無人艇在海事系統的應用研究

趙顯峰 劉勝利

摘 要：隨著云計算、人工智能、無線通信等技術的發展，水上安防領域也將迎來智能化的新變革。無人艇技術提供了顛覆傳統海事安全監管手段的智能化解決方案。作為能夠自主航行的水上運動平臺，無人艇可以第一視角反饋水域現場的真實場景，在目標水域形成移動的高密度覆蓋，在巡航監管、調查取證、人命救助、危管防污等多個領域均可發揮重要的作用。

關鍵詞：無人艇;海事;應用

中圖分類號：U698? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）03-0062-02

1 研究背景

2019年5月，交通運輸部聯合中央網信辦、國家發改委、教育部、科學技術部、工業和信息化部、財政部共同發布了《智能航運發展指導意見》（交海發〔2019〕66號），提出了智能航運發展的戰略目標和十大任務。到2025年，基本形成智能航運發展的基礎環境，構建以高度自動化和部分智能化為特征的航運新業態;到2035年，形成以充分智能化為特征的航運新業態;到2050年，形成高質量智能航運體系。

無人艇作為智能航運的重要組成部分，如何在我國水上交通安全監督管理中發揮作用，促使智能船舶乃至智能航運的發展，是海事系統面臨的重大機遇與挑戰。

2 發展現狀

隨著大數據、人工智能等技術的迅猛發展，制約無人艇發展的技術瓶頸也逐步得以解決，以美國、以色列為主的發達國家在無人艇的研發領域取得了重大突破和快速發展。

美國海軍于2002年起合作開發“斯巴達偵察兵”。2007年，美國海軍發布了《海軍無人水面艇主計劃》，根據無人艇的長度、續航力、任務、布放方式和艇型的要求不同劃分了無人艇發展的四個級別。

2003年，由以色列研發的“保護者”號無人艇向以色列國防軍交付。2017年，以色列海軍成功測試了“海上騎士”無人艇分隊，以期代替現役主力無人艇“保護者”。

相比于國際上關于無人艇的研究，我國起步較晚，但發展速度很快。2008年，新光公司自主研發的“天象1號”無人艇成功完成下水測試;云洲智能公司作為國內第一家致力于無人艇研究和生產的企業，將無人艇成功運用到環境監測領域，進行在線水污染監測。2014年，上海大學研制的“精?！毕盗袩o人艇通過配備北斗定位導航系統，實現了自主定位、自主跟蹤等功能。

3 技術特點

與傳統船艇相比，無人艇具有如下技術特點：

（1）作業自主化。無人艇主要實現航行及任務執行的自主化，可自主航行、智能避障和執行任務。由于作業過程嚴格按既定設置執行，任務結果更準確、更標準。

（2）功能多樣化。無人艇一般采用模塊化、接口化設計，根據執行任務的需求來配備不同的任務設備，使其能夠執行從民用到軍用的各種任務。

（3）機動性強。目前市場主流的無人艇長度一般不超過20米，排水量最大可達到十余噸，航速最大可超過40節，因此能快速駛往特定水域，如淺水區、狹窄航道等。

（4）使用成本低。無人艇的應用減少了對船艇操船人員的需求，減少了人員的時間投入和風險投入，并且無人艇可全天候執勤，因此其使用成本相對較低。

4 應用研究

4.1系統組成

無人艇系統主要由船體平臺子系統、控制通信子系統和救生子系統組成。

無人艇系統是以利用專門針對高海況環境下設計的無人艇平臺，通過搭載導航雷達、激光雷達、光電紅外傳感器、AIS等傳感器，與有人、無人系統配合實現水上大范圍快速掃測，全天候網狀搜索，并通過船載各種自主救生設備能針對多種遇險目標進行救助。

4.2應用場景

4.2.1巡航監管

無人艇的航行與操縱主要是通過自主決策完成或者遠程遙控指揮，無人艇的自主巡航監管減少了對船艇操船人員的需求，尤其是黑夜中執行巡航、搜救等任務，降低了船員的使用成本和事故險情的發生概率，大大提高了對船艇的使用效率。

4.2.2調查取證

目前，對船舶事故或違章等行為的調查取證主要是通過現場勘查、文書調查、航跡推演等事后調查手段來收集證據，缺乏準確性和有效性。無人艇系統可通過搭載相關音視頻采集設備，對聲音、圖像、視頻等信息進行收集和記錄，再結合其搭載的環境感知設備所獲取的水文氣象等信息，有效地為海事機構進行調查取證提供有力證據。

4.2.3人命救助

國內海上救援方式主要有救援船與直升機救援，但因海岸線相對較長，海洋面積十分廣闊，因此，現有海上救援直升機的數量仍遠遠不夠。無人艇系統能夠根據事故發生地點、水流流向等已知信息，制定出人命搜尋的最佳路徑，通過所搭載的紅外探測儀或者光電跟蹤等系統，完成全時段、全天候的自動搜尋生命跡象行動，在必要時可實現多艇協同操作提高搜索救助效率。一旦發現落水人員，可操控無人艇緩慢靠近落水人員，并自動釋放船載救生設備至落水人員附近，實現對落水人員的救助。

4.2.4危管防污

利用無人機與無人艇的搭配融合，能夠及時發現水上溢油、泄露等污染事故，盡早采取應急處置行動。在危管防污處理方面，無人艇系統一方面能夠代替救援人員潛入污染區域，避免救援人員直接接觸到毒性污染物發生危險，另一方面可在第一時間對污染源頭開展應急處置，避免?；锲肺廴具M一步擴大。

4.3發展遠景

未來，無人艇系統必將朝著體系化、標準化、智能化、協同化的方向發展。

體系化：無人艇系統作為智能航運的重要組成部分，其發展已是必然，必將形成無人船艇產業的體系化。

標準化：在智能航運中，為保障無人艇與其他智能化裝備協同發揮效能，其接口設計必須是標準化、模塊化。

智能化：利用云計算、人工智能、無線通信等技術，實現從人工部分干預到完全自主，逐步實現無人艇系統的智能化。

協同化：通過無人艇之間的協同，無人艇和其他無人和有人系統的協同，提升無人艇快速有效完成各種復雜任務的能力。

5 建議

管理規定與程序是無人艇系統必不可少的組成部分，是系統充分發揮效能的關鍵，管理規定是無人艇系統應用的法律依據，管理程序是無人艇系統使用的行動指南。目前，國家對于無人船艇的相關法律和規定尚在制修訂中。待相關法律和規定出臺后，還應根據具體要求和實際需要完善無人艇的技術要求和運行機制。

參考文獻：

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