1. Sensortyper 2. LIDAR og Radar 3. Radar nettverk 4. Autonome fartøy presisjonsnavigasjon - dokking

Størrelse: px

Begynne med side:

Download "1. Sensortyper 2. LIDAR og Radar 3. Radar nettverk 4. Autonome fartøy presisjonsnavigasjon - dokking"

Martha Nesse
7 år siden
Visninger:

1 1 2h Seminar Maritim Kommunikasjon Sensorer og instrumentering for autonome skip 15. februar 2017 Egil Eide Førsteamanuensis - Radiosystemer egil.eide@ntnu.no 1. Sensortyper 2. LIDAR og Radar 3. Radar nettverk 4. Autonome fartøy presisjonsnavigasjon - dokking

2 2 Sensortyper Navigasjonssensorer - GNSS - GNSS Kompass - INS (MRU) Anti-kollisjonssensorer - Radar - Kamera (visible plus IR) - Lidar Instrumentering - motor/batteri - tilstandsovervåkning Kongsberg Seapath FLIR Forward-Looking IR

3 Lidar (Velodyne VLP-16) Høy oppdateringsrate 16

Rekkevidde ca 100 meter Lavt effektforbruk 8 Watt,

3 3 Lidar (Velodyne VLP-16) Høy oppdateringsrate 16 parallelle stråler i vertikalplanet +/- 15 grader Rekkevidde ca 100 meter Lavt effektforbruk 8 Watt, 830 gram 3D-360 graders LIDAR (903 nm) Class 1 Eye-safe 5 20 Hz rpm ( punkter/sek) +/- 3cm range, 0.1deg Azimuth, 0.4 deg Elevasjon Usikkert mhp sjøclutter

4 4 Eksempel på data

5 5 Multi-channel laser for scanning LIDAR MEMS scanning LIDAR Field of view: 120deg Az, 20deg El Peak power 85 W Pulse length: 5 20ns Range: 300 meter (car) 70 meter (pedestrian) Angular accuracy: deg Osram Semiconductor 4-Channel LIDAR

kostbare installasjoner Små skip har ikke ARPA og har ulik kvalitet på radarutrustning

6 6 Radar Moden og velprøvd teknologi Lang rekkevidde Begrenset oppløsning Sjøclutter regnclutter operatørfeil «Radarhull» pga multipath ved stille sjø ARPA kun for store kostbare installasjoner Små skip har ikke ARPA og har ulik kvalitet på radarutrustning Radar har begrensninger på korte avstander («blind zone») 25m Lav oppdateringsrate ( oppdateringer/sek)

7 7 Sjøclutter på radar Avhengig av vind og bølgehøyde Retningsavhengig Kan maskere små objekt

8 8 Regnclutter på radar X- band er mest utsatt

9 9 Deteksjon og tracking av små objekt

10 10 Kortholds radar RF-Beam 24 GHz radar 24 GHz Ka band / 76 GHz automotive FMCW og/eller Doppler Radar Bandbredde 250 MHz 4 GHz Beamwidth: 7 80 grader Avstandsområde: meter

11 11 Radarnettverk Broadcast ARPA processor Flere radarer dekker felles område fra ulike posisjoner Sensor fusion enten post deteksjon eller på rådata Sentralisert ARPA funksjon med høy kvalitet Kringkasting av tracks til alle brukere i nærheten Augmented AIS

12 12 Radarnettverk Trondheimsfjorden 6 nm range VDES? 4G BROADCAST 3 nm range Hub Multi-frame ARPA processor

13 Teknologiske fordeler Stasjonære radarer Solid state koherent radar (Chirp/FMCW) med Doppler filtrering Bedre tilpassede antennediagram (mindre regnclutter) Clutter map Observasjoner fra mange

13 13 Teknologiske fordeler Stasjonære radarer Solid state koherent radar (Chirp/FMCW) med Doppler filtrering Bedre tilpassede antennediagram (mindre regnclutter) Clutter map Observasjoner fra mange innfallsvinkler reduksjon av sjøclutter Kombinert X + S band? Sensor fusion enten post deteksjon eller ved hjelp av rådata Sentralisert ARPA funksjon med høy kvalitet Kringkasting av tracks til alle brukere i nærheten Lav datarate kan enkelt interfaces til eksisterende kartplottere

14 Teknologiske utfordringer Dataoverføring fra radar til sentral med lav tidsforsinkelse Rask multi-frame prosessering av store datamengder Lav

14 14 Teknologiske utfordringer Dataoverføring fra radar til sentral med lav tidsforsinkelse Rask multi-frame prosessering av store datamengder Lav tidsforsinkelse: < 1 sek (fra innsamling til distribuert track) Overføring av rådata: 50 Mbit/s Overføring av PPI: 0.3 Mbit/s Overføring av Tracks: 50bytes/track

15 15 Operasjonelle fordeler Augmented AIS full ARPA funksjonalitet også for små fartøy Sikrere deteksjon unngå operatørfeil Tracking av små objekter (småbåter, kajakker etc) Større områdedekning unngå skygger bak nes VTS funksjonalitet Bedre sikkerhet Færre ulykker!

16 16 Forskningsplattform Studier av sjøclutter mulighet for eksperiment og in-situ målinger Radar signalbehandling Undertrykkelse av sjøclutter Sensor fusion andre sensorer Multi-frame track estimering Bedre tracking og deteksjon Estimering av vind og bølger

17 17 Autonom passasjer- og sykkelferge mellom Ravnkloa og Vestre Kanalhavn Teknologisk mulig Skalerbar og rekonfigurerbar Et stort trekkplaster for Trondheim Lite miljøavtrykk og lavere driftskostnader enn bru

18 18

19 19 Kabelferge Koster, Bohus Län

20 Institutt for elektroniske systemer Institutt for teknisk

- trykk på knappen og ferga kommer til deg Overfartstid: 1

personer Elektrisk fremdrift, Ladning av batteri ved kai

20 20 Institutt for elektroniske systemer Institutt for teknisk kybernetikk Institutt for marin teknikk Konsept On-demand ferry - trykk på knappen og ferga kommer til deg Overfartstid: 1 minutt, hyppige avganger lav ventetid Passasjerantall: 12 personer Elektrisk fremdrift, Ladning av batteri ved kai Navigasjon: Høypresisjons-GPS og ett til to backupsystem Anti-kollisjonssystem ombord

21 21 Ny lett gangbro over Ravnkloløpet

22 Tidsplan Fase 1 (2016): Forstudie, studentoppgaver. Webkamera og radar for å registrere båttrafikk i Kanalen. ReVolt fra DNV-GL testes i Nyhavna.

22 22 Tidsplan Fase 1 (2016): Forstudie, studentoppgaver. Webkamera og radar for å registrere båttrafikk i Kanalen. ReVolt fra DNV-GL testes i Nyhavna. Fase 2 (2017): Autonom pilotferge i skytteltrafikk over Kanalen for å teste konsept og studere trafikkadferd til øvrige brukere. Fase 3 (2018/2019): Fullskala ferge i prøvedrift.

23 23 Fase 1: Testområde Nyhavna Testområde 100 x 100m

24 24

25 25

26 26 Fase 1: Monitorering av båttrafikk i Kanalen (Samarbeid med Maritime Robotics) Dekningsdiagram for radar og webkamera Plassering av radar og webkamera

27 27 Fase 1: Monitorering av båttraffikk i Kanalen (Samarbeid med Maritime Robotics) Radar + kamera i Ravnkloa statistikk over båttrafikk kajakker og robåter studere trafikkadferd

28 28 Fase 2: Pilotferge (ubemannet) Finansiert av NTNU og AMOS Skrog i skala 1:2 (5 meter langt) Test av framdriftssystem og batterier inklusive system for lading Utvikling av navigasjonssystem og automatisk dokking Testing av anti-kollisjonssensorer

29 29 Fase 3: Fullskala ferge (2019) Størrelse: L: 8 10m x W: 3.5 4m 12 passasjerer Automatisk batterilading (induksjon eller pluggbar forbindelse) Framdrift: 2 x 10kW azimuth thrusters RTK GNSS-kompass + LIDAR system AIS og 2-veis trådløs kommunikasjon inklusive video

30 30 Fase 3: Fullskala ferge Avgjørende suksessfaktorer Sikkerhet Grundig risikovurdering gode bredeskapsplaner Automatisk kontroll på antall passasjerer ombord Adgangskontroll (via mobil app?) Gode anti-kollisjonssystem tydelig varsling til andre sjøfarende Redundante navigasjonssystemer Monitorering og beredskap fra land Pålitelighet Enkel å bruke for publikum Skal fungere hele året Skal gi effektiv og rask transport lav ventetid! Robust konstruksjon lav sannsynlighet for teknisk feil Lite vedlikeholdsbehov kun daglig ettersyn

31 31

Like dokumenter

Ringvirkningsanalyse av Trondheim Havn IKS; mm. Regionrådet

Ringvirkningsanalyse av Trondheim Havn IKS; mm Regionrådet 16.09.2016 13 Eierkommuner -58 Ansatte -135 MNOK Oms ca. 7000 meter med kai Prosesser Orkanger Visjon: «Vi skaper vekst i fremtidens sjøtransport»