2024年4月8日—13日，全球首艘具备自主伴航功能拖轮——“津港轮36”在日照海域开展了自主伴航实船试验并取得圆满成功，并于2024年4月18日在天津港投产启用。在严新平院士指导下，水路交通控制全国重点实验室“船舶智能航行测试团队”，以“航行脑”系统架构为蓝本，面向5200匹马力全回转拖轮“津港轮36”的伴航功能需求，提供了拖轮自主伴航系统中运动规划与控制算法；实现了伴航前的航路规划和避碰，趋近中的航向、航速、航迹独立与耦合控制，就位后的自动跟随和位置保持。与牵头方中国船级社（CCS）联合验证了虚拟仿真、模型试验到实船应用的技术路径，节省了大量的实船调试时间和成本，规划和控制效果得到了船长们的高度认可。

图1：具备自主伴航功能拖轮——“津港轮36”

自主伴航——是指有人监控状态下、由系统自主锁定并自主操控船舶接近目标、伴随目标直至并靠近目标的行为。这在国际上尚属首次实现，标志着全球首艘具备自主伴航功能的高度智能化拖轮已初步具备投入实际生产运营的条件。“津港轮36”自主伴航系统研发依托国家重点研发计划—中芬政府间科技合作项目“拖轮自主伴航智能技术及测试验证研究”开展。项目由CCS牵头并组织实施，天津港轮驳有限公司、武汉理工大学、上海交通大学、武汉科技大学、镇江赛尔尼柯自动化股份有限公司以及交通运输部职业资格中心参研，武汉理工大学承担项目课题三“拖轮伴航机理－数据双驱动建模与自抗扰控制技术研究”，重点突破全回转拖轮自抗扰动态规划与差动控制关键技术。

项目实施过程中，在牵头方统一协调下，通过仿真验证、码头系泊试验等过程，最大化优化了系统设计与研发流程，使得项目关键指标取得突破的预期时间点大大提前。团队李诗杰副教授、刘佳仑研究员，研究生徐诚祺、董智霖、刘嘉元等，负责航行运动规划和控制的算法研发与调试的工作，全程参与系统研发与实船测试，与各单位紧密协同，快速实现实船功能应用；在试验中初步验证了，拖轮伴航稳态误差 < 5 m；控制系统超调量 < 10%；数据驱动模型预测偏差 < 15%；机理分析模型预测偏差 < 20%；减少拖轮到达伴航位置时间10%以上等技术指标。

图2：被测船“津港轮36”和陪试船“津港轮37”

“津港轮36”在陪试船“津港轮37”的配合下，于日照海域分别对自主伴航系统就功能安全、感知性能、规控性能以及自主伴航全流程验证开展了共计4类34项试验，预期指标得到全面验证。其自主伴航系统所涉及关键硬件国产自主化达90%，感知、规控、人机交互等核心算法软件100%自主研发。此次自主伴航功能拖轮——“津港轮36”的研发和投产，展现了水路交通控制全国重点实验室在“船舶航行智能控制”方向上的技术积累和工程能力，验证了“航行脑”系统架构、“虚实融合”测试等技术路径的有效性，体现了以需求为导向，产、学、研、用、检深度协同的强大活力，为建设“交通强国”、发展“新质生产力”贡献高校力量。

（撰稿：刘佳仑 审核：谭湘平）