無人駕駛船舶產業淺析
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一、無人駕駛船舶產業界定
無人駕駛船舶是在傳統船舶製造產業基礎上融入自動化、智能化以及互聯網化等技術的新興產業。相比較傳統船舶，無人駕駛船舶在節能減排、人力成本以及船舶安全性等方面優勢明顯。按照智能化水平，無人駕駛船舶產業發展可劃分為四個階段：第一階段，實現船用設備狀態的遠程監控和數據分析；第二階段，利用雲計算、物聯網和大數據等技術，使船端和岸基建立實時通訊，為船舶定時提供安全、環保和能效優化建議，實現半自動化航行；第三階段，在船舶數據分析基礎上，加入港口物流信息，實現船、岸信息間的無縫連接，動態優化航行、船期和港口操作，提升船隻運輸效率；第四階段，實現船隻的全自主無人駕駛和港口自動化裝卸與物流。
二、無人駕駛船舶關鍵技術體系
無人駕駛船舶整體技術相對龐大與複雜，可分為三大模塊，分別是船隻自主航行系統、海上無障礙通信系統和岸基支持系統。
（一）船隻自主航行系統
船體是無人駕駛技術承載相對較多的模塊，其技術群聯合推動實現如下三大功能，智能感知、智能決策和精準執行，其涉及技術如下：
1、智能感知：包括船隻外部感知及內部感知，其中外部感知技術主要涉及動態目標信息融合、船載攝像機穩定圖像、海面小尺度目標物監測、海面目標模式識別、航行條件信息感知技術（包括海域的風速、風向、浪高、浪向、流速、流向和海上目標的距離、方位、速度、最近會遇距離、最近會遇時間等航行環境信息）；內部感知主要包括導航設備信息感知、貨物信息感知、機艙設備信息感知等技術。
2、智能決策：主要由航線優化風險預警、智能決策、能效管理等多種技術集合而成，從而實現憑藉外部航行環境信息、船舶內部信息以及岸基發送的支持信息綜合集成來做出最佳的航行決策，並向執行機構發送控制指令以執行決策。
3、精準執行：通過船舶車鍾、自動舵、減搖鰭、消防系統等傳統設備，與船載機器人、船載無人機、防海盜系統等智能化設備的整體協作來實現，使智能決策中心所發送的指令可相對準確的執行。
（二）海上無障礙通信系統
海上無障礙通信系統是連接船隻自主航行系統和岸基支持系統的橋樑，需要實時、及時地將船端採集信息發送到岸端，並將岸基遙測遙控指令發送至船端。因此，無人駕駛船舶對海上通信系統提出了高帶寬、低延時等要求，其核心技術主要包括智能路由選擇、船岸一體化信息集成與融合、數據智能壓縮、海上通信傳輸以及信息安全維護等。
（三）岸基支持系統
岸基支持系統為無人駕駛船舶的安全性提供充分保障，負責遠程監控船端自主航行系統，同時為智能決策模塊提供信息支撐，由監控中心和信息支持中心兩部分組成。監控中心主要涉及遠程同步監控、船舶岸基遙控、大數據分析等技術；信息支持中心主要建立中長期氣象海況預報，海面地圖、海事安全以及港口泊位等資料庫。
三、國內外無人駕駛船舶產業發展情況
無人駕駛船舶是船舶行業發展的新方向，影響著各國船舶工業在未來船舶市場的地位，正在逐漸成為挪威、英國、韓國、日本及中國等造船大國的戰略必爭領域。
在挪威，下遊船舶應用領域的行業巨頭加快布局無人駕駛船舶製造，政府搭建無人駕駛船舶測試場，雙管齊下加速推動無人駕駛船舶新業態發展。2016年挪威農用化學品巨頭（Yara International）和世界知名船舶自動化系統製造商康士伯海事（Kongsberg Maritime）聯合開發無人駕駛船舶——Yara Birkeland號。Yara Birkeland號定位於農用化學品專用無人駕駛船舶，容量為100-150個集裝箱，利用其自身安裝的全球定位系統、雷達、攝像機和感測器等，實現在航道中自主避讓其他船舶，並在到達終點時實現自行停靠，預計將於2018年開始投入使用。同年，挪威海事局和挪威海岸管理局在特隆赫姆峽灣建立了世界上第一個無人駕駛船舶海上測試場。目前Kongsberg Seatex、Rolls-Royce Marine、Marintek和Maritime Robotics等大型船舶公司已開始在該測試場開展導航、防碰撞系統、操作安全等方面的測試。
在英國，船舶領域百年巨頭公司羅爾斯·羅伊斯公司聚焦無人駕駛船舶岸基遙控系統、感知系統開展技術攻關，並擬定戰略計劃預計2035年實現無人駕駛船舶整船製造。在無人駕駛船舶技術方面，公司在2014年著力開發名為「未來操作體驗概念」的岸基遙控系統；2017年4月，與新加坡海工和船舶中心聯合研發全球頂級的智能船舶基礎性技術框架，例如智能感測技術、數字化模型技術以及集成建模技術等；與瑞典渡船公司Stena Line AB合作研發首套船舶智能感知系統。在整船製造方面，2016年與芬蘭國家技術研究中心（VTT）、阿爾託大學和坦佩雷大學人機互動研究中心結成合作夥伴，啟動「高級無人駕駛船舶應用開發計劃」（AAWA），預計2020年實現利用遠程支持和特定功能操作來逐漸減少對船員的任用；2025年實現近海無人船舶的遠程控制；2030年實現遠洋無人船舶的遠程控制；2035年實現自主遠洋無人船舶。該項目獲得了芬蘭技術與革新基金會的支持。
在韓國，政府為振興景氣度持續走低的造船業，大力推動智能船舶發展，以現代重工為代表的「三船巨頭」抓緊布局無人駕駛船舶。2016年，韓國政府出台《造船產業競爭力強化方案》，提出投資約0.32億美元支持智能船舶相關核心技術開發，智能船舶產業發展；同年韓國海洋水產部啟動了「智能航海計劃」，總投資1.14億美元聚焦船舶的安全和高效運營，開展大數據、雲計算、海洋監測與預報、航線實時規劃、基於即時狀態的設備維護、信息安全等方面的技術研究。企業層面，現代重工2017年與英特爾、SK航運、微軟、大田創意經濟與創新中心（DCCEI），蔚山創意經濟與創新中心合作，聯合開發智能船舶以及安全航運操作系統。
在日本，聚焦無人駕駛船舶開展「政產學研」協同創新。2014年，由日本船舶機械與設備協會（JSMEA）牽頭，包括三菱重工、川崎重工、大發柴油機株式會社、東京計器株式會社、日本郵船、商船三井和日本船級社（NK）等27家造船、配套、航運和檢驗單位共同參與，啟動「智能船舶應用平台項目」（SSAP），累計投入120萬美元，用於支持建立船舶及岸上獲取船舶設備數據的標準化方法，不斷提高智能船舶的安全性與環保性。
我國無人駕駛船舶發展仍處於起步階段。在政府方面，2016年中國船級社（CCS）發布《智能船舶規範》，指出智能船舶包含智能航行、智能船體、智能機艙、智能能效管理、智能貨物管理和智能集成平台六大功能，並對不同等級的功能提出了相應的要求。在高校院所方面，大連海事大學積極開展無人駕駛船舶領域核心技術的研究，在智能航線設計及規劃、無人駕駛船舶試驗模擬器研發、感測器自動識別海上目標、貨艙內無人實時監控、無人駕駛船舶智能避讓與導航、無人駕駛船舶運營成本與核算等方面進行了積極探索；中國海事局和武漢理工大學合作進行「無人多功能海事船舶研究與開發項目」，致力於研發應用於商業和軍事領域的自動駕駛船舶。在企業方面，2015年中國船舶工業集團公司發布「智能示範船i-DOLPHIN船型」，標誌著全球真正意義上的首艘智能船舶進入設計建造階段。
四、無人駕駛船舶產業發展趨勢
一是無人駕駛船舶產業有望成為振興傳統船舶製造的熱點。與無人駕駛汽車對傳統汽車製造帶來巨大衝擊一樣，無人駕駛船舶必將會對傳統船舶設計和製造帶來顛覆性的改變．可以預見，無人駕駛船舶的船型、內部結構、製造方式、所使用的材質等將與傳統船舶有本質的區別，將以智能化為核心催生出一批新興業態。
二是打造無人駕駛船舶測試場等測試場景，有望成為後發地區搶佔無人駕駛船舶市場的關鍵舉措。2018年伊始，珠海市政府、中國船級社、武漢理工大學和雲洲智能等聯合共建珠海萬山無人船舶海上測試場，為無人船舶產業發展提供多功能固定、安全和全場景的綜合性測試區域，引導我國無人船舶行業測試、檢驗和認證規範的建立，通過應用示範推動無人船舶產業、人才和資本等要素在珠海集聚發展。後發國家和地區緊抓產業變革趨勢，通過打造應用場景等平台，可加快集聚新技術、信息、人才等創新要素，形成孕育新產業的創新生態，以此發展新業態，打造區域新動能。
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