罗·罗：多举措拓展智能船版图

李源/中国船舶及海洋工程设计研究院

罗·罗公司在船舶智能化技术方面取得了实质性的进展，并正在按计划一步步推进，以最终实现船舶无人自主航行。

早在上世纪90年代，就有机构开始对船舶自主航行进行研究，今天，船舶智能技术是海事界的重点研究方向，越来越多的智能技术项目启动和开展，船舶智能技术的最终目标是实现船舶高度的自主化，并且自主航行船舶能够与普通船舶或部分自主船舶在拥挤的交通环境下并驾齐驱。2016年10月，挪威开放了世界首个自主航行船舶指定试验水域。同年11月，英国自动化船舶公司与挪威康仕伯格签订谅解备忘录，联合建造世界首艘用于海工、科研和渔业的无人全自动船，该船建成后，将在挪威试验水域进行试验。业内人士认为相比前两年，2017年自主航行船舶领域有望取得更大的突破。

罗尔斯·罗伊斯公司是海事领域先进的设备和系统制造商，业务范围涵盖船舶设计、船用系统整合以及动力和推进设备的供应和服务。每天有价值超过5000亿美元的船用设备系统通过罗·罗公司实现监控，这使得公司具备了应用大数据的基础。

目前该公司的一个重要研发方向即为船舶智能技术领域，已持续投入开展了多项研发。其研究重点可分为两大类，一类是智能子系统，利用数字技术，为客户提供设备健康管理和能源管理方面的增值服务，并进一步拓展到自动通行、智能感知以及避碰系统等智能航行所需的基本系统，其中一些研究成果已实现或有望实现商业化。另一类是全船平台的智能化，最终目标是实现自主航行。

智能子系统

罗·罗公司从2005年开始从事船舶智能技术的前期开发，2008年发布了设备健康管理（EHM）产品，2013年开始开发能源管理（EM）产品，2014年EM产品发布。

EHM可以与船舶和海工装置上的设备以及船岸的通信基础设施整合，实现无缝显示，并为船舶和海工装备提供操作和维护建议，提高装备和设备的可用性、减少停机时间、延长维护间隔。目前EHM产品可用于发动机、侧推、AHTS绞车和驱动器。

EM可以对船舶在各种运营模式下的燃料消耗情况进行分析和报告，还具有实时咨询功能，提升操作性能，降低能耗。

由于市场占有率较高，罗·罗公司EHM和EM系统可收集到大量的数据，结合来源于其航空业务的数据分析技术，为该公司后继船舶智能技术的进一步开发应用奠定了基础。

自动通行系统

2016年罗·罗公司与挪威渡船公司Fjordl签订合同，为后者提供世界首个自动通行系统（automatic crossing system）。将用于控制2艘新的双头电池动力渡船，在挪威港口间航行。

自动通行系统能控制船舶航速和跟踪航程，与船上的两台罗·罗azipu11全回转推进器配合，可对外部环境进行适应性响应，确保行为优化和效率优化。系统能自动运行，同时船长也能在需要时使用传统操纵系统进行干预。该系统可以作为附加系统安装在任何罗·罗标准方位推进器上，便于现有船舶改装及该概念未来的大量推广。该自动通行系统，是实现远程遥控和自主航行船舶目标的重要一步。

这两艘渡船由土耳其Tersan船厂建造，计划于2018年初运营。

智能感知系统

对于遥控船舶和自主航行船舶来说，准确感知周围的环境与控制船舶同等重要。目前罗·罗公司已与Stena Line签定合同共同开发首个智能感知系统，计划于2017年底发布商业化的智能感知产品。通过融合大量的传感器数据和船上已有系统的信息，该系统使船员对周边环境能够更好地感知。

Stena Line是全球最大的轮渡公司之一，目前正在一艘实船上试用该系统，其运营的渡船航线，尤其在夏季，周围有许多小艇和障碍物，正好可以试验系统在这种环境下的操作。该系统对于船员来说是一个增强型的决策支持工具，增加了船舶的安全性。

智能感知系统的第一阶段仍是以船员为操作的主体，系统向船员提供建议。下一步计划在2018年将智能感知系统和自动控制系统连接，逐步向自主航行的方向发展。

MAXCMAS项目

罗·罗公司正在与LR等机构共同研发MAXCMAS项目——满足避碰规则（COLREGS）的自主航行。目标是开发能满足避碰规则的船舶自主操纵和航线规划系统。避碰规则确定性的部分比较简单，但涉及人工判断的部分比较复杂，比如，当遭遇方未让路时启动应急避碰。这种情况下通过观察人类专家在类似情况下的行为(使用航海模拟器)来确定专家系统的规则。

智能船舶

通过智能化子系统的研究和相关成果的运用，罗·罗公司联合业内相关机构正在开展智能船舶的研究。有两个主要项目，一个是先进自主航行应用（AAWA）项目，另一个是军用无人自主平台概念。先进自主航行应用项目，在短期内，将支持客户自动操作和航行，使船员专注于更有价值的任务。船舶安全性由另外的系统保障。未来，通过自动选择任务和自动处理，减少人机交互，同时人仍是关键决策和船上专家意见的中心要素。更远期的目标则是将遥控和自主操作向自主航行船舶发展。

AAWA项目下一步的发展思路

罗尔斯·罗伊斯无人驾驶船舶

智能船舶 来源：LR

先进自主航行应用项目

2015年6月，罗·罗公司主导了一项由芬兰创新基金资助的先进自主航行应用项目，该项目总投资660万英磅，参与方包括大学、船舶设计公司、制造企业以及船级社，目标是设计下一代自主航行船舶。

AAWA项目主要研究三个领域：传感器融合、控制算法、通信与连接。其中传感器主要综合利用不同类型的雷达、高精度相机、热成像和激光探测与测量(LiDAR)等传感技术控制算法，重点关注遥控和自主航行船舶的导航与避碰，控制算法的开发是一个逐步和反复迭代的过程，需要大量试验和模拟。另外，自主航行船舶仍然需要人工输入，因此船岸互联非常关健。并且通信必须是双向、精确、规模化及由多系统支持，满足冗余要求和风险最小化。主要研究结合现有通信技术实现自主船舶控制的最优方式。罗·罗公司已经建立了自主船舶模拟控制系统，该系统连接卫星通信链和陆基系统。

AAWA项目分为三个阶段，后续两个阶段利用第一个阶段产生的成果，主要研究以下内容：

●使用模拟器和不同环境条件下的海上试验，对自主操作技术进行开发和试验；

●从全面系统性风险评估的角度，研究新技术可能产生的新风险(已知和未知危险)，从而开发新的解决方法；

●在国家层面上探索建造和运营示范船的法律挑战，并考虑对IMO规则的适当修改，使遥控船舶和自主航行船舶在所有法规层面成为现实；

●建立不同船型自主操作的成本和收入模型；

第二阶段的成果主要关于全尺度示范船的技术、法规和安全方面的要求。第三阶段目标是建造全尺度商业示范船。目前项目进行到第二阶段，将为首艘商业示范应用进行技术和规则的准备工作，这项工作计划于2017年底完成，随后进行试验验证。

军用无人自主平台

罗·罗公司公布了一项单一任务船舶的自主航行计划，计划远程操作一艘60米长、载重700吨、航速超过25节的船舶航行100天以上，航程达3500海里。罗·罗公司通过实施该计划，为未来海军使用的无人自主平台概念作准备。

随着国防预算压力的持续増加，各国海军纷纷寻求无人技术以降低船员和全寿命周期成本。预计在未来的10年左右，中等大小的无人平台就有可能在先进国家的海军舰队中出现，有人和无人混合舰队概念将被开发。无人自主平台可以用于沿海巡逻、后勤支持或作为舰队配置的一部分，保护常规有人舰艇，增强海军操作能力，减少人员风险，降低建造、使用成本。

无人平台将完全改变船舶的设计，许多居住系统和住舱可以去除，使船舶尺寸更小，建造成本更低。但是没有船员也意味着动力推进系统可靠性的要求增加了。罗·罗公司计划将先进的智能设备管理和系统冗余结合起来，避免损失成本和空间。开发一套自主航行支持工具，例如能源管理、设备健康监控、预报和远程维护，确保无人平台的可实施性。

这些军用无人平台的操作特征比普通无人商船更复杂，因为军用平台需要执行多任务，比如从A点巡逻到B点，避免船舶风险和航行风险。在A和B之间的某些点，无人平台可能探测到可疑物，比如潜艇，此时任务将转变为跟踪和监视，动力推进系统需要转为超安静模式以避免被发现。

罗·罗公司计划寻找合作伙伴联合开发军船航行任务自主控制系统。军用自主平台可能包括许多单一任务，如巡逻和监视、探测水雷或舰队掩护，同时更大的有人舰船将覆盖多种任务。海军可以通过舰队中的多种平台混合搭配使用，满足任务要求，并降低成本。

罗·罗oX陆基控制中心

为了能覆盖多种单一任务，罗·罗公司正在调查自主推进系统的适应性和模块化概念，从而创建一个多任务平台。这种平台可以在一次任务中作为无人航空器的母船平台，也可以在下一次任务中作为潜艇侦察平台。

由于拥有海事领域广泛的产品范围以及航空领域先进的数据分折能力，罗·罗公司在船舶智能化技术方面取得了实质性的进展，并正在按计划一步步推进，以最终实现船舶无人自主航行。

除了罗·罗公司，全球还有很多机构正在开展船舶智能技术的研究，许多项目是以船配企业为主在开展，比如康仕伯格、瓦锡兰、MAN、卡特彼勒、ABB等，这些项目多为依托优势业务领域，对部分智能系统开展研究，例如远程诊断健康管理系统、无人船避碰系统、集成推进和机器设备监控的遥控系统等。有一些自动化系统产品可将航行、动力定位、动力管理和安全管控子系统全部集成在一个控制系统中，还可进一步集成在线诊断和远程服务功能，比如康仕伯格为一艘计划2018年交付的冰级游船提供集成航行和自动化系统。

很多业内人士认为，船舶自主航行的时代可能会比我们想象的来得更快一些。毫无疑问，智能船舶和无人船舶将重新定义海事界及相关各方，船舶智能化将使船东和运营商对船舶拥有完全的感知和控制能力，有利于其优化资产利用率，并最终优化拓展运营。对数据的利用，也将使船舶变得更安全、更高效，操作成本更低。另外，大量跨领域新技术的使用，可能使海事业面临来自非传统竞争者的竞争压力。 ★