無人車、無人機一直都是無論產業外還是產業內都津津樂道的話題。不知道大家還可否記得除夕之夜以酷炫的姿態穿過“超級工程”港珠澳大橋的81條無人艇。無人艇與無人車、無人機等一道正式拉開了無人駕駛的新時代。另外，全球首艘500噸級小型無人貨船，這艘無人貨船將於今年年底下水，預計2019年率先在全球範圍內實現商業運營，開啟無人航運之門。
第324期在線i訪談我們邀請到了雲洲智能硬件總監周健先生，一起聊一聊他們是怎樣拉開無人駕駛的海洋時代，讓中國無人艇行業從追隨到引領。
聯動原素：首先請您簡單介紹一下雲洲的創立背景？目前的團隊規模有多大？核心團隊的背景是怎樣的呢？
周健：2007年起，在全球範圍內，無人艇的關鍵核心技術大都掌握在美國、以色列等國的海軍研究機構手中，對中國完全處於技術封鎖狀態。與中國航母等“國之重器”走過的引進、吸收道路不同，中國“無人艇行業”走的完全是一條自主研發之路，依靠自身積累，一步步摸索、前行。2008年，在香港科技大學讀書期間，以張雲飛為首的雲洲創始團隊，就開啟了無人艇相關領域的探索研究，研製出了第一代水質監測無人船樣機。全球範圍內針對無人操作系統的研究，香港科技大學堪稱“基地重鎮”，湧現出一批以“大疆”創始人汪濤為代表的青年才俊。
在此後一年半時間裡，張雲飛與創業夥伴輾轉廣東、雲南、四川、北京等地進行市場調研，發現應用於環保領域的無人船市場空間巨大。從最初因為興趣而做船，到感到有意義而創業，再到感到責任和使命而駛向深藍，直至現在深信行業可以架設人類與海洋的橋樑。作為中國無人船艇行業領航者，雲洲始終不斷挑戰和創新。
目前，在雲洲252人的團隊中，研發團隊就佔了98人，平均年齡是36歲。其中博士8人，碩士33人，研究員級、教授級高工9人，高級工程師 8人，設置了5位技術總監，涵蓋無人艇總體、雷達、硬件、軟件、海洋應用技術5個方向。這些人才中，多人獲得過國家科學技術進步獎和國防科學技術進步獎。
聯動原素：貴公司目前的無人艇都實現了哪些技術上的突破呢？
周健：A．2016年8月，攻克公開水域全自主航行，比美軍晚19個月，經軍方鑑定自主能力等級達美軍~4級，國際一流；
B．自主航行，智能避障，協同控制等多項技術被鑑定為國際領先；
C．2017年12月，實現81條無人艇海上自主集群編隊，創世界最大規模集群紀錄；
D．首套無人艇控制系統、首次5000米海拔作業、首次南極極地作業；
E．16噸級無人艇，續航力4000海里，2017年10月在南海連續航行22天，2400海里，創世界最長巡航紀錄。
（雲洲“瞭望者”號警戒巡邏無人艇）
聯動原素：貴公司設計該無人艇的初衷是什麼？設想中的應用場景是怎樣的？目前無人艇應用在哪些場景比較多？解決哪些痛點問題？
周健：公司先後推出了世界第一艘環保無人艇，中國第一艘海洋調查無人艇，中國第一艘隱身無人艇和中國第一艘軍民兩用無人艇等科技產品。至今已形成環境測量、海洋調查、安防救援、軍事應用、無人航運五大業務版塊，完成無人船行業佈局。
在環保和海洋業務領域，雲洲提供智慧環保、智慧海洋等系列產品及服務解決方案。雲洲無人船在天津港特大爆炸事故環境應急處理、青藏高原科考，以及南海某島礁的海域調查、第34次南極科考等多項國家任務中表現出色。目前雲洲近400條無人船在國內23個省份，5個自治區，2個特別行政區和近100個市縣，正積極發揮作用。
雲洲全面涉足軍民融合國家戰略，推出多款軍用、軍民兩用無人艇產品，於2016年先後三次參加海上重要活動，填補了國內無人艇軍事運用的空白。雲洲作為民營企業承擔多個裝備的總體，成為軍用無人艇領域當之無愧的領航企業。
隨著自動駕駛、人工智能技術的發展，國際航運業巨頭紛紛佈局無人航運，2017年底，雲洲基於近十年的無人船研發及產業化的技術和經驗，與珠海市政府、中國船級社、武漢理工大學四方聯合啟動建造全球首艘500噸級小型無人貨船，這艘無人貨船將於今年年底下水，預計2019年率先在全球範圍內實現商業運營，開啟無人航運之門。
（“筋斗雲”無人貨運船設計圖）
聯動原素：據瞭解無人艇關鍵核心技術大都掌握在國外的海軍研究機構手中，你們作為民營企業，其自主研發的難點在哪呢？
周健：無人艇的核心關鍵技術包括船體平臺、控制系統和通信系統三大塊，最核心的是控制系統。控制系統要實現智能的安全航行和可靠的自動化操控能力，也就是自主控制能力，依賴於感知、決策、控制三大關鍵技術，即解決 看得清、避得開、走得準的問題，涉及到多傳感器多目標數據融合問題、遵守避碰規則同時考慮異常駕駛情況的決策規劃問題、非線性欠驅動控制問題，需要大量的數學建模和實際測試驗證工作，通過8年的研發，我們積累了很多這方面的理論研究和工程實踐成果，已經在2016實現了自主避障的關鍵技術突破，並通過這兩年的迭代優化改進，2018年實現大規模集群編隊的關鍵技術，目前已經實現了3.5級的自主控制能力，基本與國外海軍持平，目前大家都在往復雜環境和複雜任務應用上的自主能力攻關。無線通信組網同步、抗干擾等方面，我們也積累了大量理論基礎和實戰經驗。
聯動原素：與無人機、無人車相比較，其技術有哪些相同，有哪些不一樣？
周健：從理論基礎和體系結構基本一樣的，只是面對的環境不一樣，採取的傳感器有差異，動力學模型和參數不同，所以算法要解決的問題和優化的目標不同。運動控制是無人系統的基礎，只有精準的運動控制才可以保證航行安全的控制和任務執行的準確性，相對來講，無人船在水上受到的風浪流湧的干擾，比無人車受到的運動干擾要大很多，因此對無人船的運動控制算法造成了比較大的魯棒控制問題，並且無人船的載荷變化、不同滑行狀態、機械結構的擾動等對動力學參數有影響，類似的時變參數導致了運動控制的自適應控制問題，還有船舶運動固有的大慣性、強時滯的非線性特點，這都是比無人車嚴重的問題。另外在看得清的問題上，水面上容易出現木樁、纜繩、浮標甚至人等小目標，而水面目標比陸地目標具有更多的波浪阻擋和反射干擾，導致無論是聲、光、電傳感器都容易造成誤警和漏檢問題，比無人車更難準確地檢測和估計小目標。
聯動原素：目前雲洲無人艇協同控制技術處於什麼樣的水平地位？
周健：無人艇編隊協同是一個複雜的過程，涉及到多個平臺的信息在時間、空間上的相互配合。在2018春晚首次亮相後，雲洲近期在萬山無人船測試場再次進行了無人艇協同編隊測試，實現了無人艇群自適應精準控制。完成了無人艇集群的隊形保持、動態任務分配、隊形自主變換、協同避障和容錯控制等測試科目，多Agent框架下的無人艇集群在動態環境中的運動決策與協同一致性技術得到驗證，在世界範圍尚屬首次。
美國海軍曾在2014年8月的一次演習中實現過13艘無人艇的蜂群作戰測試，為一個重要的目標母艇保駕護航。演習過程中利用無人艇群的傳感器網絡發現了模擬的敵方船隻，無人艇 艇群隨即作出反應，包圍和攔截敵方船隻，保護本方船隻安全撤離。這是截止目前軍方所公開的消息中最大規模的一次無人艇協同編隊。而這13艘無人艇編隊中，只有5艘採用自動控制，其餘8艘採用遠程遙控。
雲洲無人艇在今年春晚亮相的81艘無人艇列陣，在規模數量上是空前的。而這次在萬山海上測試場實現的更為複雜的56條無人艇協同編隊，每條艇都有獨立的信息綜合處理能力和決策能力，通信組網順暢，這比自主航行更加智能。這標誌著中國無人艇的協同控制技術已經達到國際領先水平。
聯動原素：通過不同級的自主控制主要代替人的哪些工作呢？
周健：環境監測無人船： a.水質採樣（地表水/分層）；b.水質參數在線監測；c.汙染源溯源；d.水下暗管探測；e.水下地形測繪f.水文流量流速測量。
海洋調查無人船：a.物理海洋觀測；b.海底探測；c.海洋工程勘察；d.海洋生化環境監測。安防搜救無人船:a.海事海監；b.巡邏執法；c.偵察取證；d.應急救援。
軍用應用：a.集群協同；b.警戒攔截；c.電子對抗；d.偵察反潛。
無人貨運：a.內河航運、海島補給
聯動原素：為了確保無人艇同步接受信息指令，你們在通信這一塊是怎樣解決的？
周健：無人艇編隊協同無線通信系統，由編隊指揮控制中心繫統和若干無人艇控制系統組成，通過編隊的通信系統交鏈，形成一個控制指揮網絡。網絡上的各個節點為實現各自的使命任務要求，分別進行信息的獲取、收集、處理、存儲、發送和使用，是海上編隊任務的信息資源，向指揮中心實時提供信息訪問服務 。
以網絡化的編隊無線通信網為基礎，以區域無縫的網絡覆蓋為平臺，以編隊信息共享和綜合電子對抗技術為主要控制手段，以網絡化指揮控制為核心的一體化控制指揮的體系結構，為無人艇編隊協同提供一個安全的、高效的、先進的、適用的、經濟的、能夠滿足無人艇編隊任務海域內的信息交換網絡，使網絡具有高度的開放性和所提供設備在技術上的兼容性，留有充分的升級和擴充的可能性，充分利用微波頻譜資源，為以後擴充到更高速率提供充分的餘地。
聯動原素：你們的無人艇結合了哪些人工智能技術？幫助其解決了什麼問題？接下來設想還會有哪些技術應用在無人艇之上？
周健：採用了知識庫、機器學習、計算機視覺、群集智能等人工智能技術，解決決策、感知和協同控制的問題，接下來，主要是考慮人工智能的端系統化，實現基於軟硬件協同設計的機器學習和智能決策系統，實現邊緣計算的分佈式多智能體技術的人工智能。
精彩吐槽環節：
張洋：一般船舶進入極地都需要破冰船開道，請問無人艇如何解決這個問題呢？就像您上面說的南極。
周健：看任務方向，我們的任務不是去破冰，是給南極做“B 超”，當然，“潤滑油”是準備好了的。
張洋：無人艇目前雲州是負責技術和研發，那製造這一塊也是一起還是其他船廠做？
周健：社會進步的標誌，是分工細化，當然需要全社會的資源支持，術業有專攻啊。當然，在製造方面，我們也有一些獨門絕技。
張洋： 無人機已經很成熟了，無人車還在研究，那無人艇這一塊有標準了嗎？還有根據遊艇和船舶標準呢？
周健：這又是我們驕傲的一塊，去年我們拿到了CCS 的第一塊 無人艇證書，我們的企標，正在逐步轉化，和業界 各個方面，共同努力。
張洋：您說的CCS的第一塊，那其他船級社可有證書呢？是不是硬性規定呢？目前國內軍用無人艇還處於保密階段，你們這樣講會不會不好呢？
周健：不一定。主要是任務性質和無人艇的尺度，目前還沒有強制。軍民融合，我們有分寸。
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