智能船舶与无人驾驶

3.研究进展
“AI船长”还将利用IBM的规则管 理系统来遵循《国际海上避碰规则》 以及《国际海上人命安全公约》的 规定。使用The Weather Company的预报数据来帮助做出导 航决策。此外，还有一个安全管理 的系统（在RHEL上运行）将进一步 审查“AI船长”的所有决定，以确 保这些决定对五月花号及其附近其 他船只而言是安全的。
3.研究进展
那么，现实航行中， ——“AI船长”如何进行感知、思考和行动？
3.研究进展
假设“五月花”号自主驾驶船航行 在公海中，即将靠近好望角，目前没有 卫星连接。前方的一艘货船与一艘渔船 相撞并洒落了部分货物。在这种假设的 情况下，五月花”号自主驾驶船的“AI 船长”将如何独立评估情况，并决定采 取何种行动呢？
最后，采取行动——选择最佳行动方案并命令船舶采取行动
采wk.baidu.com 行动
“AI船长”确定MAS的最佳动作是向 右转舵以避免意外的航行危险
MAS的安全管理系统验证该决定是否 安全
“AI船长”指示MAS的船舶管理系统 更改航向和速度。
4.研究展望
1 船舶智能航行的自适应控制
运输船舶的自主智 能控制与无人驾驶
目录
01 背景及意义
02 关键技术 03 研究进展 04 研究展望
1.背景及意义
问题背景
研究意义
船舶、 自动化
国防、 商业
➢ 运输船舶向着大型化、高速化、集装箱化 和滚装化发展；
➢ 船舶自动化系统向着高精度化、网络化、 智能化趋势发展。
➢ 节约船舶空间，增大载货量，减少成本 开支；
历时两年 研究，收 集100万张 航海图像
安全、 有保障
“五月花”号自主驾驶船的团队通过使用从 英国普利茅斯海峡的摄像头以及开源数据库 收集超过一百万张航海图像，来训练船舶的 AI模型。其已经能够独立发现和识别船舶、 浮标及其他障碍物
数据本地 化处理
采用完全自主的IBM边缘计算系统，“五月 花”号自主驾驶船将在NVIDIA Jetson上本 地处理数据，既能保证连接的稳定，同时确 保数据不受网络威胁的侵害，从而提高了决 策速度并减少了船上的数据流和存储量。
我国：第一艘无人驾驶海上探测船“天象一 号”，船体用碳纤维制成，包含智能驾驶、 雷达搜索、卫星应用、图像处理与传输等诸 多国际前沿技术
智能自主 控制
远程视频 通信
目标探测 及排除海
上障碍
3.研究进展
“五月花”号自主驾驶船（“MAS”）将于今 年9月进行的跨大西洋航行将还原第一艘五月花号 四百年前的首航路线，从英国普利茅斯航行至美 国的马萨诸塞州普利茅斯，全程无需任何船长或 船员，完全自主航行并躲避海上危险。如果航行 成功，它将成为有史以来首批跨越大西洋的自主 航行的、全尺寸船舶，并将开启一个自主驾驶研 究船舶的新时代，推动商用无人自主驾驶船的发 展。“五月花”号自主驾驶船将依靠IBM先进的 智能航行系统“AI船长”和边缘计算系统在海上 进行感知、思考和决策。
在船舶机舱设备运行监控平 台上增加云平台数据存储与共享。 实现船与船、船与岸之间的数据 共享，通过对大数据分析和计算， 实现在线实时数据管理和智能故 障诊断，最终实现可以对机舱设 备的主要故障进行自修复或自动 启动备用设备恢复船舶正常航行 所需的功能。
智能化综合船桥系统
1
由智能导航、智能 自动操舵仪及航行 信息管理系统等组 成的智能化综合船 桥系统(integrated bridge system， IBS)和机舱长时间 无人自动化系统为 实现运输船舶无人 驾驶奠定了坚实基 础。
3.研究进展
“五月花”号自主驾驶船 May flower Autonomous Ship
简称“MAS” IBM联合Promare开发的新型智能航行系统“AI
船长（AI Captain）”
欧盟：“海上智能航行”项目，验证无人驾 驶船舶的可操纵性
美国：军用无人驾驶船舶具备相当高的水平， 正建造无人驾驶液化天然气驳船，用于美国 沿海水域船对船的LNG运输
3.研究进展
➢ 感知
评估当前环境 并识别危害
➢ 思考
评估决策
➢ 采取行动
选择最佳行动 方案并命令船 舶采取行动
3.研究进展
首先，感知——评估当前环境并识别危害
雷达——探测到“MAS航行路线中前方2.5海里的多种危险障碍物 船载摄像头向IBM计算机视觉系统——提供视觉输入，该视觉系统将危害识别为：货船、渔船
和三个漂浮在水中的部分淹没的集装箱 船舶自动识别系统（AIS）——提供有关货船的类别、重量、速度、货物等的特定信息。 GPS导航系统——提供MAS的当前位置、航向、速度和路线 MAS的海图服务器——提供有关其选定路线的地理空间信息 The Weather Company系统——提供天气数据 姿态传感器–评估当地的海况 温度计——提供水深测量 船舶管理系统——提供运营数据，例如MAS的电池电量、功耗、通信、科学有效载荷等。
➢ 减少主机负荷，减少二氧化碳排放； ➢ 更高效、能耗更低、更安全和更环保。
无人船航行控制系统
2.关键技术 环境信息感知 航迹智能控制
机电系统自动故障检测诊断 高可靠电子海图系统 防海盗系统技术
智能避碰路径规划 多传感器智能监控
自动导航系统 智能机器人系统 物联网、云技术、大数据
机舱的监测和故障诊断的智慧化
3.研究进展
其次，思考——评估决策
IBM Operational Decision Manager（ODM）评估附近其他船 只的COLREG并生成指示未来“不安 全”情况的风险图
MAS的“AI船长”接受ODM建议、 计算机视觉输入数据，当前天气状况 及天气预报数据，并评估几种避免危 险的方案
3.研究进展
2
在船舶智能航行方面， 计算机、传感器、信 息技术的进步推动了 船舶导航设备、自动 化设备、环境感知设 备的更新与升级， 物 联网、 信息物理系统 和大数据的应用加快 了船舶、船岸之间信 息交换的发展，这为 构建新一代综合船桥 系统提供了必要的基 础。
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新一代智能 IBS 具 备完善的综合导航、 自动操船、故障自动 诊断、自动避碰和报 警功能。通过对船舶 周围和自身状态的监 控，既保证了船舶的 航行安全也节约了 运营成本 。