LR)将无人船视为有网络控制能力的船(cyber enabled ships),并根据网络功能的深浅,分为AL0--AL5六个等级。

挪威-德国劳氏船级社(DNVGL)将无人船定义具有一定程度的自动和自我调控能力的船舶。

2、IMO对无人船的定义

在国际海事组织(IMO)海上安全委员会第99次会议上,对无人船和无人船的自动化程度进行了初步定义。海上水面自主船舶被定义为能在不同程度上可以独立于与人类交互作用独立运行的船舶。

无人船的自动化程度也被划分了如下几个层级:1)具有自动化流程和自动化决策支持的船舶:海员在船上操作和控制船载功能系统。一些操作可实现自动化。2)船上有海员的远程控制船舶:这种船舶需要有人员在另一个地方进行控制和操纵,但船上也需要配备一定数量和功能的海员。3)船上没有海员的遥控船舶:船舶的控制和操作在另一个地方进行,同时船上不用配置海员。4)完全无人的自动船:这类船舶的操作系统能够自主决定并做出反应和行动。

关键技术

综合国内外研究现状,目前无人船研究涉及关键技术主要有以下几个方面:航线自动生成与路径规划技术、环境感知与目标识别技术、自主决策与避障技术以及通信技术等。

1、航线自动生成与路径规划技术

航线自动生成与路径规划技术便是基于环境感知与目标识别下的所给的数据下,利用安装在无人船上的人工智能系统,应用算法进行融合计算,接着分析出静态以及动态目标,对动态目标进行路径预测,从而建立起模型。再根据船体本身所面临的环境情况,人工智能系统自主推理和规划并做出适当的决策,实时进行人工智能控制与修正,从而选择并行走最优、最佳的航线。静态的航线自动生成与路径规划技术大致可分为两类:一类是基于电子海图的航线自动生成与路径规划技术,然后在可航区域中采用智能搜索算法,如Dijkstra算法、A*算法等寻求最短路径;但可航区域的最短路径并不一定是实际可行的航线,规划的最短路径可能在IMO推荐航道中逆向行驶。另一类方法——基于轨迹分析的航线自动生成与路径规划技术,该类方法以船舶历史轨迹为基础,通过轨迹压缩、轨迹聚类等提取实际可航路径。除静态航线自动生成与路径规划技术外,还需解决基于动态环境感知的局部航线自动规划问题。

2、环境感知与目标识别技术

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