韩佳彤

摘 要：本文构想了无人船时代航海保障部门如何更好针对无人船提供航海保障服务。在航保现有的航标、通信、测绘业务基础上，结合E航海理念和人工智能等相关技术，为升级完善航保服务功能提供思路。

关键词：无人船 航海保障 服务

1.前言

无人船的学名叫水面机器人，是一种不需要人上船驾驶， 可以完全独立自主执行任务的船只。据专家预测，未来十年将是无人船领域发展的黄金时间，从军用到民用的潜在市场在千亿级别以上。无人船时代来临被认为只是时间问题。

无人船时代来临，传统的视觉航标和VHF语音发布助航信息等航海保障手段作用将削弱，取而代之的应该是根据无人船的操控系统要求、工作特点、运动特性来提供相应的助航服务。因此，针对无人船的航海保障服务应聚焦于：提供利于无人船控制系统识别的无线电航标或利于机器视觉识别的视觉航标；加强大带宽、高速度、高频率、高可靠性的海上通信链路建设；建设船船信息交互和船岸信息通讯平台，能够根据船舶吃水、船舶类型等提供适合船舶的推荐航线，并沿途推送水文气象、航行通警告等海上安全信息；提供与真实环境相同的虚拟现实仿真航行平台等。

2.航标服务

无人船的控制主要依靠陆地控制中心和雷达、摄像头、红外传感器等，因此，为无人船提供的航标服务应以无线电导航台、无线电指向标、差分全球定位系统（DGPS）、船舶自动识别系统（AIS）、雷达指向标、雷达应答器等无线电航标和利于机器视觉识别的目视航标为主。目前，AIS基站信号已基本实现对我国沿海近岸主要通航水域、长江干线和内河4级以上高等级航道及部分封闭水域的通信覆盖。依托AIS基站设置的AIS虚拟航标设置快捷，成本低廉，且易于被船用电子海图识别和解析，因此无人船时代AIS虚拟航标将发挥巨大作用。

3.通信服务

依赖电子导航的无人船与岸基系统的信息交换将更为频繁，海上通信平台应用需求和业务将大幅扩展。无人船艇的通信对象主要有无人船艇与母船之间、无人船艇之间， 通信的内容主要有母船对无人船艇的指令信息、无人船艇实时回传的运动状态信息以及视频信息等。目前的海事通信平台，服务内容分散、手段单一、带宽、信息处理的效率和数据存储容量渐渐无法满足海洋信息系统扩展需要，成为海上多种应用系统性能瓶颈。

无人船时代的通信服务一是要加强甚高频数据交换系统（V D E S）、甚小口径卫星终端站（VSAT）、卫星通信等大带宽、高速度、高频率、高可靠性的海上通信链路建设。二是加强海事云通信平台建设。云计算平台是大数据时代最热门的研究方向之一。主要利用虚拟技术、分布式计算及并行网络计算技术，有效整合不同区域的信息资源和不同的硬件结构，并进行有效地划分和利用，提高系统的数据存储能力，同时提高计算、传输和存储效率。客户和服务通过标准服务技术支持的标准化W e b服务技术进行通信，以建立和促进通信。E航海战略确定后，以“按需服务和屏蔽数据源”的理念将成为未来发展趋势。即用户无需关心自己所需的信息通过何种渠道、何种具体设备，而是怎样能够方便快捷地获取到所需信息。因而，所有船舶信息数据的收集和传输最好基于通用的协议模型。同时数据传输要满足用户相互识别需求。海事云的概念为地理环境中的身份管理，身份验证，加密，真实性验证，服务发现和带宽/覆盖高效消息提供了标准化的协议和功能支持。通过定义面向服务的通信系统，可以在全球互操作性的背景下轻松开发针对海事最终用户的创新解决方案，从而为航运管理和服务部门提供一个开放的供应商中立平台，有助于信息交换无边界，并在互联网，卫星，蜂窝电话网络和数字无线电链路等各种通信渠道上得到保障。这一概念应能够使各种船舶类型以及海上结构和岸上的异构软件系统，包括智能手机，平板电脑和个人计算机等，根据标准化接口，协议和访问控制权进行交互（EfficienSea2，D3.2）。三是拓展AIS系统功能。由于基于V H F通信频段和S O T D M A通信协议的AIS系统存在系统容量和VHF通信系统9.6kbps的传输带宽限制，无法适应船舶间和船岸间越来越多的信息传输需求。有学者提出基于公网GPRS / CDMA / 3G通信系统移动IP技术的自动识别技术，作为AIS系统的补充。

4.构建统一调配的海事信息共享大平台

当无人船舶普及后，很可能出现：当船舶遇到紧急情况，岸上指挥者有的建议加速从他船船头经过，有的建议减速从他船船尾经过，导致決策混乱。且“多龙治水”水上管理状况造成海上监管和服务部门各自掌握不同的数据，海上安全信息部门化、孤立化、碎片化，缺乏信息共享平台，难以对数据进行有效分析、挖掘和整合，数据利用率不高，难以提供系统有效的海上安全信息。如果将所有船舶航线途经信息汇总到同一平台进行统一调配，可以避免这种情况出现。

因此需要构建统一调配的海事信息共享大平台。这一平台能够为船舶提供动态的航线计划，实现基于AIS、ECDIS、水深数据模型以及环境管理工具的船舶积极动态的航线计划。同时，可以收集、交换、整合、分析和显示信息，包括航道、航标、港口、海况和地理、船舶船员、航运管理、货物及航运市场、公共服务等信息在内的所有信息，形成涵盖主要涉水活动的、以海量数据为基础的信息资源池，实现信息的无缝共享。这一大平台应立足于E航海系统基本架构规范数据源标准，同时，根据海事和港航等单位需求，将采自数据中心的源数据接入有关部门的信息系统，实现充分有效地融合数据。 通过云计算对大量数据进行深度挖掘、筛选加工，通过微信公众服务平台、门户网站、手机APP等服务方式，利用公网、甚高频、卫星链路等为用户提供个性化定制服务。

5.研究开发“无人船仿真和虚拟训练系统”

在常用的计算机仿真系统中，把人视为旁观者，可视场景不会随着用户的视点进行相应变化，没有身临其境之感，不强调实时交互，人的想法需要与计算机相适应。虚拟现实仿真技术带来了人机交互的新概念和新方法，强调人对虚拟环境的主导作用，作为参与者沉浸其中，使人机交互的内容更生动和丰富，方式更和谐和自然。虚拟现实技术以计算机技术为核心，生成逼真的视觉、听觉、触觉一体化的虚拟现实环境。用户通过特殊的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象交互。产生等同于真实环境的感受和经验。基于虚拟现实的无人船仿真训练系统包含高级三维图形加速卡、立体眼镜、大屏幕显示设备、立体音响，头盔现实和位姿跟踪设备，应用图像全景建模、碰撞检测、音频虚拟等技术建立虚拟现实训练系统，对无人船的远程操控人员进行实操训练。

航保部门可以在提供电子海图的基础上进一步拓宽服务，为无人船提供虚拟的水上环境实景模型。可以采用基于图像的全景建模技术，增强场景模型的深度感和真实感。比如：使用数码相机在水域现场一个固定点环拍实景一系列相片，经过拼接、平滑等处理，形成360度全景图片，根据观察者的角度，将图片进行数字化变形，投影到虚拟场景中。

参考文献：

[1]胡青.基于公共通信网络的一系统关键技术研究[D].大连海事大学，2011.

[2]王晓岩.面向物联网体系的海上通信云平台[J].舰船科学技术，2015，37（6）：180-181.

[3]张雄，叶榛，朱纪洪，等.基于虚拟现实的无人驾驶飞机仿真训练系统[J].系统仿真学报，2012，14（8）：1022-1025.