1.1研究目的

为了实现流域经济效益的进一步提升，长江航运发展有了新的要求。长江被誉为“黄金水道”，是世界上内河航运最繁忙流域之一，是我国综合运输体系中重要的组成部分，给沿江经济带发展提供了无可比拟的支撑保障作用。推动长江经济带发展关系到我国发展全局的重要战略，而当前的长江航运基础薄弱，内河航运的优势和资源尚未得到充分的利用^[1]。水路运输主要由船舶来承担，其中长江货运总量占内河航运总量的90%以上。为了充分发掘长江航运的优势，增进航运效率，提升船舶自主航行水平，本文提出长江船舶智能航行系统方案。

长江航行安全是流域发展的基础保障。建成畅通、高效、平安、绿色的现代化内河水运体系，是社会发展新形势下对长江航运系统提出的要求。长江干线是我国水运系统不可或缺的组成部分，承载着大部分的内河运输任务。从长江海事局公布的信息，看到2018年发生水上险情144起，遇险船舶艘次为219次，由此可窥长江航运安全形势不容乐观。相关研究表明，超过80%的水上事故与人为因素有关^[2]。船舶航行智能化可减少人为因素造成的失误，有效降低水上事故发生概率。船舶智能航行利用通导设备收集信息，通过数据计算，代替或辅助驾驶人员做出有效的航行决策，显著提升通航安全水平。

1.2研究现状

1.2.1智能船舶发展概述

内河航运系统有三个最基本的要素，即航道、船舶和港口，船舶是航运系统中不可缺少且至关重要的要素，为了实现航运系统的智能化就要求船舶具有一定的智能化。国际上许多机构对无人船舶研究投入了大量的人力、物力，开展了一系列的试验工作，国外在研究进展方面较领先于我国。

国外方面，欧洲各国对智能船舶研究成果丰富。2012年9月-2015年8月，Fraunhofer CML、MARITEK等8家机构开展了无人驾驶船舶的研究工程MUNIN，主要是针对无人驾驶船舶在技术、经济和法律法规方面可行性的内容；2015年罗尔斯·罗伊斯公司开展“高级无人驾驶船舶应用开发计划”项目，该项目在芬兰船运公司“Stella”号进行不同运营状况和不同气候条件下的一系列试验；2017年，劳斯莱斯在芬兰建立了“高级自动水运应用”合作项目，希望能在十年内研发出在沿海区域航行的遥控船或全自动船；2018年，全球第一家无人船航运公司 Massterly在欧洲挪威诞生并投入运营，标志着全球航运业开始正式进入“无人船”时代。 2018年罗尔斯罗伊斯公司和芬兰国有渡轮运营商Finferries在芬兰图尔库市南部的群岛成功展示了世界上第一艘全自动渡船，一艘载有80名乘客的“Falco”号汽车渡船在芬兰帕拉宁和诺沃之间实现了自动航行。

国际上其他国家也十分重视智能船舶的开发研制，进行了一系列的研究。早在2011年3月，日本现代重工推出智能型船1.0型4500标准箱集装箱船，采用了IEC国际标准的“有线 / 无线船舶综合管理网通讯技术”船舶智能技术，世界第一艘智能化船舶正式诞生；2016年4月9日，美国五角大楼国防高级研究计划局宣布，美国军方将开展为期两年的世界上最大无人驾驶船舶“海猎人”号的测试和试验工作；韩国现代重工集团2016年7月宣布与其余多家公司签署谅解备忘录，致力打造智能船舶生态系统，并计划在2019年将“船舶服务软件”在智能船上进行部署，这标志着传统造船厂开始了智能化和智能船的转型升级。

国内方面，我国近几年来对智能船舶的研究也取得了一定的成绩。2015年 12月，中国船级社发布《智能船舶规范》，并于2016年3月1日正式生效，包含智能航行、智能船体、智能机舱、智能能效管理、智能货物管理和智能集成平台六部分内容，并对不同等级的功能提出了相应的要求；2017年7月，大连海事大学与中船工业集团公司、中国船级社、交通运输部水运科学研究院联合组建了“无人船技术与系统重点实验室”，研究无人驾驶船舶相关技术和法律规范的内容。

2017 年12月5日，中国船舶工业集团研制的第一艘智能船舶正式交付使用，是一艘名为大智号的散货智能船舶，总长179米、船宽32米、深15米，载重量3.88万吨，主要用于中澳及东南亚的煤炭和盐运航线；此外，我国首艘万吨级无人驾驶船舶正在设计建造中，预计2020年完成，万米深海探测自适应智能设备也在研制之中。