國內外無人船發展現狀及未來前景

曹 娟 王雪松

浩瀚無垠的海面上，曾不時發現“無人船”的影子，它們又被稱為“幽靈船”，就像幽靈一樣隨波逐流，充滿神秘，引人遐想。

如今，像被熱議的無人車、無人機一樣，無人船也被頻繁提起，其不同于漫無目的的“幽靈船”，而是一種可以借助精確衛星定位和自身傳感，即可按照預設任務在水面航行的全自動水面機器人。國內外在無人船研究方面進展如何？未來無人船擁有怎樣的前景？

關于無人船

提到無人船，不得不說智能船舶。

近年來，伴隨著大數據、云計算、虛擬現實、人工智能技術以及區塊鏈等新技術迅猛發展，無人車、無人機、無人超市、無人船等被推到了聚光燈前，愈發受到社會廣泛關注。而出現無人船熱之前，業界提到更多的則是智能船舶。

智能船舶是個相對寬泛的概念，并且在不斷發展中，甚至目前對智能船舶的定義也還存在爭議。對于“智能船舶”，中國船級社有過四點明確定義：一是具有感知能力，也就是具有能夠感知船舶自身以及周圍環境信息的能力；二是具有記憶和思維能力，即具有存儲感知信息及管理知識的能力，并且能夠對信息進行分析、計算、比較、判斷、聯想、決策等；三是具有學習和自適應的能力，即通過專家知識以及與環境的相互作用，不斷地學習積累知識并適應環境變化；四是行為決策能力，即對自身狀況及外部環境做出反應，形成決策并指導船岸人員，甚至控制船舶。

智能船舶的發展是一個循序漸進的過程。最初階段為互聯互通，實現對船舶的遠程監測。第二個階段為系統整合，通過制定統一的船舶數據標準，逐步將多源異構系統整合為單一集成系統，實現平臺化管理。第三個階段，通過遠程通信手段，實現對被控制船舶的操控。最終，利用高度復雜的軟件技術、控制算法，實現自主操作。

2017年，中國船級社、珠海市政府和武漢理工大學、云洲智能公司四方共同啟動國內首艘小型無人智能貨船項目

第三階段的遠程控制，第四階段的自主操控，是無人智能船所具備的特點。通過各個階段技術的進步和完善，最終實現不需要人在船舶上操控，就能實現船舶按照預設任務在水面上自主航行。

國內無人船發展現狀

2018年的央視春晚，由無人船、無人車、無人機組成的“海陸空”展演堪稱驚艷。夜色下的珠江口海面上，“瞭望者”號海洋無人艇為群龍之首，帶著80艘小型無人船，它們閃爍著光，如離弦之箭般穿越港珠澳大橋，場面頗為壯觀。這是全球首次無人艇協同編隊。

無人船華麗表演的背后，是云洲技術團隊的支撐和付出。在國內無人船領域，云洲是佼佼者。這個2010年由三名學生在珠海高新區注冊成立的公司，起步艱難，最初靠補助搞研發，既缺錢又缺人，直到2013年奪得中國創新創業大賽總決賽冠軍，如同蛟龍出海一般，進入發展快車道。2013年銷售全球首款水質監測無人船，2013年底到2014年底在國內賣出70多艘無人船。2014年的第三屆莫斯科國際創新發展論壇展覽，李克強總理和俄羅斯總理一起參觀了云洲展臺，風光無限。2016年，云洲無人船研發測試基地在珠海開工建設。2017年，中國船級社、珠海市政府和武漢理工大學、云洲智能公司四方共同啟動國內首艘小型無人智能貨船項目。

云洲技術團隊開發的小型全自動測繪無人船

不只是云洲。自2009年以來,國家海洋局第一海洋研究所無人船研究小組,便開展了無人船系統的研發與應用研究工作，已研發2艘3米級和一艘5米級“久航”系列無人船。中船集團在2014年開始研發建造智能型干散貨船。海航科技物流旗下的海航智造承擔海航無人船開發項目的主要工作。

2017年6月，美國船級社、中國船級社、中國艦船研究設計中心、滬東中華造船（集團）有限公司等多家全球船舶行業頂級企業和機構齊聚上海，共同成立無人貨物運輸船開發聯盟。7月，中國船舶工業集團公司、大連海事大學、中國船級社、交通運輸部水運科學研究院共建的“無人船技術與系統聯合重點實驗室”揭牌。2018年3月，珠海萬山無人船海上測試場建設項目正式啟動，作為亞洲首個無人船海上測試場，建成后將成為世界上面積最大的無人船海上測試場，引發美國高度關注。

國內企業、科研院所和高等學校攜起手來，產學研形成合力，我國無人船發展進入快速發展階段。

國外無人船發展現狀

在無人船發展方面，我國與先進國家存在一些差距。縱觀國際上關于無人船方面的研究，軍用無人船在其中起到了至關重要的作用，引領著無人船發展。

美國研究無人船相對較早。二戰時期，美軍就在無人水面艇(USV)上架設槍炮和導彈。20世紀70年代，USV被廣泛應用于美軍的反水雷艦艇系統上。2000年初期，在沿海形成具有戰斗力的USV船隊。美國PEO LMW研發了一款可重構，高速和長耐力的半自動USV，配備具有ARPA功能的雷達、固定攝像機、紅外傳感器、麥克風、水深儀、溫度和風速傳感器。美國海軍水下作戰中心聯合公司于2002年起合作開發SPARTAN SCOUTUSV，它被認為是高新技術的示范項目，其目標是研發具有模塊化、可重構、多任務、高速、半自主航行的USV。2016年，美國下水最新型的海獵人無人反潛船，并且開始試驗世界上最大無人駕駛船。非軍方方面，位于弗吉尼亞州的UOV公司研發了理論上續航能力為無限長的UOV，適用于海洋數據收集、測量等。Navtec公司研發了基于噴水動力的USV——Owl MKⅡ，它在隱蔽性和配重能力上有顯著提高，并具有側掃聲吶和攝像功能。

以色列在USV軍事化方面處于領先位置。以色列國防部研發的“PROTECTOR”系列的USV因為出色的性能而富有盛名，一直用在以色列海岸、波斯灣和新加坡等地，進行港口與海岸巡邏。2013年時，美國“戰略之頁”網站曾報道以色列當時開發出的新型“保護者”無人水面艦艇，稱其相比原來的“保護者”，體積更大、性能更好，在大海中具有更強穩定性，每次可以航行12個小時以上。以色列國防部還研發了中型USV——“Silver Marlin”，應用于執行沿海智能化巡邏任務。2005年以色列Elbit公司推出一款“黃貂魚（Stingary）”號USV，能夠完成海岸物標識別、智能巡邏、電子戰爭等多項任務。

2004年英國普利茅斯大學MIDAS科研小組開始研發USV——“Springer”， 主要用于內河、水庫和沿海等淺水水域追蹤污染物，測量環境和航道信息。該船使用SLAM技術克服了GPS定位可靠性不夠高的缺點，能基于船舶航行環境預估船舶下一步位置。

美國下水最新型的海獵人無人反潛船，并且開始試驗世界上最大無人駕駛船

以色列國防部研發的“PROTECTOR”系列的USV

意大利熱那亞CNR-ISSIA研究機構研發的“Charlie”號USV是一艘雙體船，主要作用是在南極洲對海洋微表層進行取樣和收集大氣海洋界面的數據以及在淺水區域探測魚雷。

葡萄牙動力系統和海洋機器人實驗室研發了小型自動航行的雙體自動水面船舶Delfim。

德國Veer公司1997年開始研發USV，起始階段研究工作主要集中在漁業，2005年，研發了多任務的VSV“MMSV Ⅲ”。

2017年6月20日，英國羅爾斯羅伊斯公司與馬士基集團旗下的拖輪公司斯維澤Svitzer共同宣布，其在丹麥哥本哈根港成功地進行了世界上第一次對商用船只進行遙控操作展示。

此外，法國波爾多工程研究所自主系統實驗室、日本雅馬哈公司也研發出了相關船舶。日本雅馬哈公司研發的UMV-O型USV是一個針對遠洋航行的USV，主要目的是監控海洋和大氣的生物地球化學和物理參數，具有很長的續航能力。

在無人船領域，多國都在發力，力爭搶占市場先機。

Navtec公司研發了基于噴水動力的USV——Owl MKⅡ

Kongsberg與Yara聯手準備建造世界上第一艘實現零排放、全電推、自主航行的集裝箱船“YARA Birkeland”號

無人船時代加速到來

道路是曲折的，前景是光明的。這是新事物無人船目前的處境。

全球最大的班輪公司馬士基集團首席執行官施索仁曾表示，當前業內積極推進船舶自動化，但短期內不太可能導致集裝箱船上船員減少。毋庸置疑，無人船在發展過程中確實面臨著諸多挑戰，包括相關法律法規的編寫和完善，初始和日常運營方面的較高費用支出，來自動力、駕控、特殊功能和岸基中心等方面關鍵技術的應用挑戰，整個業態的重構或者流程再造的挑戰，以及網絡安全方面的威脅等等，這些都將是無人船在發展過程中必須要面對的攔路虎。

挑戰足夠多，但市場前景同樣廣闊，各國對無人船領域研發的重視，使得無人船時代正在加速到來。

芬蘭國家技術創新局制定了具體計劃，目標是在2025年，提供全球首批無人海事產品、服務和一個“極具活力的生態系統”，將通過全尺寸測試驗證實現波羅的海無人自主商業海上交通。

全球最大的礦業集團——澳大利亞必和必拓正在研發超大型自動航行“無人”散貨船，其期望這項技術可以在10年之內實現。

日本航運業正大力研發無人駕駛船，計劃在2025年打造出大型無人駕駛船隊。

挪威Wilhelmsen與Kongsber聯合成立了全球第一家無人船公司Massterly，預計將于今年8月正式開始運營，來監控和運營挪威乃至國際上的無人船舶。而在2017年，Kongsberg與Yara聯手準備建造世界上第一艘實現零排放、全電推、自主航行的集裝箱船“YARA Birkeland”號，今年下半年先是作為一艘人為操控的船舶運營，在2019年轉為遠程遙控操作，并預計從2020年開始能夠執行完全自主操作。

2018年1月，在過去兩年進行廣泛海試后，美國國防部高級研究計劃局已經完成世界上最大無人駕駛船“海上獵手”無人水面艇項目。海軍研究署計劃進一步開展海試，進一步開發包括自動化有效載荷和傳感器數據處理，快速開發針對新的特定任務的自主能力，并探索多艘無人水面艇協同能力。如果獲得成功，中等排水量無人水面艇將于2018年交付美國海軍。

我國首艘500噸無人船研制啟動，預計將在2018年底下水，2019年率先在全球范圍內實現商業運營，為國內企業開啟全球無人航運之門。

與此同時，IMO將把自動船舶事項列入今后會議議程，歐洲正在研究無人船運營法規。無人船發展正呈現出萬箭齊發、百花爭春之勢。可以想象，隨著科技的快速發展，相關研究的推進，未來，在浩瀚無垠的海面上，無人船將成為常態，它們將在岸上指揮者的操縱下，乖乖地駛向彼岸。在你追我趕的態勢中，這樣的無人船時代正劈波斬浪，加快到來。