无人船作为科技进步带来的新产物，首当其冲是对技术方面的冲击，作为一套复杂的系统，无人船自主航行的实现必然带来技术上的大变革，其必须能够自主进行环境探测、目标识别、自主避障、路径自主规划等。

2007年美国海军发布的《无人艇主计划》为未来无人船艇的发展规划了相关的技术、投资及进程。2013 年12月美国军方发布的《无人系统路线图》对无人船艇未来的技术发展重点作了细致的说明。在2016年MUIN项目的最终报告手册中，对无人船涉及到的技术问题也有细致的说明，手册指出在无人驾驶船成为现实之前，还需要开发一些技术组件，其主要部分 应由以下组成：

（ 1 ） 信 息 通 讯 技 术 （ Information Communications Technology ，ICT）的基础设施，包括船岸和船舶通信，集成船舶数据网和深海导航系统；（2）船舶推进和机械运行系统，无人船应可以无需人工干预长达数周的时间，为了促进生态和经济的可持续性，高效运行是必要的。这需要一个安全和可靠的对应于实现不同功能的基础设施；（3）船桥自主控制功能需要传感器系统、远程操纵系统、船上导航系统、岸上控制系统、远程机动支援系统、主机监控系统和能源效率系统以及维护功能；（4）岸上控制中心（Shore Control Centre）及其新型监控设施是无人船舶所必需的，这还包括如何与其他船只互动，参与搜救行动以及船舶交通服务中心的程序。

梳理国内外学者研究成果，目前无人船研发阶段主要面对的技术挑战包括以下五个方面。

一、自动生成航线与规划路径技术

不同于传统意义上的船舶，无人船要实现其自主航行对于自身的操控系统有着很高的要求，其必须具备航线自动生成与自我规划路径的功能，现阶段主要基于电子海图来实现航线自动生成与路径规划功能，通过从电子海图中提取水深、障碍物等信息划分可供船舶航行的区域，然后在可航区域中寻求最短路径。为更好地解决这一技术难题， MUIN项目的最终报告手册中提到了一项关键技术组成，即深海导航系统（Deep Sea Navigation System），该系统包括：（1）确定COLREG对其他船舶的义务，并根据规则自主操纵船舶；（2）根据气象预报优化跨洋航行计划；（3）根据IMO天气指导标准，在即时和恶劣天气条件下安全操作船舶。

深海导航系统可以完全自主运行，但也允许岸上控制中心操作员进行交互， 从而实现远程控制船舶。深海导航系统确保船舶在目前的航行范围允许的偏差范围内遵循其计划航线。当然，此项技术还没有完全达到成熟的标准，需要更多时间进行检验，因此，这对于无人船未来的发展也是一项需要攻克的难关。

二、信息通讯技术

无人船在实现信息交流上同样面对着相应的技术挑战，有研究认为挑战主要包括无线电通信、光学通信、水声通信三个方面，无人船的信息交流主要有无人船与岸上基地控制中心之间的信息交流、无人船之间的信息交流，通信的内容主要有控制中心对无人船发布的指令信息、无人船反馈的信息等，目前在近距离无人船实现信息交流可依靠甚高频（VHF），远距离上可依靠卫星通信技术。然而，现阶段无人船实现信息交流需要解决的重点技术难题是超高频扩频通信与卫星通信信号的海上传输抗衰耗技术、抗多普勒频移技术和抗多种干扰技术问题。现阶段，这些技术难题成为阻碍无人船发展的巨大挑战，有待进一步攻克以适应无人船的航行安全要求。

三、自主决策与障碍避碰技术

与传统船舶不同，无人船具有其独特的构成，要完全实现海上长期自主航行，无人船应降低对远程操控人员的依赖，因此需要具备较高的自主决策和障碍避碰的能力。MUIN项目的最终报告手册中提出实现这一技术不可或缺的就是先进的传感器模式（Advanced Sensor Module ）。

报告指出， 在无人驾驶的船上，传感器和传感器的数据处理正在取代船员的现场观察，因此是实现自主的关键因素。高级传感器模块负责物体检测和分类以及环境感知。它使用来自红外和可见光谱相机的输入数据以及雷达和AIS数据来检测物体并确定它们是否对船舶构成危险或是否需要进一步调查，例如识别救生筏，漂浮物或导航的危险。它保持对船舶交通，障碍物的适当瞭望，并监测船舶附近的环境条件。此外，该系统收集并评估来自导航，气象和安全传感器的数据，以建立对象和潜在危险的模式。因此，来自多个传感器的数据被收集和融合以减少总体的不确定性，并改善所谓的世界感知模型的质量和完整性。这种总体认知被用作确定在当前条件下采取适当行动的基础。

四、岸基控制与远程机动支持技术

MUNIN的报告手册提出无人船依赖于岸上控制中心来处理复杂情况，因为机载自主控制器只能在定义的约束内运行，这有助于实现技术复杂性和经济合理性之间的平衡，使其成为一个可行的概念。岸上控制中心是一个连续有人的监控站，用于监控和控制自动船队，大多数情况下，船舶无需海岸干预即可运行。如果船舶自动驾驶系统无法安全处理情况，将提供帮助。从法律角度来看，这个监管实体被设想承担船舶主人和总工程师的部分责任。需要由岸上人员接管的其他任务包括例如VHF通信，VTS报告，机载能量管理，状态监测和维护计划。无人船将主要以自动模式运行，进行规避机动或常规机械调整，在紧急情况下，当岸上控制中心执行命令时，船舶系统将进入远程控制模式。

远程机动支持系统作为岸上控制中心和深海导航系统的辅助设备，它有助于在有限的水道和港口航行时进行避免碰撞的操作。通过提供预期的船舶运动轨迹，对于安全和有效的进行无人驾驶和船舶自主操作至关重要。该系统提供船舶运动预测，该预测由特定船舶在其特定环境中的各种方向舵或发动机命令产生。

因此，远程机动支持系统在机动能力的限制下为预期的船舶运动提供计算和显示。这甚至可以在有限容量的通信链路上完成，并且可实现精确的自主和远程导航。

五、主机监控和维护交互技术

主机监控系统是对现有船舶自动化和控制系统的增强。主要目的是增加更先进的状态监测功能。除了状态监测之外，还需要在导航系统和岸上控制中心增加数字接口，以允许机舱和其他技术系统的自主和无人操作。远程有效地监控和控制技术还需要对决策支持信息进行多级汇总，它允许将非常紧凑的信息发送到岸上控制中心，可以在需要时请求帮助。

无人驾驶船舶的操作技术可以说是从传统船舶转变的最复杂部分。今天，大多数船载系统的设计和制造都考虑到了船员的可用性。如果没有搭载船员，系统必须重新设计或采用新的流程，以确保船舶在海上可以毫无问题地航行，并且可以在不断增加的船舶航行风险的情况下执行一般的船舶维护。这需要新的船载功能，这些功能包括扩展设备监控和条件聚合功能，以最大限度地减少卫星通信带宽。对此，MUNIN项目分析了现有船舶上的技术系统，并指出需要改进岸上控制中心监测和支持的系统。

综上所述，可以确定现在无人船的发展形势一片大好，但是同时面临一系列的技术风险与挑战。无人船的建造集成了船舶设计、智能控制、人工智能、导航和通信等专业技术为一体，其涵盖的技术领域非常广泛，除了传统船舶技术，还涉及多传感器智能监控系统、自动避碰系统、路径规划与导航、高可靠高冗余数据传输系统、机电系统自动故障检测系统、自动导航系统、电子海图系统、智能机器人系统等 甚至还涉及现在最热门的物联网和大数据等技术，无人船的发展面临的技术挑战不容小觑，技术的重点和难点是智能与控制技术，但是随着新技术理念的快速推进，无人船的研发有了科技支撑，在未来，无人船艇有可能带来航运业的革命，改变航运业的面貌。