探究基于e-航海的无人驾驶船舶技术

探究基于e-航海的无人驾驶船舶技术

王松1 周罗凯（通讯作者）2刘军 3

摘要：海上运输是我国交通运输的重要组成部分。随着无人驾驶技术的发展以及e-航海的出现，为我国无人驾驶船舶的海上运行安全提供了保证。本文基于无人驾驶船舶技术在e-航海背景下的具体技术应用，提出了三条e-航海背景下无人驾驶船舶技术优化策略，即完善智能管理平台、优化导航仪器设备功能、升级引航操作系统，为我国海上运输事业的高质量发展提供了一定的参考。

关键词：e-航海；无人驾驶；船舶技术

引言：e-航海主要指利用电子信息技术对于船舶、海岸等海事信息进行统一化管理，确保船舶运行安全，保护我国海洋生态环境。无人驾驶技术与e-航海之间具有较高的共性特征，具有较强的适配度。因此，借助e-航海技术能够促进我国无人驾驶船舶技术的发展。相关部门应该加大对于这两种技术融合的研究力度。

一、无人驾驶船舶技术在e-航海背景下的重点技术研究分析

第一，感知技术。e-航海技术背景下无人驾驶船舶技术的感觉技术主要是利用感知系统，实时采集船舶内部及周围环境等信息，为无人驾驶船舶技术提供数据信息支持[1]。在人工智能等技术的加持下，完成船舶数据的定位，并自动监测、采集船舶运行过程中的动态、静态、助航数据等，实现海上和海岸之间的数据信息的智能交互与感知，保证无人驾驶船舶的运行安全。其中感知技术在运行过程中对于无人驾驶船舶内部感知信息主要包括，船舶的主机转速、燃油使用状况、船舱室内组件状态等。为完成多态异构数据信息的采集工作，需要使用多节点感知设备，将采集到的信息进行统一的格式转换。无人驾驶船舶的运行环境信息感知，主要包括船舶运行的航道、运行过程中的海上天气、海上建筑物等，主要是利用遥感技术和视频检测技术进行运行环境的感知，监测船舶运行过程中航道水深及交通流量，从而确定无人驾驶船舶在运行过程中的风速、风向、能见度等信息。

第二，数据技术。无人驾驶船舶技术在e-航海技术背景下可以通过感知系统获得船舶运行过程中的数据信息，搭建海上数据信息资料库，利用大数据的匹配分析功能，对海事数据进行深度挖掘和分类储存，为无人驾驶船舶提供数据支持与接口。该数据库会自动根据无人驾驶船舶的运行状态完成航行决策，提供智能服务，完成数据分析。利用视觉图像等传感器，完成航行环境的深度学习，将学习结果上传至无人驾驶系统之中，完成风险数据预测，自动下达航行指令。同时，为找寻数据信息之间的关联信息，在e-航海技术背景下无人驾驶船舶技术，已经开始应用深度学习、知识计算、专家系统技术，利用人工神经网，建立多元异构数据模型，确保船舶运行安全[2]。

第三，数据标准技术。由于海上数据的多元性特征，为保证无人驾驶船舶技术在应用过程中，保障数据处理的精准性，需要建立海上通用数据标准。结合国内外e-航海技术运行过程中系统通信信息，建立统一化的数据结构，保证海岸与海上船舶之间的能够时间多平台信息交互。

第四，数据传输技术。现阶段，海上数据信息传输主要是利用物理通信技术，借助物理通信链路实现海岸和船舶导航仪器的数据信息连接。无人驾驶船舶技术应用过程中需要进行多平台、多用户之间的数据传输，利用e-航海技术能够为我国无人驾驶船舶智能通信技术的发展提供助力，直接实现海事航海数据传输，保证船舶运行环境和岸基环境数据能够及时进行信息交换，完成无缝衔接。

二、无人驾驶船舶技术在e-航海背景下的技术优化策略

（一）完善智能管理平台，实现海事的全面智能管理

e-航海技术背景下，无人驾驶船舶技术的发展需要完善智能管理平台，实现海事工作的全面智能管理，建立信息数据库，为航海智能化技术发展提供助力[3]。

首先，完善智能感知模块，扩大智能感知范围及目标识别能力。现阶段，智能管理平台中的海事感知系统主要是利用直接接触式传感器，该类型传感器的传感面相对有限，不能够进行大规模数据感知。可以利用遥感、激光雷达等技术，拓宽无人驾驶船舶的数据感知区域，保证其智能决策的发展。同时，在无人驾驶船舶的感知过程中，部分体型或目标较小的对象，在感知过程中会自动忽略，这些小型目标也会对无人驾驶船舶运行安全产生不利影响。可以采用船载移动视频技术、多个传感器智能组合技术，强化智能感知系统的目标识别能力。

其次，强化智能决策模块，实现无人驾驶和人工智能的高效融合。智能决策主要是利用智能感知系统中的模块分析功能，对于船舶运行环境信息进行匹配分析，进行类人脑决策，完成船舶控制。在e-航海技术背景下，可以结合e-航海决策系统架构，建立岸基标准数据信息资料库，完成数据汇总，实现用户应用接口的对接工作，使得无人驾驶船舶在运行过程中能够从任一平台获得数据信息，为智能决策提供数据参考。

最后，优化智能通信系统，实现海事管理信息的全面感知。利用多种接入方式，提高感知系统的数据信息传输效率，并建立海事信息通信网络。基于现有的智能管理系统的基础网络架构，将无人驾驶船舶、岸基、云端数据库三者相连接，整合海事资源，实现无人驾驶船舶运行全过程信息管理，促进信息资源的深度开发，优化无人驾驶船舶的智能通信系统功能。

（二）优化导航仪器设备功能，确保无人驾驶船舶运行安全

无人驾驶船舶技术在e-航海技术背景下的应用需要借助导航仪器设备完成智能引航。现阶段，智能导航仪已经出现，但是目前该类导航仪的市场接受程度不足，用户相对较少。

智能导航仪与传统的多普勒靠泊仪相比能够为无人驾驶船舶提供高水平的服务，保证船舶靠泊的精准性，利用先进的加载助航显示功能，在软件界面显示无人驾驶船舶的靠泊移动速度信息，明确船头、尾与码头靠泊区域的距离信息。无人驾驶船舶的感知系统会自动获取相应的数据信息，通过数据分析，下达船舶引航停泊命令。并且，利用视觉图像技术能够直观地感受获得船舶助航数据信息，建立三维数字模型。该模型会结合船舶的动态变化数据，进行实时调整。同时，智能导航仪的应用能够便于电子海图数据完成实时数据更新，提高数据的引用效率。

此外，在智能导航仪应用过程中会根据软件系统中的靠泊模块，以及无人驾驶船舶的运行信息，设置语音提示模块，完成海事数据信息的实时推送。借助软件系统终端显示模块，引航信息的综合汇总。

（三）升级引航操作系统，创新海图叠加显示方式

e-航海技术背景下无人驾驶船舶的引航操作系统需要进行优化升级，通过开始开展无人驾驶船舶运行实验，结合不同的船型显示系统，对于引航操作系统进行功能完善，创新海图叠加显示方式。利用颜色完成船舶类型的区分工作，在无人驾驶船舶运行过程中将其他船舶的位置信息在海图上进行叠加显示。同时，对于无人驾驶船舶的静态电文更新显示系统进行功能优化，完成无人驾驶船舶靠泊数据的精准计算，多复核船头、尾与码头的区域位置信息，避免在靠泊过程中，船舶出现不必要的撞击问题，合理控制无人驾驶船舶的流向和流速。

未来在e-航海技术背景下无人驾驶船舶需要加大对于智能引航产品的开发力度，促进我国无人驾驶船舶在各类型航道及水域运行过程中的安全化、智能化发展，为无人驾驶船舶行业的转型升级提供助力。

结论：本文基于e-航海技术背景下，从数据、感知、传输四方面入手，探讨了无人驾驶船舶系统的技术应用要点，并结合该技术应用要点，为无人驾驶船舶技术的智能化、成熟化发展提供助力。

参考文献：

[1]涂慕旺.现代航海技术现状及对安全航行的影响[J].船舶物资与市场,2023,31(4):8-10.

[2]步晓婷,赵名扬,吴炜煌,沈荣成.无人驾驶技术与智能航运研究进展与发展趋势[J].中国水运,2023(3):42-44.

[3]陈昌明,汤敏惠.海上无人驾驶船舶的探讨[J].珠江水运,2022(20):28-30.