無人船發展趨勢探析

郭海洋　王威　李正軍

摘 要：隨著定位導航技術、人工智能技術、通信技術等科技的發展，無人船將會有巨大的應用前景。本文主要從國內外無人船的發展現狀、關鍵技術以及發展應用等方面進行探析，為無人船的深入研究和發展提供參考。

關鍵詞：無人船;關鍵技術;發展應用

隨著新技術在船舶行業的發展應用，無人船將是未來的主要發展方向，世界大國都在致力于無人船的發展戰略和規劃。無人船具有安全、經濟、高效特點，不僅能夠降低人為產生的錯誤而造成的風險，也能節省船員活動場所、空調、排污設施等占據的空間，降低成本。雖然無人船還存在技術（船舶、感知、通信、控制、遠程監控、網絡化等）及其它不確定性，但這是發展方向。本文就國內外無人船的發展現狀、關鍵技術和發展應用進行探析。

1 無人船發展現狀

最早被應用的無人船是在二戰時期用于清除障礙物和水雷，主要通過遙控技術操作實現。隨著科學技術的發展，美國和以色列率先進行了無人船研究，并先后將研發的“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，都在致力于研發無人船，以搶占市場，特別是近幾年來，無人船研發取得了很多成果。

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研究院、智慧航海（青島）科技有限公司聯合研發了“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5G+天通一號衛星空天一體無人船應用戰略合作協議，研發空天一體無人船，用于全國水污染監測服務。

2 無人船關鍵技術

無人船技術涉及材料、感知、通信、動力、導航、自動化、遠程監控、控制等多個領域，但是其關鍵技術在于感知、動力、導航和控制。感知技術能夠對周圍環境進行自主、準確、有效的認知，為無人船提供了“眼睛”和“耳朵”;動力技術能夠為設備、儀表和任務載荷提供電源，為無人船提供動力源;導航技術為無人船提供位置、速度、航向和姿態等信息，保障無人船安全航行;控制技術為無人船提供了穩定地做出各種航行所需動作。無人船智能控制是關鍵技術中的關鍵，是整個技術中的核心，能夠通過視覺識別目標信息，從而控制無人船，使其自主穩定航行。

感知技術。未來，針對無人船任務需求多、環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研究，形成相應的理論體系，提升環境感知能力，將是我國無人船感知技術重點研究方向。

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

導航技術。目前，無人船的導航技術主要是衛星導航技術、捷聯慣導技術和組合導航技術。未來將向組合導航技術方向發展，可以融合各種技術優勢，增強導航的精準度和可靠性。

控制技術。控制是無人船的“大腦”和“心臟”，是整個技術中的關鍵核心，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與控制方法結合起來，以滿足各種任務的航行需求。

3 無人船發展應用

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）簽發了首艘無人船“瞭望者3號”入級證書。2019年，國內在廣東珠海的香山海洋科技港建成了首個無人船研發測試基地，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與智能系統的研發、設計、實驗等提供了平臺和發展方向。從上面可以看出我國無人船研發正向國際接軌，未來將向體系化、智能化、模塊化、群體協同化方向發展。

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

4 結語

無人船對船舶的發展具有極大的應用價值，適應市場對船舶高效、環保、經濟等性能的要求，也能為船舶轉型升級及競爭力提升帶來更多的機遇，未來的應用也將越來越多。本文介紹了國內外無人船發展現狀，從感知、動力、導航、控制4個方面分析了無人船的關鍵技術，并展望了發展應用。隨著科學技術的發展和國家經濟市場發展需求，應加大對感知技術、動力技術、導航技術和控制技術的研究，增強我國無人船技術的核心競爭力，同時加強無人船理論創新研究，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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