随着全球化进程的加速，海洋作为地球上最大的生态系统，对各国的经济发展、安全防卫等方面具有愈加重要的意义。传统有人船只在进行海洋作业时，面临着成本高、风险大、效率低等问题。相比之下，无人船因能够在没有人员直接操作的情况下进行长时间、大范围的海上作业，可避免人为不稳定因素，显著提高工作效率；在军事领域，无人船还具有无人员伤亡的独特优势。由于无人船在民用和军事领域的巨大应用价值和广阔应用前景，各国纷纷将其作为经略海洋的重要手段，加大了研发力度。
无人船系统主要由平台系统、无人控制系统和任务载荷系统三大部分组成。平台系统主要实现基本航行功能，为任务载荷系统提供搭载平台，包括船体平台和动力系统。船体平台是无人船最基本的组成部分，包括船体布局、材料和结构等，为整个系统提供浮力、载荷空间、机动机构以及必要的防护条件；动力系统包括推进系统和供能系统，为无人船提供水面机动能力，并为无人控制系统和任务载荷系统等供电。无人控制系统根据智能自主程度不同，可分为完全无人控制和有人—无人协同控制。完全无人控制的无人船通过配备的先进传感器和数据处理系统进行环境感知、数据分析和决策支持，可自主进行路径规划和航行避障，能够在没有人工直接操控的情况下，根据预设的任务指令和环境感知数据自动完成航行任务；采用有人—无人协同控制方式的无人船主要由操作人员通过岸基控制中心或其他远程控制手段，实时监控无人船的状态，下达控制指令，调整任务参数，从而完成作业任务。任务载荷系统是指无人船用以执行任务的仪器、设备及配套伺服机构等，一般设计为即插即用模块，根据不同任务目的和用途规划可组合不同的任务载荷系统。
由于无人船具有机动快速、成本较低、安全性高等显著优势，近年来许多国家注意到了发展无人船的巨大潜力，特别是近十年来，各国都有大量发展无人船的文件相继出台，许多企业也在政策激励下大力开展研发，目前已有一些定型的无人船产品投入广泛的市场应用，发展势头强劲。
相较于发展已经较为成熟的无人机、无人车等无人系统，我国无人船发展起步晚，但由于广阔的市场需求和人工智能、物联网、5G 等技术的高速发展，其发展日渐迅猛。2015 年，国务院印发《中国制造 2025》，将智能船舶列为优先发展的关键领域；同年，中国船级社发布了全球首个智能船舶规范 。2017 年，在海航科技和中国船级社的推动下，国内外 6 家单位联合发起成立了“无人货物运输船开发联盟”；同年，我国出台《新一代人工智能发展规划》，对智能船舶等装备的发展进行了系统部署和全面规划。2018年，工信部等三部委联合印发《智能船舶发展行动计划（2019—2021 年）》。2019 年，《智能航运发展指导意见》《数字交通发展规划纲要》等文件相继出台。一系列利好政策的出台为我国无人船的发展创造了良好的条件。当前，我国已有多型环境检测、水文测量、应急救援等用途的无人船进入市场，如通过搭载各种传感器实时监测水体中的污染物含量和分布情况的环境检测无人船雪窦智造 Sturgeon-T120等，通过遥控在水面执行应急救援任务的应急救援无人船云洲智能“海豚”3 号水面救生机器人、“水上飞”水面移动救生担架等。很多无人船企业还可根据用户需求定制生产无人船产品，如海舶公司的“猎手”“蓝鲸”系列产品，它们采用轻量化、模块化设计，可深度对接用户需求提供定制化产品。目前，我国投入市场的无人船多为内河、湖泊或浅海等水域使用的小型无人船，主要应用于海洋的大中型无人船的研发尚处在起步阶段。2015 年，我国自主研发的首艘具备自主航行能力的无人货船“筋斗云”0 号成功完成载货首航，开启了智能航运新时代；2021 年，我国首艘具有智能航行能力的商业运营货船“智飞”号下水海试，该船具有人工驾驶、远程遥控和无人自主航行三种驾驶模式，具备智能感知、航线规划、智能避碰等功能。国外小型无人船研发起步较早，欧洲早在世纪之交就开展了无人船的研究，早期研发主要为适用于浅水水域、环境监测等的小型无人船，如英国普利茅斯大学研制的用于浅水水域污染物监测等用途的 Springer 无人船 。近年，欧、美、日等国家或地区的船级社陆续发布了智能船舶相关的规范或指南，为各国智能船舶规范化发展打下了基础。以澳大利亚、挪威等为代表的航运业大国开始加速开发无人货运船。早在 2014 年，全球无人船行业领导者罗尔斯·罗伊斯公司（后其商用船舶业务被挪威康士伯海事集团收购）就首次提出无人自动的未来航运概念。2017 年，康士伯海事和法国波旁船务公司、英国自动化船舶有限公司合作打造了全球首艘无人驾驶海工支援船；同年，矿业巨头澳大利亚必和必拓（BHP Billiton）公司提出发展超大型自动航行无人散货轮的目标，以满足其开采的铁矿石、煤炭等各类矿产的海上航运需求。2018 年，挪威 Norled 渡船公司安装自动靠泊系统的 Folgefonn 号渡船成功完成港口靠泊试验，芬兰展示了全球首艘全自动渡船 Falco 号，同年挪威还成立了世界首家航运公司。2020 年，挪威设计建造的全球首艘纯电动无人驾驶货轮 YARA Birkeland 号交付，船体长 80 米，载重 3200 吨，计划采用机器学习的方式获得自主驾驶能力，最终目标是实现完全自主驾驶。美国无人船的发展以军用无人船为重要牵引，起步最早，占据着无人船技术高地，引领着无人船技术的发展。近年来，美军先后研发并服役的有反潜连续追踪无人艇（ACTUV，又名“海上猎人”）等 10 余型无人船装备。2021 年，美国海军部发布了《无人作战框架》，旨在推动美国海军和海军陆战队无人系统开发及采购工作。2022 年，美国海军陆战队研发建造的远程无人水面艇（LRUSV），具有自主航行距离远、可携带多个有效载荷等优势，可在战场上精确跟踪并摧毁海上及陆上目标。近期，美国国防创新小组还寻求批量采购廉价、可远距前出以高速拦截对手舰艇的小型无人艇。此外，俄、以、英等国军队也紧跟无人艇作战运用趋势开展相关研发活动。长期以来，俄罗斯的无人艇主要用于水下扫雷，俄乌冲突爆发后开始研发攻击型无人艇，如俄罗斯海军近年正推进研制可在远海甚至北极地区自主或者远程遥控探测和打击对手潜艇的新型无人艇。以色列在无人艇装备研发方面拥有较为丰富的积累，已有多型装备入列，例如突出察打一体的“海上骑士”“海星”等装备，主要用于侦察预警和轻量级打击。英国海军利用“马德福克斯”（Madfox）无人水面艇探索无人装备在复杂行动和未来舰队中的作用。韩国国防技术公司 LIG Nex1 研发了搭载遥控武器站（RCWS）、重机枪和火箭发射器的“海剑”3 号无人水面艇，该艇具有先进的自主导航和避障能力，可用于执行监视、侦察等各类型任务。在“海狼 -2021”演习中，土耳其国产武装无人水面艇（AUSV）“西达”号首次试射“标枪”（Cirit）激光制导导弹并击中了目标。新加坡海军部署 4 艘新型 30 吨级无人水面艇，增强其在新加坡海峡执行任务的能力。综上，当前各国应用较为成熟的民用无人船主要功能集中在环境监测、应急救援等方面，军用无人船主要功能则集中在侦察、打击等方面，且这些船型多为小型无人船。美国中大型无人船技术已较为成熟，其他国家在中大型无人船技术上还较为落后。近年来，欧、美、中等国家和地区高度重视智能船舶技术发展，出台了一系列标准规范和政策文件，业内的研发投入也较高。
当前无人船的发展前景虽然十分广阔，但同样面临着一系列挑战。这些挑战不仅涉及技术层面，还包括法规、安全等多个方面。
技术层面的挑战主要涉及自主航行、远程通信、能源与续航、集群协同技术。其中，自主航行是智能船舶的核心技术，当前无人船处在由辅助决策向有条件自主、高度自主发展的重要阶段，其在复杂海况和动态环境中的避障能力还有短板，执行复杂任务能力方面还有不足，学习能力和自主能力方面还有较大提升空间；远程通信方面，无人船需要依赖稳定的远程通信网络进行实时控制和数据传输，而海洋环境的多变性和通信技术的局限性可能导致信号中断或延迟，影响无人船的正常运行；能源与续航方面，目前大多数无人船仍依赖传统燃油或电池，续航能力受到一定程度的制约，无人船的续航能力直接关系到其作业效率和应用范围，如何提高能源利用效率和开发新型能源系统是亟待解决的问题；集群协同技术则主要应用于海上救援、环境监测等方面，包括我国在内的多国都成功进行了无人船集群协同方面的试验，但由于无人船在海上复杂情况下的自适应、自主决策、高效协同等方面技术复杂，涉及舰船科学、人工智能、制导控制、通信技术等跨学科技术，发展空间较大，同时，无人船—无人机集群跨域精准协同控制技术相关研究还处在起步阶段，尚未形成系统理论和技术方案。法律法规层面，主要是法规体系不健全和国际标准不统一的问题。目前，无人船相关海事法律法规尚不完善，给无人船的研发、测试和应用带来了极大的不确定性。如何制定合理的法规以规范无人船的生产和使用，保障海上交通安全，是各国政府面临的重要课题。此外，无人船的跨国应用涉及各国不同的涉海管理体制，有的国家还可能有多个涉海管理主体和执法力量，因此需要国家间、各管理主体间协调和合作，而不同国家对无人船的定义、分级分类和技术要求并不统一，因此很难在国际层面上实现法规制度的协调统一。安全层面的挑战则主要关乎船只的指挥控制和数据安全。一方面，无人船的远程通信和控制系统容易成为网络攻击的目标，一旦遭受黑客攻击，可能导致无人船失控或被恶意操控而造成严重后果，因此，如何从技术上加强网络安全措施，织密指控链路保护屏障，值得进一步深入研究；另一方面，无人船在执行任务时可能会收集和传输大量数据信息，其中不乏海洋环境等敏感信息，如何区分管理和使用无人船数据信息，确保数据信息的安全存储和合法使用，是无人船发展及使用中应该重视的问题。
船只平台向大型化、长续航方向发展。目前投入市场的环境监测、抢险救援等功能无人船多为小型无人船，其结构简单、造价较低、部署灵活，具有大规模推广应用的天然优势。但小型无人船受限于较小的体量，其承载和续航能力十分有限，一般多用于内河或湖泊，无法在海上使用。因此，要满足海上重负载、抗风浪等要求，推动智能船舶研发与应用，让无人船驶向海洋，必须往大型化、长续航方向发展。
态势感知和自主控制技术向更加高智能化方向发展。未来无人船协同作业甚至跨域无人系统作业将更加普遍，可调动利用的传感器及其感知的信息将更加复杂多元，需要结合使用需求剔除冗余信息，融合多域感知信息，实现更高智能的态势感知。另外，目前小型无人船自主控制技术已较为成熟，但负载重、航程远、适应高海况的中大型无人船技术还不够成熟，未来需着力破解大中型无人船自主控制技术瓶颈，同时不断提升无人船自主决策能力，推动无人船向高度智能化方向发展。应用场景向更加多样化、集装化方向发展。现有无人船产品大多功能单一，通常只能执行特定任务，难以满足未来多任务行动并举的需求。一方面，无人船载荷系统将向可拆卸、集装化方向发展，通过扩展可拆卸的功能载荷模块，使无人船更加多功能化，从而适应多种应用场景和任务需求；另一方面，随着无人船的普及推广，其应用场景将不断扩展，具有特殊功能、性能优越的新型无人船将不断涌现。集群协同与跨域协同向更加高效化、通用化方向发展。集群协同技术通过集群效应有效提升无人船执行任务的效率，同时协同控制可分散冗余设计，增强执行任务的容错能力和鲁棒性。此外，当前有人—无人系统协同方面的相关研究较多，也较为成熟。随着无人船技术发展和应用的普及，未来无人船执行的任务将更加复杂，势必需要联合其它无人系统跨域应用，提高工作质效。法律法规体系向更加标准化、国际化方向发展。随着无人船技术发展和推广普及，各国将系统梳理现行公约法规，及时制定新的制度规范，不断完善无人船相关政策法规。同时各个国家或地区将加强无人船相关法规政策的对接协调，为无人船技术快速发展和全球化应用营造健全的法规环境。
无人船作为民用领域的新质生产力和军事领域的新质战斗力，随着技术的发展和应用领域的扩展，可以预见，其将向各细分领域高速发展，进而推动整个产业的高速发展。民用方面，小型无人船将向满足长航时远海作业需求方向发展；同时无人运输船等新型中大型无人船将是未来研发的热点，其研发和推广应用必将重塑未来船运业生态。军事方面，无人船的出现将深刻改变未来海战样式，激发新的作战概念的生成，未来可远程机动、适应高海况、可搭载各种专用载荷的大中型无人船将是军用无人船发展的重要方向；同时，随着无人运输船技术的突破，用于后勤补给运输等新应用场景的无人船将是未来军用无人船研发热点。
