无人艇在海事系统的应用研究

赵显峰 刘胜利

摘 要：随着云计算、人工智能、无线通信等技术的发展，水上安防领域也将迎来智能化的新变革。无人艇技术提供了颠覆传统海事安全监管手段的智能化解决方案。作为能够自主航行的水上运动平台，无人艇可以第一视角反馈水域现场的真实场景，在目标水域形成移动的高密度覆盖，在巡航监管、调查取证、人命救助、危管防污等多个领域均可发挥重要的作用。

关键词：无人艇;海事;应用

中图分类号：U698           文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2021）03-0062-02

1 研究背景

2019年5月，交通运输部联合中央网信办、国家发改委、教育部、科学技术部、工业和信息化部、财政部共同发布了《智能航运发展指导意见》（交海发〔2019〕66号），提出了智能航运发展的战略目标和十大任务。到2025年，基本形成智能航运发展的基础环境，构建以高度自动化和部分智能化为特征的航运新业态;到2035年，形成以充分智能化为特征的航运新业态;到2050年，形成高质量智能航运体系。

无人艇作为智能航运的重要组成部分，如何在我国水上交通安全监督管理中发挥作用，促使智能船舶乃至智能航运的发展，是海事系统面临的重大机遇与挑战。

2 发展现状

随着大数据、人工智能等技术的迅猛发展，制约无人艇发展的技术瓶颈也逐步得以解决，以美国、以色列为主的发达国家在无人艇的研发领域取得了重大突破和快速发展。

美国海军于2002年起合作开发“斯巴达侦察兵”。2007年，美国海军发布了《海军无人水面艇主计划》，根据无人艇的长度、续航力、任务、布放方式和艇型的要求不同划分了无人艇发展的四个级别。

2003年，由以色列研发的“保护者”号无人艇向以色列国防军交付。2017年，以色列海军成功测试了“海上骑士”无人艇分队，以期代替现役主力无人艇“保护者”。

相比于国际上关于无人艇的研究，我国起步较晚，但发展速度很快。2008年，新光公司自主研发的“天象1号”无人艇成功完成下水测试;云洲智能公司作为国内第一家致力于无人艇研究和生产的企业，将无人艇成功运用到环境监测领域，进行在线水污染监测。2014年，上海大学研制的“精海”系列无人艇通过配备北斗定位导航系统，实现了自主定位、自主跟踪等功能。

3 技术特点

与传统船艇相比，无人艇具有如下技术特点：

（1）作业自主化。无人艇主要实现航行及任务执行的自主化，可自主航行、智能避障和执行任务。由于作业过程严格按既定设置执行，任务结果更准确、更标准。

（2）功能多样化。无人艇一般采用模块化、接口化设计，根据执行任务的需求来配备不同的任务设备，使其能够执行从民用到军用的各种任务。

（3）机动性强。目前市场主流的无人艇长度一般不超过20米，排水量最大可达到十余吨，航速最大可超过40节，因此能快速驶往特定水域，如浅水区、狭窄航道等。

（4）使用成本低。无人艇的应用减少了对船艇操船人员的需求，减少了人员的时间投入和风险投入，并且无人艇可全天候执勤，因此其使用成本相对较低。

4 应用研究

4.1系统组成

无人艇系统主要由船体平台子系统、控制通信子系统和救生子系统组成。

无人艇系统是以利用专门针对高海况环境下设计的无人艇平台，通过搭载导航雷达、激光雷达、光电红外传感器、AIS等传感器，与有人、无人系统配合实现水上大范围快速扫测，全天候网状搜索，并通过船载各种自主救生设备能针对多种遇险目标进行救助。

4.2应用场景

4.2.1巡航监管

无人艇的航行与操纵主要是通过自主决策完成或者远程遥控指挥，无人艇的自主巡航监管减少了对船艇操船人员的需求，尤其是黑夜中执行巡航、搜救等任务，降低了船员的使用成本和事故险情的发生概率，大大提高了对船艇的使用效率。

4.2.2调查取证

目前，对船舶事故或违章等行为的调查取证主要是通过现场勘查、文书调查、航迹推演等事后调查手段来收集证据，缺乏准确性和有效性。无人艇系统可通过搭载相关音视频采集设备，对声音、图像、视频等信息进行收集和记录，再结合其搭载的环境感知设备所获取的水文气象等信息，有效地为海事机构进行调查取证提供有力证据。

4.2.3人命救助

国内海上救援方式主要有救援船与直升机救援，但因海岸线相对较长，海洋面积十分广阔，因此，现有海上救援直升机的数量仍远远不够。无人艇系统能够根据事故发生地点、水流流向等已知信息，制定出人命搜寻的最佳路径，通过所搭载的红外探测仪或者光电跟踪等系统，完成全时段、全天候的自动搜寻生命迹象行动，在必要时可实现多艇协同操作提高搜索救助效率。一旦发现落水人员，可操控无人艇缓慢靠近落水人员，并自动释放船载救生设备至落水人员附近，实现对落水人员的救助。

4.2.4危管防污

利用无人机与无人艇的搭配融合，能够及时发现水上溢油、泄露等污染事故，尽早采取应急处置行动。在危管防污处理方面，无人艇系统一方面能够代替救援人员潜入污染区域，避免救援人员直接接触到毒性污染物发生危险，另一方面可在第一时间对污染源头开展应急处置，避免危化物品污染进一步扩大。

4.3发展远景

未来，无人艇系统必将朝着体系化、标准化、智能化、协同化的方向发展。

体系化：无人艇系统作为智能航运的重要组成部分，其发展已是必然，必将形成无人船艇产业的体系化。

标准化：在智能航运中，为保障无人艇与其他智能化装备协同发挥效能，其接口设计必须是标准化、模块化。

智能化：利用云计算、人工智能、无线通信等技术，实现从人工部分干预到完全自主，逐步实现无人艇系统的智能化。

协同化：通过无人艇之间的协同，无人艇和其他无人和有人系统的协同，提升无人艇快速有效完成各种复杂任务的能力。

5 建议

管理规定与程序是无人艇系统必不可少的组成部分，是系统充分发挥效能的关键，管理规定是无人艇系统应用的法律依据，管理程序是无人艇系统使用的行动指南。目前，国家对于无人船艇的相关法律和规定尚在制修订中。待相关法律和规定出台后，还应根据具体要求和实际需要完善無人艇的技术要求和运行机制。

参考文献：

[1] 鲁德伟，韩晓宝，牛志斌.无人船在港口水域海事监管中的应用探讨[J].中国海事.2020（01）.

[2] 宋杰，闻佳.无人船技术在海事的应用[J].海事管理，2015（10）.

[3] 孙星，智能船舶在海事监管中的应用[J].中国船检，2019（10）.