综述：内河运输中自主船舶发展的文献计量分析

这篇综述通过文献计量学方法系统分析了内河自主船舶（Autonomous Ships）领域163篇文献，揭示了该技术从导航系统（AIS）、避碰算法到绿色推进（如氢能/H2）的研究热点，并指出内陆水域特有的狭窄航道（<10m）和多变水流对技术适配性的挑战。

　　

内河自主船舶的技术演进与挑战

引言

内河运输凭借大容量、低成本优势占据全球物流8.96%份额（中国2023年数据），而自主船舶技术正通过导航（LIDAR/雷达）、控制（模型预测控制/MPC）和能源（氢电混合）三大核心模块推动行业变革。值得注意的是，内陆水域因航道宽度不足海洋的1/5且水流速波动达3m/s，直接套用海事技术会导致避碰成功率下降40%（Zhang et al., 2024b）。

技术里程碑

文献计量显示，2015年后研究呈指数增长，武汉理工大学团队以57篇文献成为全球核心（总链接强度77）。关键技术突破包括：

• 感知层：改进YOLOv5算法使船舶识别准确率提升至94%（Zhou et al., 2021b）

• 决策层：模糊逻辑碰撞算法（Chen et al., 2021b）与强化学习避障模型（Sonntag et al., 2025）

• 能源层：四旋翼推进器推力分配策略（Koschorrek et al., 2022）

现存瓶颈

1. 异构系统整合：内陆船舶电子电气架构（EEA）需兼容5G通信延迟<10ms的要求（Wei et al., 2021）

2. 网络安全：2024年模拟攻击显示，AIS数据篡改可导致闸室碰撞事故率上升300%（Symes et al., 2024）

3. 绿色转型：锂电池渡轮在长江流域的充电设施覆盖率不足15%，制约碳排放削减（Zou et al., 2022）

未来路径

1. 群体智能：多无人船协同路径规划（Zhao et al., 2023）可提升运河通过效率30%

2. 联邦学习：在保护港口数据隐私前提下训练航道预测模型（Liu et al., 2022）

3. 动态监管沙盒：建议在莱茵河-多瑙河等跨境水道试点数字孪生认证体系

该领域正从单船自动化向"船-港-货"全链路智能演进，但需破解技术适配性（如<5m浅水区定位误差补偿）与碎片化政策（欧盟28国中仅9国制定内陆自主船法规）的耦合困局。