Da bei autonomen Schiffen die Besatzung wegfällt, um auf andere Verkehrsteilnehmer, mögliche Gefahren wie beispielsweise im Wasser treibende Gegenstände oder technische Komplikationen im Maschinenraum zu reagieren, braucht ein autonomes Schiff zahlreiche Sensoren. Ein Konzept, das die minimale Anzahl erforderlicher Sensorsysteme und deren Einsatzbereiche bei einem autonomen oder ferngesteuerten Schiff beschreibt, ist in Abbildung 1 dargestellt. Auf Schiffen müssen sowohl für die Navigation notwendige Umgebungsdaten zum Beispiel mittels Radar, Lidar (englisch: light detection and ranging) und Kameras erfasst werden, als auch konstant der Zustand aller Bordsysteme, wie zum Beispiel der Schiffsmaschinen, durch Sensoren überwacht werden. Für die Überwachung und Bedienung von beispielsweise Schiffsmaschinen, Pumpen und Generatoren werden sowohl Sensoren, als auch Aktuatoren eingesetzt. Aktuatoren wandeln elektrische Signale etwa in mechanische Bewegung um und können so in die Steuerung eines Prozesses eingreifen. Diese, als wesentliche Schiffsdaten bezeichneten Informationen, bilden die Grundlage für Handlungsentscheidungen und werden zur Überprüfung und gegebenenfalls für die Steuerung an eine Landstation übermittelt [Hoyh17].

Die verschiedenen Sensoren, wie beispielsweise Kameras, Radar oder Thermometer an Maschinen, haben Vor- und Nachteile. Optische Kameras sind im Verhältnis zu Infrarotkameras günstiger und ihre optischen Sensoren haben eine höhere Bildauflösung; sie sind aber bei Dunkelheit und schlechten Wetterbedingungen weniger leistungsfähig. Es bietet sich deshalb eine Kombination beider Kameratypen an. Ein weiteres Beispiel ist die Kombination von Radar und Lidar. Der Einsatz von Radarsystemen auf Schiffen ist bei allen Wetterbedingungen erprobt und die Technologie ist im Vergleich zum Lidar günstig. Jedoch ermöglicht der Einsatz eines Lidars die Erstellung einer detaillierten, dreidimensionalen Umgebungskarte, während ein Radar nur einen Abstand, etwa zu anderen Schiffen, ermitteln kann. Deshalb muss fallabhängig von dem geplanten Schiffseinsatz und dem Grad der Autonomie über die Auswahl und Kombinationen der Sensoren entschieden werden [Joki16].

Zur Vermeidung von Kollisionen auf See hat die International Maritime Organization (IMO) die Konvention über internationale Regelungen zu Verhinderung von Kollisionen auf See (englisch: Convention on the International Regulations for Preventing Collisions at Sea (COLREG)) verabschiedet. In dieser sind international einheitliche Signale zur Kollisionsvermeidung vorgeschrieben [IMO19c]. In komplexen Situationen können diese Signale beispielsweise jedoch sehr kompliziert werden und es kann zu Fehlinterpretationen seitens der Besatzung und somit unter anderem zu Unfällen kommen [DTU16]. Dies ist nur ein mögliches Beispiel für menschliches Versagen als Unfallursache. Expertenschätzungen zufolge sind im Jahr 2019 zwischen 75 Prozent und 96 Prozent aller Seeunfälle auf menschliches Versagen zurückzuführen [Alli19]. In verschiedenen Projekten wurden daher Sensoren erprobt, die Signale und andere Schiffe sowie Hindernisse erkennen und so den vorgeschriebenen menschlichen Ausguck in küstennahen Gewässern zu unterstützen oder zu ersetzten [DTU16, S. 4].

In dem Projekt MUNIN (Maritime Unmanned Navigation through Intelligence in Networks) wurden optische und Infrarotkameras, Radar sowie Daten des automatischen Identifikationssystems (AIS) verwendet, um Objekte in der Umgebung eines Schiffes zu erkennen. Die identifizierten Objekte werden auf ihr Gefahrenpotenzial für das Schiff hin bewertet [MUNIN16b, S. 8]. Durch den Einsatz der Sensoren wird davon ausgegangen, dass der Schiffsausguck besser, aber mindestens gleich gut wie ein menschlicher Ausguck ist [Mor15].