SmartKai 是一种数字辅助系统，设计用于消除在港池狭小空间内的机动操作造成的损害。安装在港口的激光雷达传感器会捕获每艘船的位置数据，然后在 RTMaps 软件的帮助下准备好这些数据以供船员查看。
SmartKai 是一个面向应用的研发项目，基于德国联邦运输和数字基础设施部 (BMVI) 发布的创新港口技术 (IHATEC) 资助政策，有多个合作伙伴就此项目进行合作：
- Niedersachsen Ports GmbH und Co.KG (Nports) 是德国最大的港口运营商和 SmartKai 项目的协调者。NPorts 需要借助于 SmartKai 的开发，改善港口基础设施。该系统非常适用于高事故风险的码头和港口水闸。
- SICK AG 正在为该项目开发一种新的、更强大的激光雷达传感器，其专为海洋环境而设计。该传感器使用具有更广范围的光波长。
- Humatects GmbH 正在开发 SmartKai 的用户界面，以便船员可以使用平板电脑、增强现实眼镜或投影仪轻松实现导航数据的可视化。
- OFFIS 是一家信息学研究所，正在开发用于捕获船舶位置的港口激光雷达传感器系统。
- eMIR（电子海事集成参考平台）是一种海事应用开发平台。
泊车辅助系统是汽车应用中的常用功能。如今，船只也有望在不久之后提供类似的功能。由于逆流、恶劣天气、船舶尺寸增加、船舶交通量增加、时间紧迫等原因，在港池的狭窄空间中操纵船舶可能很困难。结果就会造成事故反复发生，这会对船舶和港口基础设施造成损坏，有时甚至造成人身伤害。SmartKai 项目旨在防止这种情况发生。
通过港口中的激光雷达传感器检测船只
SmartKai 是船舶的“停泊辅助系统”。SmartKai 利用安装在港口基础设施上的激光雷达传感器，在靠泊和解缆出航期间检测船只的位置，从数据中总结有用信息，并将其发送给船员和领航员。为了准确了解船的位置并安全操作，船上所有船员都需要一台平板电脑，这称为便携式领航员装置 (PPU)。此外，如果发生事故，SmartKai 可以找出导致事故的原因。该系统的另一个优点是，船上不需要复杂、高成本的安装，因为港口已安装了传感器和计算技术装置。
Wilhelmshaven 的第一个原型
第一步是在没有干扰的情况下测试该系统，因此下萨克森港口 (NPorts) 将其安装在威廉港的汉诺威码头，这是一个几乎完全封闭的港口区，几乎没有洋流或潮汐。SmartKai 依靠项目合作伙伴 SICK 提供的三个 2D 激光雷达传感器。此外，还安装了环境传感器（用于风力数据和能见度）和 AIS 接收器（AIS 是自动识别系统，这是一种用于交换导航和其他船舶数据的国际标准化无线电系统）。在码头的重要位置安装了两个摄像头，用于视觉监控。所有传感器都连接到码头上两个移动盒中的工业 PC (IPC)。它们收集、保存和处理来自传感器的测量数据。
使用 RTMaps 处理测量数据
SmartKai 对安全和时间要求严格，因此其可靠性和处理速度至关重要。其中的一大挑战是将准确的时间数据分配给捕获的测量值并同步处理实例，这些处理实例分布在广泛的区域中。因此，我们使用了 RTMaps 软件 (Real-Time Multisensor Applications)，该软件用于不同传感器数据收集、时间戳添加、同步和回放操作这样的场景。为了应对 SmartKai 项目带来的挑战，每台工业 PC 上都有一个 RTMaps 运行时实例。此外，所有 RTMaps 实例都必须同步，以确保系统能够实时运行。该项目的另一个主要目标是永久存储所有传入数据，以用于系统的进一步开发和评估。一年多以来，他们收集了大量的激光雷达、摄像头、AIS 和风力数据。RTMaps 还可以同步回放此数据。
广泛测试各种场景
2020 年 9 月，该系统在威廉港进行了首次为期三天的现场测试，涉及 20 多种场景。这些以国际海事组织 (IMO) 颁布的法规以及领航员提出的需求为出发点。试验使用了研究船 Josephine（属于 OFFIS e.V.）和调查船 Argus (Nports)。传感器测量值通过 RTMaps 保存并适当注释。场景的开始和结束时间的数据，以及任何问题或事件的详细信息，例如过往船只，均以 RTMaps EventMarker 格式保存，以便用于系统的进一步开发。此后，该系统一直运行到 2020 冬季和 2021 年夏季和冬季。恶劣天气条件下的靠泊操作发挥了重要作用，因为它们可以体现气候状况对于激光雷达测量值的影响。在整个测试阶段，他们通过 RTMaps 不断捕获数据，为其添加时间戳并进行保存。
测试将于 2021 年完成
该项目为期三年（项目结束时间为 2022 年 11 月），下一步即在不同的位置安装系统，这次是位于库克斯港的欧罗巴码头。最初的重点是洋流和天气的影响，以及它们为靠泊带来的挑战。为此，系统还增加了 7 个激光雷达传感器，以覆盖 300 米长的码头。该系统计划于 2021 年底在库克斯港举行的测试活动中进行首次全面测试和评估。
