智能船舶远程控制的关键技术你掌握了吗？
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无人船舶是智能船舶发展的高级阶段，一般可通过远程控制或自主控制来实现船舶的操控。在现有技术条件下，无人系统本质上是“人机协作系统”，自主控制的技术成熟度仍有待提高，相关系统在逐渐代替人员操控动作的同时，并不能完全把人从船舶的控制环路中去掉。在相当一段时间内，随着智能船舶向无人、自主方向发展，远程控制将作为不可或缺的重要关键技术得到应用。
图1 典型船舶远程控制系统
为实现船舶远程控制功能，需要以下关键技术支撑。
1、通信传输技术
为实现岸基系统对船载系统的“实时”操控，两者之间要不断进行大量的音视频数据信号远程传输，需要从高效性、可靠性和安全性三个方面来考虑。目前，马斯克的SpaceX公司正基于其“星链计划”，构建覆盖全球海洋的移动“通信”网络，有可能颠覆基于现有高轨道卫星通信的模式。
2、环境感知技术
远程控制需要一整套成熟的感知系统获取外部环境信息，并对内部设备状态进行监测与诊断。在感知过程中往往涉及多传感器的协作与信息融合，例如光学图像与海事雷达共同作业，特性互补，信息融合，能有效降低识别虚警率。多传感器测量与信息融合技术的目标是替代船员观测，综合各种感知数据与信息，运用信息融合算法精确描绘目标对象的状况。
3、定位导航技术
远程控制需要通过无线电信号、卫星定位及多种方式组合运用，实时监测并获取船舶的动态和位置等参数与信息。长期以来，全球定位系统GPS在海事导航领域占有重要份额。然而，伴随我国最后一颗北斗卫星成功上天组网，可以预见，基于北斗的海事导航系统将成为我国智能船舶未来的主流选择。
4、辅助控制技术
远程控制系统的辅助决策主要体现在航线辅助规划和应急自主控制。随着人工智能与大数据技术的发展，基于海洋气象等信息的船舶航线优化算法应运而生，可为无人船舶规划能耗低、时间短、海况佳的航线。同时，无人船舶在感知到通信受扰或中断时，必须自主采取一套应对措施，避免谐摇、冲浪、稳性损失、碰撞、搁浅等危险情况。
5、超视距操控技术
远程控制技术的本质是人在岸基与船舶远程“人机交互”。船舶航行过程产生大量的多源异构信息。如何处理、呈现这些信息，为岸基控制人员提供极具临场感的操控环境，并予以精确的操作指导，是超视距操控技术的难点问题。最终目标是实现身临其境的效果。
1、针对船舶远程控制的技术发展，我国相关行业机构应主动把握关键技术的发展动态及相关系统研发、基础设施的建设进展，积极参与相关标准的制定工作，指导行业健康有序地发展。以下是船舶远程控制关键技术的发展方向：
(1) 针对通信传输技术需求，未来将逐步建设覆盖目标海域的星基/海基的“卫星 5G”通信网络，构建针对智能船舶通信传输相关标准，研究并提出确保船舶远程控制通信传输的安全性与稳定性的解决方案。
(2) 针对环境感知技术需求，探索开发适用于复杂海洋环境的智能识别与多源信息融合技术，并构建基于“云架构”的船-岸协同感知体系，将所有船舶接入“云端”，使得单船能够获取远超自身能力的海量数据与计算能力。
(3) 针对定位导航技术需求，持续建设基于北斗星载/船载差分系统，完善自主可控的海洋高精度定位导航服务，并朝着“通信与导航功能的一体化”的方向迈进。
(4) 针对辅助控制技术需求，探索开发“智能船长”辅助控制终端平台，集成感知、决策、操控等核心控制算法，降低恶劣海况等紧急情况对无人船舶的威胁，守好“应急管理”的安全底线。
(5) 针对超视距操控技术需求，探索开发沉浸式无人船舶远程操控系统，综合运用虚拟现实、数字孪生等技术，增强远程控制人员的临场感与驾驶感，实现岸基与船舶的“无缝对接”。
2、智能船舶远程控制的安全问题不容忽视。智能船舶远程控制高度依赖自动控制、网络通信和人工智能等技术，因此黑客不但可能攻击船舶的计算机系统，还可以远程控制卫星通信和导航系统，让船舶碰撞甚至发生爆炸沉没。因此，应高度重视智能船舶远程控制的安全风险，在《智能船舶规范》(2020)远程控制附加标志要求的基础上，在船舶远程控制动力装置稳定性、远程操控可靠性、人为因素、信息传输和软件安全性等高风险方面提出管控措施，进一步明确涉及船舶远程控制安全风险的要求，并形成相关标准和指南。
3、船舶远程控制相关数据和信息监管技术体系研究需提前布局。智能船舶在远程控制过程中，通过安装传感器感知自身和外界环境大量的信息，运行过程中产生大量的实时状态数据，能精准描绘船舶运行状况的画像。与此同时，诸如数据劫持、数据造假、非法交易、违规使用等“风险”防不胜防，这不仅侵害了客户的合法权益，也对船舶远程控制的安全造成潜在威胁。
4、一直以来，智能船舶及其系统的测试与验证工作是重点，也是难点，许多原有的经验和规则已不适用，必须进行探索和创新。针对智能船舶远程控制场景，应开展测试与验证技术研究，包括测试与验证的方法、技术手段、评价指标等方面，全面衡量智能船舶远程控制的能力并做出合理评估，在测试与验证阶段尽早发现船舶远程控制的不确定性和风险。
5、由于船舶远程控制的实际操作者和负责人不再是传统意义上的“船员”和“船长”，有必要研究相关法律和法规的适用性并提出相应的修订草案，例如《国际海上避碰规则》中对船员、船长的定义，以及船长的责任等，可能不完全适用船舶远程控制的实际情形。
6、船舶远程控制过程中操纵系统或操纵人员与船舶分离，一旦发生设备故障，人员无法及时赶赴现场进行局面控制，因此必须从事故发生前的预防措施、事故发生过程中的紧急措施以及事故发生后的应对措施三个方面出发，制定完善的应急处理措施。
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