lunduniversity.lu.se

Digit@LTH

Faculty of Engineering, LTH

Denna sida på svenska This page in English

Förbättrar förutsättningar för autonoma fartyg

2021-02-05

Fotomontage av användargränssnitt för fjärrstyrning av autonoma fartyg.

Operatören fjärrstyr en verklig båt, och befinner sig i en virtuell värld ovanför en virtuell båt. Den virtuella världen får en 360°-bild från den verkliga båten. I bilden tar operatören en bäring mot ett landmärke, och förbättrar därmed positioneringssystemets noggrannhet. (Fotomontage av Mårten Lager.)

Precis som självkörande bilar får vi räkna med att autonoma fartyg blir vanligare de kommande åren. Men två säkerhetsutmaningar som behöver lösas sklijer sig för fartyg jämfört med bilar. Det är att navigera utan GPS och fjärrstyrning. I sin forskning har Mårten Lager utvecklat användargränssnitt för fjärrstyrning av fartyg, men också positionering med hjälp av bottendjup, magnetism och landmärken.   Den 12 februari kl 14.15 går han upp med sin avhandling ”Digital Cognitive Companions for Marine Vessels - On the Path Towards Autonomous Ships”.

– Eftersom jag är industridoktorand från Saab Kockums, så handlar min forskning om fartyg, inleder Mårten Lager, industridoktorand från Saab Kockums inom forskningsprogrammet WASP.

Att navigera som de gamla grekerna

För att fartyg ska kunna bli mer självgående är det viktigt att de klarar sig även om satellitbaserade GPS-signaler och annan kommunikation faller ifrån eller är begränsad. För att lösa navigeringsproblemet har Mårten utvecklat mjukvara som med artificiell intelligens kombinerar information från flera olika sensorer som t ex mätning av bottendjup, riktningar mot landmärken och styrka på magnetfält.

– Sedan har jag jämfört resultatet med kända kartor som sjökort och magnetkartor och på så vis kommit fram till var fartyget är någonstans. I grunden är detta inte nytt. Redan de gamla grekerna navigerade efter landmärken och bottendjup. Magnetfälten är nog lite nyare. Det som skiljer är kanske att den här tekniken tar hjälp av modern datorkraft och parallellt beräknar 1000-tals hypoteser och använder sannolikhetsberäkning för att räkna ut den mest troliga positionen.

– Jag testade algoritmen i Västervik skärgård på ett av Kockums autonoma fartyg med gott resultat.

Fjärrstyrning med begränsad bandbredd

Det andra problemet som avhandlingen tar sig an är hur man kan fjärrstyra fartyg som är på platser där bandbredden är begränsad.

– För teleoperering har jag fokuserat på små fartyg – och särskilt då små fartyg med låg dataöverföringshastighet, vilket är det normala när man är ute till sjöss, berättar Mårten.

För att lösa problemet med låg hastighet på dataöverföring lät Mårten en operatör fjärrstyra fartyg i en virtuell värld som var en kopia av den verkliga världen, ungefär som i ett dataspel. På så sätt behövde man inte föra över någon information om den fasta omgivningen som öar, sjömärken eller fyrar. De fanns ju redan på plats i operatörens virtuella värld.

– Sedan lät jag fartyget använda bildigenkänning för att upptäcka objekt på vattnet som rörde på sig och skicka verkliga bilder som sedan dök upp på rätt plats i operatörens virtuella värld.

Användarstudien visade dels att tekniken fungerar men också att VR-utrustningen erbjuder flera fördelar, som att operatören får en bra omvärldsuppfattning, och till exempel kan förutse kollisioner på ett bra sätt.

Vad gjorde att du valde att doktorera?

–Jag trivdes bra på mitt jobb på Saab Kockums, där jag arbetade övergripande med IT-systemet för den framtida ubåten A26. Men så dök möjligheten upp att via WASP lära sig mer om AI, autonoma system och andra viktiga tekniker. Sådana tekniker kommer att forma vår framtid inom i princip alla områden, så självklart kunde jag inte missa den möjligheten.

Vill ha starkare fokus på förstärkt verklighet

Mårten berättar vidare att det har förvånat honom att tekniker som Augmented Reality* (AR) och Virtual Reality (VR) används ganska lite inom forskning i Sverige.

– De tekniker fascinerar mig. Augmented Reality och Virtual Reality ger möjlighet att ge användaren vilket gränssnitt som helst. Då kan maskinen stötta människor på ett fantastiskt sätt.

– De båda teknikerna var hypade för 5 år sedan, men känns relativt bortglömda nu. Området förtjänar mer fokus, både att studeras som teknik, men också som hjälpmedel för att studera andra områden, säger Mårten Lager.

Vad händer nu med dig och dina resultat?

– Saab Kockums arbetar aktivt med autonoma fartyg. Och då är både teleoperering och GPS-fri navigering två viktiga inslag. Andra delar av WASP-programmet tar så klart också del av resultaten.

– Själv brinner jag för teknikerna kring autonoma system. Jag är tillbaka på Saab Kockums på heltid och ska försöka använda så mycket av denna nya kunskap som möjligt. Närmast ska jag handleda ett exjobb i datavetenskap på LTH kring annotering av bilder till sjöss för maskininlärning, avslutar doktoranden.

Text Jonas Wisbrant