海洋技术学报

智能船舶技术和无人驾驶技术研究 

来源:海洋技术学报 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2021-05-10

智能船舶是依靠高科技,使陆船、人、船一体化的综合航行系统的船只。智能船不仅能够对来自陆地的支援信息和航行中的船内的各种信息进行随时、准确的获取,还能把高水平船长的驾驶、指挥技术智能化,使智能船即使在没有船长的情况下,也能像训练有素、经验丰富的船长指挥时一样安全驾驶。

1 智能船舶技术与无人驾驶技术分析

1.1 智能船舶技术

对智能船舶技术可以理解为通过对现代通信以及物联网、传感器、互联网等先进技术手段和设备的有效利用,实现船舶自身与海洋环境、港口、物流等方面的数据和信息自动感知,从而以计算机、自动控制以及大数据处理等技术作为基础,对船舶的航行与维护保养、管理、货物运输等智能化运行需求进行满足,最终实现船舶的更加安全与经济、环保、可靠性保障的技术总称。结合当前我国船舶业发展中的技术研究和应用现状,对船舶智能技术及其应用,可以从六个主要的结构模块上进行分析,即智能船体、智能航行以及智能能效管理、智能机舱、智能集成、智能货物管理等。以现代无人驾驶技术与船舶智能技术为支持的船舶自动航行技术系统,在实际设计与应用中具有成本较低且自动化程度较高等特征优势,由于其续航时间较长、对各种海况的适用性强、智能化水平高等,与传统船舶驾驶与航行技术相比优势突出,并逐渐成为我国船舶制造与航海运输等行业领域中研究和发展的主要方向。

1.2 无人驾驶技术及其优势分析

无人驾驶技术是指利用智能化与遥控等技术手段,进行无人船舶的驾驶与控制实现的技术手段。现阶段,在我国的船舶设计与制造中,对无人驾驶技术的应用,一直是以自动导航和驾驶技术作为基础,而对无人驾驶船舶技术的设计和应用,仍然存在一些突出问题,像无人驾驶船舶在航运过程中,对其工作任务执行时,由于受到船舶航运的活动范围较大与海上通信条件相对较差等因素影响,在实际设计和应用中通过传统的岸基控制中心联合人工控制模式,对其航运过程中的通信支持等,容易使船舶航运过程中的通信连续性和可靠性受到影响。我国智能船舶中所采用的自动驾驶技术主要包含有人监控与无人监控智能驾驶技术两种类型,因此对船舶设计与制造技术水平的提升以及船舶智能化发展均具有十分积极的作用和影响。

对无人驾驶及技术的主要功能,可以从这几点分析。①能够实现船舶航路设计和优化实现。在船舶运行与管理中,采用无人驾驶技术能够根据船舶本身的技术条件与性能等,从其船舶的航行任务、航运货物特点、船期计划等情况,对船舶的航运路线以及航速进行合理设计,以减少其运行总的能量消耗,同时使其在航运期间实现不断优化和完善发展。②具备相应的岸基支持中心以及应急事态处理、恶劣天气航行系统、自动避碰系统、航迹监控系统等多个不同的功能系统,从而对无人驾驶船舶的航行、运营维护和管理等进行支持。③能够实现船舶的自主航行与高级自主航行风险分析。其中,对上述功能作用进行支持的系统主要包含船舶的导航以及辅助系统、船舶操舵系统、推进系统等[1]。

2 船舶无人驾驶系统及其功能特征分析

根据上述对智能船舶技术与无人驾驶技术及其特点的分析,在采用智能船舶技术和无人驾驶技术进行船舶设计与制造应用中,对无人驾驶与智能船舶技术的应用,有利于促进我国智能船舶的无人自动驾驶技术水平及有关技术系统的研究应用,同时促进的船舶航运各项服务质量和水平提升。船舶智能无人驾驶技术中不仅包含有多个专业领域的有关技术,像设备技术与通信技术等,需要结合智能船舶无人驾驶系统的通信与设备情况,从无人驾驶智能船舶系统的有关设计理念出发,来不断促进智能船舶无人驾驶技术的安全性和实用性提升,从而为船舶智能技术与无人驾驶技术的应用和发展提供良好的条件支持,并实现无人驾驶智能船舶系统的设计与运行成本降低,不断提高智能船舶自动无人驾驶技术应用的安全、经济、环保、可靠性。

以智能船舶技术和无人驾驶技术作为基础,在进行智能无人驾驶自动船舶技术设计和应用中,通过对传感器以及通信、互联网、物联网等先进技术与设备的应用,在实现船舶航运过程中所处的海洋环境自动感知与获取基础上,并对船舶航运的物流与港口等信息、数据进行全面收集,从而通过计算机技术与大数据处理技术、自动控制技术、分析技术等,对船舶航运及其运行管理、维护保养、物流货运等功能进行支持,以获取更高的船舶设计与航运应用效益,推动船舶的智能化与无人驾驶自动控制研究的发展。

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