Vol. 43, No. 4Apr., 2021
第43卷第4期2021年4月舰船科学技术
SHIP  SCIENCE  AND  TECHNOLOGY
新一代智能化舰艇发展初步设想
朱世勇
(海军装备部驻上海地区第一军事代表室，上海201913)
摘 要：在工业4.0的背景下，智能船、无人船将是未来船舶主要的发展方向，目前国内外对智能舰艇的研究
尚处于积极的探索和发展阶段。本文结合国内外智能化舰艇发展的主要现状，阐述新一代智能化舰艇的初步架构以 及主要技术特点，为新一代智能化舰艇的发展提供理论基础和参考架构。
关键词：智能舰艇；水面舰艇；发展现状；智能信息平台
中图分类号：TP391 文献标识码：A
文章编号：1672 - 7649(2021)04 - 0146 - 03 doi ： 10.3404/j.issn.l672 - 7649.2021.04.029
Preliminary  idea  of  a  new  generation  of  intelligent  ships
ZHU  Shi-yong
(Shanghai  First  Military  Representative  Office, Naval  Armament  Department  of  PLAN, Shanghai  201913, China)
Abstract: In  the  context  of  industry  4.0, intelligent  ships  and  unmanned  ships  will  be  the  main  development  direction
of  future  ships, and  is  still  in  a  positive  exploration  and  development  stage  at  home  and  abroad. This  paper  combines  the  main  present  situation  of  intelligent  ship  development  at  home  and  abroad, expounds  the  preliminary  structure  of  the  new
金龟子刘纯燕个人资料generation  intelligent  ship  and  the  main  technical  foundation  and  the  reference  architecture  for  the  development  of  the  new  generation  of  intelligent  ships.
Key  words: intelligent  ship  ； surface  ship  ； development  status  ； smart  information  platform
0引言
未来海战是“信息主导、体系支撑”下的联合作
战⑴，新一代水面舰艇作为体系支撑的重要节点，需
要将舰艇打造成海战场网络信息系统中的智能化节
点，全时在网，实时互联，既可自主行动、也可与编
队协同行动叫
1国外智能化舰艇发展现状
在国外智能化舰艇发展方面，美国通过人机系统
集成项目正在测试封闭式舰桥减少瞭望团队，作战指
挥室中心具备平台集中监控能力；2010年起，美国开
始研发“海上猎人”号无人水面艇（USV,Ummanned
Surface  Vessel ），该无人艇采用光电传感器、远程/近程
雷达，以及光探测/测距设备，利用人工智能与艇载传 感器进行导航，具有探测、跟踪、告警、规避功能；
2018年美国发布了 1艘自动驾驶军舰，能够一次在世 界海洋上巡逻长达3个月（无需船员），也无需远程 控制；欧洲EREMM 多用途护卫舰通过舰桥与平台控
制集成、与导航系统集成与互操作，实现驾驶室1人
操船；英国“伊丽莎白”号（CVF ），在最低战备状
态下，能够让至少2个人操纵综合平台管理系统，而
在最高战备状态下，多达65个人操纵该系统；荷兰海
军推出无人巡航舰艇控制中心的研发项目，著名的综
合船桥系统 L  3, Sperry , Raytheon , Anschutz ,
SAM 和Kongsberg 等公司的综合舰桥系统在技术性能 及应用方面处于领先地位，均支持1人航行舰桥。
目前国外民用船舶方面，美国ABS 船级社综合桥 楼驾驶系统（NIBS ）能够实现一人桥楼操纵船舶；康 斯伯格、ABB 、瓦锡兰世界主流船舶自动化产品包括 KongsbergMaritime 推出的Fullpicture 集成船舶控制系
统，包括航行、通信和机械推进系统的自动化，以及
用于监测和提供精确详细决策支援建议的先进船舶性
能系统；ABBAbilityTM 集成船舶自动化系统800xA 实现 了船舶从航行到动力电力系统的完全集成控制；瓦锡
兰的驾机一体NA  COS 系统集成导航与机舱自动化控 制系统，实现了高度整合，将机械自动化，紧急关机
和集成桥楼系统，同时通过船岸一体实现在岸上的远
收稿日期:2020 - 11 - 12
作者简介：朱世勇（1974-），男，高级工程师，研究方向为船舶工程。
第43卷朱世勇：新一代智能化舰艇发展初步设想•147•
程维护、状态监视、办公管理等功能，船舶上搭载上
述系统均已实现无人值守机舱，集控1人值班甚至航
行时驾驶室1人操船。民船智能化发展方面，英国
罗•罗公司向业界提出了无人驾驶船舶设计概念，并发
起智能船舶应用项目，其理念是通过装设在船舶四周
的全景摄像机和传感器，把船舶所处的环境通过网络
和海事卫星实时传到陆地的遥控中心，由富有经验的
船员通过遥控中心的虚拟环境来操纵船舶，从而达到
无人驾驶的目的。
2智能化舰艇发展特点
结合国外现状进行分析可知，国外先进的军船目前已实现了高度自动化，正在进行智能化转型，船员主要精力用于高级决策，各国海军主要舰艇基本实现了无人值守机舱，也正在发展无人巡航集控室、全自动化损管、一人值班船桥、紧急指挥控制中心等；民船方面，岸上驾驶员监管多条无人驾驶船是其智能化发展特征。总体来说，新一代智能化舰艇的主要技术特点如下：
1）采用创新的设计方法与技术手段实现“软件定义舰艇”。采用全新智能技术架构，实现舰艇信息基础设施、数据服务、智能应用的一体化集成设计；将信息基础设施等资源进行虚拟化，通过可编程的方式实现灵活可定制的资源管理，并凝练和承载舰艇作战使用和平台管理业务领域的共性，支持舰艇功能软件的自适应动态加载、插接式集成和动态部署，实现舰艇平台设计、建造和作战能力建设的相对分离。
2）赋予舰艇智慧以实现减员增效和作战能力的持续提升。丰富的传感器数据、数据处理、集成控制是舰艇智能化的核心，在实现感知■判断-决策■打击环高度自主化、智能化的同时，达到舰艇整体运转的自主化、少人化等目的。
3新一代智能化舰艇初步架构
基于网络信息系统的新一代智能化舰艇的组成可划分为智能化传感器［,0-13\智能化控制中心［_”］、智能化武器［17-22\信息基础设施和智能化平台，初步架构如图1所示。
3.1智能化传感器
分为外部传感器和内部传感器，外部传感器在传统单节点的射频泸频/光频传感器基础上，利用信息网络和多传感器协同探测技术，实现一定范围内的外部传感器协同探测、阵源共用；内部传感器实时监测采集本平台各设备状态，为本平台运行提供基础数据支持。
3.2智能化控制中心
智能化控制中心作为本舰的大脑和编队中的智能节点，对全舰进行综合管理。有人时，辅助舰员实现
图1新一代智能化舰艇初步架构示意图
Fig.1A new generation of mtelligent ships 智能传感器女生适合学什么专业?
智能控制屮心
（自动态势生成、智能指挥、智能管理等）
智能屁器
1射频
1光频1近程
声频信息基础设诫1末端1 1通侑设备11导航设备11信息安全防护设备
智能化平台
（智能船体、智能机舱、智能效旋管理、智能航行等）
对舰艇的智能控制；无人时，按预定方案自主控制舰艇行动；作为编队智能节点，可以实时共享全局态势和参与编队作战。
3・3智能化武器
冯绍峰图片
基于信息网络，实现本平台中远程、近程、末端防御和打击武器的智能控制，实现编队内武器的智能管控和分布式打击。
3.4信息基础设施
信息基础设施包含通信、导航、信息安全防护等设备，实现舰艇导航定位、对外信息交互和信息安全防护等功能。
3.5智能化平台
在现有平台管理系统设备基础上应用数据分析、CPS（Cyber-Physical System：网络-实体系统技术）平行智能［23-26］、智能学习等技术，建立平台管理系统面向指挥决策的综合认知管控、面向航行操纵的智能航行、面向装备用管维一体的智能运维、面向数据与应用灵活集成升级的智能信息平台，实现基于任务的平台智能认知决策、高效控制与精准保障能力，提高平台状态感知、实时分析、科学决策与精准执行的效率，减少平台管理相关人员的决策、运维与管控压力。4新一代智能化舰艇的主要技术特点
1）采用创新的设计方法与技术手段实现“软件定义舰艇”。采用全新智能技术架构，实现舰艇信息基础设施、数据服务、智能应用的一体化集成设计；将信息基础设施等资源进行虚拟化，通过可编程的方式实现灵活可定制的资源管理，并凝练和承载舰艇作战使用和平台管理业务领域的共性，支持舰艇功能软件的自适应动态加载、插接式集成和动态部署，实现舰艇平台设计、建造和作战能力建设的相对分离。
2）赋予舰艇智慧以实现减员增效和作战能力的持续提升。数据、计算能力、算法是舰艇人工智能集成应用的3个核心，各类渠道收集的数据通过共用存储、按需共享满足算法使用需求；计算能力依托舰艇公共计算环境，通过计算资源虚拟化集满足算法的需求；算法充分发挥人工智能技术能够持续学习提升的优势,
•148•舰船科学技术第43卷
图2基于网信体系的智能舰艇编组示意图
Fig.2A schematic diagram of a smart ship
based on the web letter system
在实现感知-判断-决策-打击环高度自主化、智能化的同时，达到舰艇整体运转的自主化、少人化等目的。
3)赋予舰艇编队具有可重构可快速响应的攻防作战能力。智能化舰艇将是硬件和软件的融合，是编队数据云和无线互联中的智能化节点。舰艇编队将与无人作战平台相辅相成，形成数字化、网络化、信息化、智能化的多域或跨域一体的作战，单个平台的先进隐身、机动、装载以及远程打击等能力都将变为编队能力的核心和外延的重要组成。舰艇编队真正实现从“平台为中心”向“以网络为中心”的转变。
5对我国智能舰艇发展建议
我国海军智能化舰艇的研究工作刚刚起步，与美军相比，无论是技术基础还是设计理念上均有较大差
距，在平台指挥管理方面，实现了对平台动力、电力、损管等设备的综合监测、管理与初步辅助决策，但在智能化方面仍有一定差距，需进一步推动新一代智能化舰艇体系能力的逐步形成。开展现代舰艇智能化改进研究，突破自主安全操控、舰艇智能化集成控制等关键技术，通过智能机舱系统实现机舱无人值守，智能平台管控系统实现轮机室一人值班，智能航行系统实现开阔水域驾驶室一人操船，岸基综合管控系统实现装备保障管理、航行管控及模拟训练，为高效指挥、快速机动，平时减员增效、军事演训提供支撑。
6结语
智能舰艇是未来舰艇的发展趋势，本文提出的新一代智能化舰艇由智能化传感器、智能化控制中心、智能化武器、信息基础设施和智能化平台组成，具备软件定义、减员增效、以网络为中心的舰艇编队作战等技术特点，对实现我国海洋强国战略具有重要意义。
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