一、标准编号及标准名称
由中国国际科技促进会归口管理、武汉提供大学提出的《运输船舶的智能感知系统技术评估指南》(T/CI 868-2024)团体标准，于2024年12月30日正式发布实施。
二、标准制定背景
伴随人工智能和物联网技术的迅猛发展，智能感知系统在运输船舶中的应用日益广泛。适应这一趋势，制定相关的评估标准显得尤为重要，以确保系统的有效性和可靠性。各国政府及国际海事组织(IMO)对船舶智能化提出了更高的要求，相关政策法规的出台促使企业和研究机构加快研发步伐，同时也需要规范化的评估标准来指导实践。随着全球航运业的竞争加剧，运输船舶的智能化水平成为企业竞争力的重要组成部分。标准化评估能够帮助企业在市场中更好地定位自身技术优势，提高市场准入门槛。运输船舶的智能感知系统技术评估指标准制定，不仅是应对当前技术发展趋势的必要措施，也是提升行业安全性、竞争力和可持续发展的关键所在。
三、标准制定的必要性
航运业是助推经济发展全球化的产业，承担着约90%的世界贸易总量，总价值高达13万亿美元。2023年中国完成水路固定资产投资2015亿元，同比增长20.1%，目前我国港口的吞吐量和海运船队的规模均已位居世界前列，是世界上具有重要影响力的航运大国。党中央高度重视交通强国、海洋强国建设，党的二十大报告作出“加快建设海洋强国”的战略部署，通过不断深化改革、加大科技创新，推动新质生产力发展，航运业将在实现国家战略目标的进程中发挥关键作用。智能船舶是当代全球船舶工业和航运业竞争的热点，其融合了包括云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术，具有安全可靠、节能环保、经济高效等显著特点，是未来船舶发展的重点。船舶智能航行理论与技术是智能船舶发展的重要支撑，包括智能感知技术、智能决策技术、智能控制技术和通讯与网络安全技术。智能感知技术是实现船舶智能化的根本技术之一，传统的瞭望手段受限于人为因素影响，感知精度有限，存在瞭望盲区，且不适应雨、雪、雾等能见度不良天气下的瞭望，导致水上交通事故频发，造成大量的人员伤亡与财产损失，引发了严重的经济纠纷和政治影响。船舶智能感知系统能够满足对船舶周围环境进行实时监测和分析，实现智能瞭望，目前我国对运输船舶智能感知系统技术评估方面的认识还存在诸多不足，亟须制定相关标准，满足船舶智能瞭望的需求。智能感知技术是船舶自主航行的基础，智能感知系统技术评估有助于进一步开展智能决策、智能控制等方面工作，提高运输船舶的智能化水平，具有重大的现实研究意义与综合学术价值。
目前，我国船舶智能航行技术处于高速发展阶段，现行执行标准有GB/T 28561-2023《船舶电气设备 自动化、控制和测量仪表》、GB/T 41892-2022《智能船舶 机械设备信息集成编码指南》、GB/T 43942-2024 《智能船舶风险评估方法》、DB45/T 2635-2023 《船舶北斗智能数据管理终端技术规范》。以上标准的制定和实施，推动了我国船舶智能航行技术的规范化和标准化发展，提高了船舶的自动化和智能化水平，确保了航行的安全和高效。此外，中国船级社标准《智能船舶规范2024》也涵盖了智能船舶的发展需求和新技术应用，内容包括辅助航行功能、拖轮智能作业、内河船舶智能航行、极地航行船舶的特定要求、纯电动力系统及其能效计算等。国际上针对船载智能设备的相关标准有BS ISO 19848-2018《船舶与海洋技术 船载机械设备的标准数据》。目前，我国专门针对船舶智能感知系统技术评估的现行标准缺乏，通过本标准的实施，可规范运输船舶智能感知系统技术评估的方法体系，有利于船舶智能感知技术的量化分级，服务于船舶智能决策、智能控制，促进智能船舶的发展和航运业数字化、智慧化转型。特提出本申请，制定运输船舶的智能感知系统技术评估指南。该标准的制定对我国运输船舶智能航行的发展具有重要现实意义，对运输船舶智能感知系统装载、技术标准化应用具有重要的指导意义，从而获得良好的经济和社会效益。
四、编制过程
在编制过程中，充分考虑了规程的目的和必要性，对当前市场上已有的相关技术标准和应用进行调研，了解国内外在运输船舶方面的最新进展和趋势最终形成了《运输船舶的智能感知系统技术评估指南》标准编制具体如下：
1、前期准备工作
项目立项前，标准编制小组查阅、研读相关国内外文献，广泛收集运输船舶的智能感知系统技术评估指南要求相关的材料和数据。同时，小组成员构思系统的框架及模块，进行系统建设需求分析。并与该领域的相关专家和用户进行调研、交流，广泛征求标准制定方面的意见和建议，以确保团体标准的科学性和实用性。
2、标准起草过程
团体标准立项通知公示后，标准编制小组首先组织了标注制定工作会议，各编写人员根据工作计划分工和编写要求开展了相关工作。在标准起草期间，编制小组主编单位及参编单位组织了数次内部研讨会和专家咨询会，经过多次修改，于2024年3月完成了标准初稿及编制说明的撰写⼯作。
3、工作计划
标准立项后计划8个月完成。
计划2023年3月提交标准初稿，2024年5月提交征求意见稿，2024年10月提交标准送审稿，2024年11月提交标准报批稿，2024年12月标准发布。
五、标准主要内容
本标准适用于运输船舶的智能感知系统的技术评估，以及相系统在相领域的引用。1、主要架构
本标准按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草，主要章节内容包括范围、规范性引用文件、术语和定义、符号或缩略语、 运输船舶智能感知技术、运输船舶智能感知系统评估、运输船舶智能感知系统水域试验评估等。
2、主要技术内容
本标注提供了运输船舶的智能感知系统技术相关的指导，涉及运输船舶的智能感知系统技术所包含的感知信息、数据处理、网络安全、软硬件集成、人机交互等方面的建议，还包括试验时涉及的试验方案、试验设备、试验条件、以及实验评估等方面的建议。
六、标准实施意义
1、提升安全性：智能感知系统能够实时监测船舶周围环境，包括天气变化、海洋状态和其他船只的动态，从而降低碰撞和事故发生的风险，提高航行安全。
2、优化运营效率：通过智能感知技术，船舶可以更有效地进行航线规划、燃料消耗管理等，提高整体运营效率。具备智能感知能力的船舶可以自动调整航行策略，以应对不同的海况和气象条件，从而节省时间和成本。
3、支持决策：标准的实施为船舶提供了一套可靠的数据采集与分析框架，使得船长及船舶管理者能够基于准确的信息做出更科学的决策。这有助于提高船舶的管理水平和综合性能。
4、促进技术标准化：制定并实施相关技术评估指南，可以推动行业内的标准化进程，促进各类智能感知系统的一致性和兼容性。这不仅有助于提升行业整体技术水平，还能推动相关技术的创新与发展。
5、增强环境保护：智能感知系统能够对海洋环境进行监测和分析，帮助船舶遵循环保法规，减少对海洋生态环境的影响。此外，系统还可以在出现污染事件时迅速反应，降低环境损害。
6、提升国际竞争力：随着全球航运市场的竞争加剧，具备先进智能技术的船舶在国际市场上的竞争力必然增强。实施技术评估指南标准，可以帮助国内船舶制造企业提升技术实力，增强国际市场的竞争力。
7、推动智能化转型：该标准的实施不仅可以促进单一船舶的智能化，还将推动整个航运行业向智能化转型发展，加速数字化、自动化技术的应用。
七、主要工程实践与产业化应用
(1) 智能感知系统目标识别性能
实验改进yolov8模型，通过对约13000张数据集图片按照7:2:1的比例随机划分为训练集、验证集和测试集，进行了300轮的训练，模型在训练在20轮就先后达到了0.9以上，最终精确度达到了0.939，在不同IoU阈值的平均精度同样达到了0.815，证明了模型优异的性能和泛化能力，如图1所示。并对不同测试模型进行了对比试验，如表1所示。
为有效还原AIS与雷达数据特征，采用专业雷达仿真软件SPx Radar Simulator对运输船舶的行驶情况进行仿真，构建用于测试的数据集。在构建数据集时，随机删除了部分雷达信号和AIS信号来模拟真实情况中由于各种原因造成的信息丢失。通过解析程序从报文信息中读取并提取雷达与AIS数据，通过插值，时空对齐的方式实现异步数据的对齐，并通过将位置数据转换至同一直角坐标系下，将这两者关联起来;利用深度学习通过学习轨迹数据的内在模式和特征，有效利用诸如速度、相对方位、相对距离、船艏向等丰富的动态信息，提供更精确的关联分析。实验对比传统的灰色关联分析法(Gray correlation)和BP神经网络(BP neural network)如表2所示，蓝色线条代表正确匹配的AIS轨迹、橙色线条代表正确匹配的雷达轨迹、黑色线条代表错误匹配的AIS轨迹，红色线条代表错误匹配的雷达轨迹。相较于传统算法，在准确率和召回率方面均存在显著优势，在准确度方面，采用特征匹配精度(P)如图2所示可达到92.4%，匹配召回率(R)达到91.3%，提升性能11%。
(3) AIS/雷达与视频图像多模态数据融合性能
雷达、AIS和视频图像构成了智能感知系统水面态势感知的核心内容。将三者数据融合能显著提高船舶导航的准确性和可靠性。通过坐标系转化将二维图像上的点准确地映射到三维世界中，完成空间信息统一匹配，如图3所示，准确的空间坐标转换用于后续的数据处理和轨迹关联。轨迹关联方面，设计基于动态调整滤波器和平滑处理策略的DeepSORT船舶目标跟踪算法，实时的视频图像信息转化为时序排列的空间位置坐标信息，再通过基于Fréchet距离评判的匹配航行轨迹关联，实现AIS/雷达、与图像信息的多模态信息融合，效果如图4所示。
图3 坐标系变换示意图
融合智能感知系统的拖轮智能航行平台可用于全国的新旧拖轮，其预警系统有效提升作业效率、降低事故发生率。2019年该套智能航行系统已成功应用于天津港轮31、32、33、34共4条拖轮上，获得用户认可，荣登央视直播间11分钟报道。近三年，拖轮智能航行系统于宁波、京唐、深圳港等多个港口的多条拖轮上展开推广应用，应用后无1起碰撞事故发生，成效得到用户充分认可。
八、小结
《运输船舶的智能感知系统技术评估指南》的制定与实施，不仅对提升船舶自身的技术水平与操作安全具有重大意义，同时也在推动整个航运行业的可持续发展和现代化转型中发挥着积极的作用。
