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船岸协同的内河智能船舶远程驾驶控制系统架构OA

Ship-Shore Collaborative Remote Control System Architecture for Inland Autonomous Ships

中文摘要英文摘要

传统船舶控制系统架构已难以适配船岸协同升级与远程控制功能部署的现实需求,缺乏统一的系统框架将直接制约船岸协同作业效能的有效发挥.为保障船岸协同场景下船舶远程控制协同系统的适配性与一致性,研究适配内河智能船舶的远程驾驶类型与系统架构.通过文献综述与智能船舶相关规范的对比分析,提出内河智能船舶远程驾驶的4种基本控制模式,包括直接执行车舵指令的远程遥控模式、具备远程指令安全性判断功能的远程控制I型、可生成自主航行决策并实现人机指令融合的远程控制Ⅱ型,以及完全自主航行场景下的监督式远程控制Ⅲ型;结合各模式对现有规范及内河航行环境的适应性分析,针对性搭建面向内河场景的"船岸云"协同远程驾驶系统架构,厘清船岸云端系统功能划分以及信息流向;针对提出的框架设计船岸协同场景下的6种远程驾驶信息服务类型,同时适配5类远程驾驶人机交互模式,明确岸基与云端数据链路融入船舶控制系统的实现路径;通过多组仿真实验,对比分析不同船岸通信延迟条件下各远程控制模式的控制性能差异.结果表明:在仿真环境下,700~1 000 ms延迟条件下,远程控制Ⅱ型可显著提升船舶远程驾驶对通信延迟的鲁棒性;400~600 ms延迟条件下,远程控制I型的控制表现最优;更低延迟条件下,远程遥控模式亦能实现良好的控制效果.该研究提出的控制模式与系统架构为内河智能船舶远程驾驶的工程应用提供了基础框架支撑,其人机交互设计与通信延迟适配建议为船岸协同控制效能优化提供了重要参考.

The traditional ship control system architecture can hardly meet the practical demands for Ship-Shore Co-ordination upgrading and Remote Control function deployment,and the lack of a unified framework directly re-stricts the efficiency of ship-shore collaborative operations.To ensure the adaptability and consistency of the ship re-mote control system in this scenario,this paper proposes Modes of Remote Navigation and a Remote Control Archi-tecture suitable for inland waterway Autonomous Ships.Based on literature review and comparative analysis of rele-vant specifications,four basic remote navigation modes are proposed:remote teleoperation(directly executing rud-der and propulsion commands),Remote Control Mode Ⅰ(remote command safety judgment),Remote Control Mode Ⅱ(autonomous navigation decision-making and Human-Machine Interaction command fusion),and Supervi-sory Remote Control Mode Ⅲ(fully autonomous navigation supervision).A'Ship-Shore-Cloud'collaborative ar-chitecture for inland waterway scenarios is constructed,clarifying system functional division and information flow.Six remote navigation information services and five human-machine interaction modes are designed,with the imple-mentation path of integrating shore-based/cloud data links into the ship control system defined.Finally,simulation experiments compare control performance under different ship-shore communication delays.Results show that Re-mote Control Mode Ⅱ enhances robustness in high-delay environments,Mode Ⅰ performs optimally in medi-um-delay conditions,and remote teleoperation achieves satisfactory effects in low-delay scenarios.The proposed modes and architecture provide core technical support for the engineering application of inland autonomous ship re-mote navigation,while the interaction design and delay adaptation suggestions offer important references for opti-mizing ship-shore coordination efficiency.

夏同;黄亚敏;文元桥;韩海航;胡泰威

武汉理工大学水路交通控制全国重点实验室 武汉 430063||武汉理工大学国家水运安全工程技术研究中心 武汉 430063||武汉理工大学智能交通系统研究中心 武汉 430063||武汉理工大学交通与物流工程学院 武汉 430063武汉理工大学水路交通控制全国重点实验室 武汉 430063||武汉理工大学国家水运安全工程技术研究中心 武汉 430063||武汉理工大学智能交通系统研究中心 武汉 430063武汉理工大学水路交通控制全国重点实验室 武汉 430063||武汉理工大学国家水运安全工程技术研究中心 武汉 430063||武汉理工大学智能交通系统研究中心 武汉 430063浙江省交通运输科学研究院 杭州 310023厦门集装箱码头集团有限公司海天分公司 福建 厦门 361006

交通工程

内河智能船舶远程驾驶船岸协同远程驾驶控制架构远程驾驶模式人机交互数字孪生控制权切换

Autonomous ShipsRemote ControlShip-Shore CoordinationRemote Control ArchitectureModes of Remote NavigationHuman-Machine InteractionDigital TwinsControl Switch

《交通信息与安全》 2026 (1)

88-100,112,14

国家自然科学基金项目(52471384)、浙江省重点研发计划项目(2021C01010)资助

10.3963/j.jssn.1674-4861.2026.01.008

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