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不只是汽车 劳斯莱斯要让船只实现无人驾驶

来源: 网络 作者: admin 发布时间:2017-02-07

[摘要]无人驾驶船只更安全、效率更高、运营更容易,2020年之前就会出现,2030年就会普及。

腾讯数码讯(佳和)北大西洋,午夜,一艘巨大的集装箱货运船收到了最新的天气报告。前方即将出现风暴。货运船悄悄改变航线,调整速度,绕开险境,准时抵达目的地。位于下一个停靠港的船只所有者与港务长收到消息,建议他们改变航线。当船只靠近海滨,货运船必须再次改变路线,这一次它要绕开渔船。

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船只准备横跨大西洋,但是看不出任何出航的迹象,因为船上没有一个人。这艘船是由世界另一侧的控制中心操纵的,在控制中心内,技术人员用卫星数据监控、控制船只。

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劳斯莱斯的预测

什么时候才能看到类似的机器船?也许还有些遥远,但“是否会出现”已经不是问题,“何时出现”才是关键。劳斯莱斯(Rolls-Royce)预测,第一艘可以自动导航的商用船可能是港口拖船或者渡船,它们可以装载汽车短距离行驶,越过河口和峡湾,在未来几年里,类似的船就会投入商用。照预测,在未来10年至15年,无人自动驾驶远洋货轮就可以在全世界的海洋航行了。

远程控制船由海滨操作者控制,无人驾驶船只完全由自己控制,之所以出现类似的船只,主要还是得益于数字连接技术与智能技术的发展。企业开始将电子传感器、通信、运算技术应用于各种自动驾驶交通工具,包括汽车、飞机、直升飞机、火车,现在又进入了船只。世界各地的企业和学术研究人员正在加速前进,将梦想变成现实。

劳斯莱斯在芬兰推行一个项目,名叫“Advanced Autonomous Waterborne Applications”(先进自动水运应用,简称AAWA)。项目参与者的目标就是开发遥控控制、完全自动驾驶船只技术,在2020年之前应用于沿海水域。

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欧盟也在执行一个名叫“MUNIN ”的项目,弗劳恩霍夫海运物流服务中心(Fraunhofer Center for Maritime Logistics and Services)是项目的主要负责机构,位于汉堡,它们正在评估在远海运营无人驾驶船只的可能性,研究技术、经济与法律等问题。DNV GL是一个国际船只认证组织,它也在研究如何让无人驾驶电池船装载货物穿过挪威狭长的海岸线。中国海上安全主管机构、武汉科技大学正在合作研究无人驾驶多功能海事船只。

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无人驾驶船只的优势

开发机器人船只有很多的工作要做。这些研究是怎样的?为什么如此让人期待?我们以内部人士的角度向您解释一下:

大家之所以对机器船如此感兴趣,原因很简单:无人驾驶船只更安全、效率更高、运营更容易。

2012年慕尼黑保险公司Allianz公布报告称,75-96%的海事事故都是人类错误引起的,许多时候是疲劳引起的。远程控制与无人驾驶船只降低了错误概率,减少伤亡,还可以避免船只受损。

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无人驾驶还可以防范海盗。船上没有船员,它采用特定设计,在公海想登上船只相当困难。即使海盗上了船,想控制船只几乎也是不太可能的事。

计算机可以让船只固定不动,或者按圈行驶,这样一来海事机构靠近船只会更容易。如果真的发生意外,重新夺回船只也会更容易,因为没有船员人质。由于不能扣押船员,没有人质换取赎金,无人驾驶船只对于海盗来说攻占的价值低了许多。

远程控制船与无人驾驶船还有另一个优势:设计时装载量更大,风阻更小。船只不需要搭载船员,现有船只的某些功能可以剔除,例如甲板室、船员居住舱、通风设备、暖气设备和污水处理系统。剔除某些功能之后船只更轻、更苗条,燃料消耗减少,可以节省运营和建造成本,还可以增加装货空间。

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    现在具备海事技能的人才越来越少,人才短缺越来越严重,智能船只可以缓解此问题。新型船只的机械、电子系统越来越多,越来越复杂,运营智能船只需要更多的技术人员。

    从事航海工作越来越没有吸引力,在发达国家,愿意干这份工作的人越来越少,因为他们要离开家人几周甚至几个月。旧船只要求船员拥有很高的学历,掌握精深技术,智能船只将工作转移到了陆地运营中心,对于年轻人来说从事航海工作更有吸引力了。

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    监管挑战

    建造、控制机器船的技术已经开发出来了,只是监管带来了很大的挑战。到目前为止,全球航运监管机构还不知道是否应该批准无人驾驶船只运营,船能不能购买保险,一旦发生事故到底谁负责,这些问题都还没有找到答案。

    在欧洲,有两个机构正在寻找办法改变监管规定,它们都是AAWA项目的成员。其中一个机构叫作SARUMS (欧洲无人驾驶海事系统安全与监管机构),由7个国家组成,瑞典是主导国。

    在英国,海事无人驾驶监管工作小组(Maritime Autonomous Systems Regulatory Working Group)也在从事相似的工作。机器船到底有多安全,这是监管者争论的重点。将重要技术整合,尽可能避开风险,这是工程师必须接受的挑战。

    要让远程控制船和无人驾驶船抵达目的地,避开碰撞,完成复杂动作(比如抵达时顺利入坞),感知与通信技术相当关键。

    劳莱斯斯正在开发环境感知系统,它可以将高清可见光图像、红外相机图像、激光雷达和雷达图像整合,为船只提供即时清晰的环境图像。信息可以传回远程控制中心,展示给经验丰富的船长看;也可以传给船上的计算机,完成下一个动作。

    远程命令者、自动驾驶导航系统可以使用更多的信息,比如卫星导航信息、天气报告、其它船只的广播信息。在现有船只上,船员已经大量使用数据和电子辅助信息。系统可以帮助驾驶员避开船只,协助制定导航决策,监管船只主机器,确保引擎及其它关键机构组件正常运行。

    未来,我们可以将传感器装进船只关键系统,比如主引擎、起重机、甲板机械、螺旋桨、船头推进器、发电机、燃料过滤装置,从而获得更多数据。有了充足的信息就可以知道系统是否正常运转,运行效率如何。如果关键组件即将出现故障,抵达下一个港口之前可以提前维修,或者在海上航行时就可以维修。

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    通信系统与控制中心

    将数据传到海岸,及时很关键。无人驾驶船和远程控制船的通信连接必须是实时的,不能中断。早在多年前,卫星通信就已经覆盖到公海,现在信号更好了。AAWA合作伙伴Inmarsat 于2015年发射了第三代Global Xpress卫星,它可以将宽带数据连接覆盖到全球任何地方。有了Inmarsat,未来无人驾驶船只可以从空中获得高速宽带连接服务。

    保护数据流、防止黑客攻击也是相当关键的。你当然不希望黑客逼近船只改变航道,或者与某些东西相撞。确保安全不是一件容易的事,不过劳斯莱斯深信目标是可以达成的。

    即使船只完全靠自己行驶,陆地上还是需要人监控,一旦遇到突发状况人可以马上干预。不同类型的船只、处于不同航行阶段的船只需要不同等级的监管和控制。货运船只在远海航行时一般不太需要人干预,一名船长可以同时控制多条船。

    正因如此,远程控制系统、控制中心成为关键的组成部分。劳斯莱斯研究人员借鉴了航空、核能、太空探险行业的经验,正在研究如何设计控制中心。设计时不只要考虑人类工程学,还要考虑易用性,为周边环境绘制逼真的图像。

    劳斯莱斯曾经设计了“Unified Bridge”系统,它重新调整了传统船只的桥梁设计,新设计更舒适、更整洁、工作环境更安全,设计远程控制中心时劳斯莱斯借鉴了之前积累的经验。

    2014年, Stril Luna船只投入使用,它正是根据劳斯莱斯Unified Bridge建造的。自此之后,Unified Bridge系统广泛普及,被拖船、豪华游艇、极地科考船、新型巡游船使用。

    制造、运营机器船并没有固定的单一方案可以采用。一些船只不需要任何人,它与现有设计完全不同。还有一些船只同时使用无人驾驶与远程控制模式,在公开水域启用无人驾驶模式,如果航行环境改变,需要更精细的操作,船只会回到远程控制模式。一些巡游船如果只是提供客户或者安全服务,就需要配备船员。未来,有船员的船只所使用的技术与无人驾驶船只会有许多相似之处。新技术可以让船员对周边环境有更好的了解,提高安全性。

    劳斯莱斯正在开发第一代先进智能船,它与大学研究员、船只设计师、设备制造商、船级社携手合作,解决经济、社会、法务、监管、技术问题。

    当第一艘智能船投入商用时,使用的技术大多都是当下已经存在的。用不了多久,类似的船只就会投入测试。挪威海事管理机构和挪威海岸管理局已经签署协议,允许企业在特隆赫姆峡湾(北海海湾,延伸至挪威北部)测试,这是世界上第一片允许测试无人驾驶船只的海域。芬兰海洋产业协会(Finnish Marine Industries)、芬兰交通通信局、Tekes也与劳斯莱斯及其它企业合作,讨论在波罗的海部署无人驾驶船只。

    照预测,无人驾驶船只2020之前就会出现,到了2025年,一些前瞻的航运公司可能就会在公海部署远程控制船,没有任何船员,到了2030年,远洋无人运输船就会普及。

    来源:ieee

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