1. 研究目的与意义（文献综述）

从上个世纪七十年代起，国际上将“机器人”技术与运载工具相结合，产生了“无人机”、“无人车”、“无人艇”，属于特种机器人的范畴。其中，“无人车”的研究最为普遍。相比无人车，无人艇技术的研究相对较少，但该项技术也有广泛的应用，比如侦查、巡逻、测量等。近年来，这一技术正逐渐与大型远洋货船相结合，构建智能船舶，以减少配员、降低排放、提高航行安全性。远洋货运占据了全球贸易货运量的90%，其年市场规模高达3750亿美元。近十年来，波罗地海干散货指数（bdi）一直低位徘徊，造成大量航运企业运营举步维艰，降本增效是行业当下的核心诉求。在航运企业成本中，人力成本占据了较大比重。统计数字显示，一艘配员约10人的货船在远洋运输过程中，工资支出高达5000美元/天，占其总运营成本约44%。国际会计兼航运顾问公司moore stephen最新发布的航运调查报告显示，2014、2015年船舶运营成本上涨了3%，其中船员工资和维修成本的节节攀升是主要因素。因此，减少船舶配员对于提升航运企业效益具有非常重要的现实意义。近些年，随着驾机一体化、无人机舱、辅助驾驶、故障自诊断等船舶自动化技术取得长足发展，远洋船员的具体事务正在逐步减少，仅需完成航线制定、紧急避让、机舱故障干预等工作。未来，船舶配员的进一步减少乃至实现“无人化”将成为航运业发展的重要趋势。

另一方面，全球碳排放交易机制、船舶能效设计指数（eedi）和船舶营运能效指数（eeoi）正在有序推进，航运业减少温室气体排放已成为必然趋势。为此，2013年我国印发了《大气污染防治行动计划》，明确提出了要强化移动源污染防治。逐步严厉的排放要求，迫使船舶做出各种改进，进一步降低排放、提高效率。除了动力系统和船舶自身流线型的改进外，优化航线与航行模式、减少配员也是降低排放的有效手段。事实上，与船员生活相关的舱位，占据了运输船舶有效舱位的约三分之一。减少配员，甚至“无人”驾驶，将缩小甚至取消驾驶台、船员休息区、食品仓库等设施，进而将空出舱位用于载货，从而大幅度降低单位运输能耗。全球最大船舶设备供应商之一的英国罗-罗（劳斯莱斯）公司在其无人驾驶货船项目研究中指出，如果采用无人驾驶技术，一艘货船的运行效率将有望提高20%，同时减少20%的碳排放。

综上所述，基于航运企业经济效益、节能减排、航行安全的多重需求，发展远洋运输船舶的“无人化”具有重要的现实与科学意义。

2. 研究的基本内容与方案

查阅国内外有关无人船舶研究的文献，梳理出有关无人船舶的研究现状，包括包括船舶设计、船舶建造、传播运营、船舶交易等的业务模式和格局。针对性的了解学习无人船舶的安全性与节能性研究，提炼出目前所遇到的困难，并展望发展前景。

实现远洋货船的“无人化”，重点在于设计一套替代“人脑”的“人工智能”系统，完成“感知、认知、决策与控制”的全过程。近年来，各型传感器的性能得到了大幅度提升；对各型传感器输出信号融合的研究在不断深入；船舶自动控制算法的研究也日新月异，这些因素都极大推进了无人船研究的进展。但是，两者缺乏有机的结合。究其原因是缺少一个类似于“人脑”的集中决策系统。随着海上交通密度的不断加大，船舶的航行安全越来越受到人们重视，对船舶航行决策及控制的要求也在不断地提高。一般来说，航行决策需要把感知、建模、规划、决策、行动等多种模块有机地结合起来，从而在一定环境中完成目标任务。而由于不可预测的船舶航行环境和特殊的船上工作环境，人为航行决策作为目前唯一的航行决策方式，人为决策失误的事故比例不断上升，其研究逐渐成为热点课题，在全球范围内引发越来越多的关注与担忧。船舶驾驶员处于特殊性的作业环境中，受到外部环境如极端天气、海况、航道、障碍物、船舶交通流和内部环境如狭小工作空间、枯燥的工作过程、单一的人员群体等影响，容易产生心理与生理问题，造成人为失误，直接影响到了船舶的航行安全。

当前针对智能船或者无人船的研究主要存在以下尚待解决的科学问题：在无人船感知方面，缺乏对感知信息的深度挖掘，无法形成对航行态势与自身运动特征的准确“认知”；在无人船智能控制方面，仅限于仿真和实验室设立的相对理想环境，无法适应复杂海况、船舶自身的高度不确定性，缺乏一种自适应的控制方法；在无人船智能航行系统方面，缺乏一套具有人脑驾驶功能的人工智能系统，无法实现航行的智能决策；急需研发具有远洋自主航行功能的人工智能程序。

3. 研究计划与安排

第一周：明确毕业设计任务，并按照格式完成毕业设计任务书；

第二——第三周：查阅文献资料，并能写出文献综述；

第四周：完成外文翻译和开题报告并上传；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 李德毅. 中国智能驾驶白皮书. 2015.08.

[2] 李德毅. 脑认知的形式化-从研发机器驾驶脑谈开去[j]. 科技导报，2015,24:125

[3] 严新平. 智能船舶的研究现状与发展趋势[j]. 交通与港航, 2016, 3(1): 23-26.