Reaktiivinen laivamallin automaattiohjausjärjestelmä
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2017-06-12
Department
Major/Subject
Koneensuunnittelu
Mcode
K3001
Degree programme
Konetekniikan koulutusohjelma
Language
fi
Pages
71
Series
Abstract
Kulkuneuvojen autonominen toiminta on jatkuvan kehitystyön kohde maalla, merellä ja ilmassa. Merellä autonomisen laivan kyky aistia ympäristöään, omaa tilaansa sekä kommunikoida niin ihmisen kuin muiden laivojenkin kanssa avaa valtavat mahdollisuudet esimerkiksi kustannuksien vähentämiseksi tai turvallisuuden ja parempien työskentelyolosuhteiden kehittämiseksi. Tässä työssä suunniteltiin ja toteutettiin tuntemattomassa ympäristössä autonomisesti navigoiva ohjausjärjestelmä laivamalliympäristöön. Mallikokeita käytetään jo nyt laivojen suunnittelun apuna ja suorituskyvyn arviointiin. Toteutetulla automaattiohjausjärjestelmällä pohjustetaan mallikokeiden laajentamista myös autonomisen laivatekniikan testaamiseen. Työ rajattiin staattisiin esteisiin, niiden luokitteluun värien perusteella sekä väistämiseen kiertämällä vakionopeudella. Kehitetty järjestelmä koostuu aluksen paikan ja liiketilan määrittämisestä, ympäristön kartoittamisesta, tunnistettujen kohteiden luokittelusta ja reitin suunnittelusta sekä ohjaustiedon muodostamisesta erilliselle propulsiojärjestelmälle. Järjestelmä kykenee etsimään esteettömän reitin haluttuun kohdesijaintiin tuntemattomassa ympäristössä sekä päivittämään muodostettua karttaa ja reittiä navigoinnin aikana. Järjestelmä rakennettiin useista erikseen testattavista osajärjestelmistä, joiden toimivuutta voitiin kehitystyön aikana testata simuloimalla. Lopuksi kokonaisjärjestelmän toimivuus testattiin vaatimusten pohjalta rakennetussa testiympäristössä. Järjestelmä täytti sille annetut vaatimukset ja mahdollistaa siten esimerkiksi sensorifuusion, polunetsinnän ja kohteiden luokittelun jatkotutkimuksen malliympäristössä.The development of autonomous vehicles is an ongoing research interest on land, on sea, and in the air. On sea, the ability of an autonomous ship to sense the environment and it’s own state, and to communicate with not only human operators but with other ships presents huge possibilities for reducing expenses, increasing safety and improving working conditions. In this thesis, an autonomous navigation system for navigating in an unknown environment was designed and developed for use in a ship model test environment. Model testing is already being used as a ship design aid and for performance evaluation. The developed system will work as a framework for testing autonomous marine technology in the model environment. The work focused on static obstacles, their classification by colors and avoidance by navigating around them. The resulting system consists of determining the position and the state of motion of the ship, mapping of the environment, classification of the detected objects, route planning and forming a direction output for an external propulsion system. The system is capable of finding an unobstructed route to the designated location in an unknown environment while continuously updating the map and the route during the navigation. The system was built from multiple subsystems that could be tested separately during the development. Finally, the integrated system was tested in a test environment that was built based on the requirements specification. The system was found to meet the requirements satisfyingly, and thus enables further research in sensor fusion, pathfinding, and obstacle classification in the model environment.Description
Supervisor
Kuosmanen, PetriThesis advisor
Immonen, VeikkoJuhanko, Jari
Keywords
autonominen laiva, reittisuunnittelu, ympäristön kartoittaminen, törmäyksenesto