Slik kan fartøyer finne veien til sjøs
Hvordan navigerer egentlig skip? En populær lærebok gir deg svarene.
Om du noen gang har lurt på hvor viktig det er å kunne navigere til sjøs, kan du bare tenke tilbake på da containerskipet Ever Given grunnstøtte I Suezkanalen i mars i år.
Skipet sto fast i seks dager. Det kostet mange milliarder og ødela transporten av varer verden over. En ny utgave av en populær lærebok ser på navigasjon og fartøystyring.
Nesten alt vi bruker i hverdagen, fra de elektroniske dingsene til kaffen og bananene, er avhengig av transport til sjøs. Hvert år frakter skip rundt 11 milliarder tonn med varer. Det blir rundt 1,5 tonn per person på kloden.
Havene lever med skip, fra fiskefartøyer til containerskip. Dette skjermbildet fra marinetraffic.com gir en følelse av hvor mange fartøyer som er ute på åpent hav.
Men hvordan navigerer disse skipene trygt på åpent hav eller i de travle skipsledene? Svarene på dette, og mye annet, finnes i den andre utgaven av en populær lærebok som tar for seg systemer for guiding, navigasjon og styring av skip til sjøs. Internasjonalt heter fagområdet guidance, navigation and control (GNC) og dette er metodikken som brukes til å lage styresystemer til skip, romfartøy, biler, droner og mye mer.
Utgiveren John Wiley & Sons Ltd. har gitt ut «Handbook of Marine Craft Hydrodynamics and Motion Control», skrevet av professor Thor I. Fossen ved Institutt for teknisk kybernetikk ved NTNU.
Den nye utgaven inkluderer selvgående fartøyer som ubemannede overflatefartøy (USV) og autonome undervannsfartøyer (AUV), i tillegg til skip og flytende plattformer.
Den nye utgaven av Handbook of Marine Craft Hydrodynamics and Motion Control, utgitt av John Wiley & Sons Ltd.
– Den inkluderer også nye resultater om intelligente navigasjonssystemer og modeller av selvgående fartøyer som opererer under vann og på overflaten, sier professor Fossen.
Den kommer med en programvare kalt Marine Systems Simulator (MSS) som kan lastes ned fra Internett. Programvaren brukes av universiteter og forskningsinstitusjoner over hele kloden.
Startet tidlig med autonome undervannsfartøyer
Fossen er kybernetiker. Det betyr at han studerer alle slags forover- og tilbakemeldingsmekanismer som brukes innen kommunikasjon og styring av skip, fly, selvgående roboter og drone.
– Jeg ble interessert i emnet som doktorgradskandidat. I 1991 skrev jeg doktorgradsoppgaven på autonome undervannsfartøy, sier Fossen. – Autonome fartøyer er svært populære nå, så du kan si at jeg var tidlig ute.
Han er nå professor i navigasjon og fartøystyring ved NTNU, og nestleder ved NTNU AMOS, Centre for Autonomous Marine Operations and Systems.
Fossen er også blant de mest siterte professorene innenfor sitt fagfelt. Til nå er han sitert mer enn 32.000 ganger.
Cybersikkerhet er et av de nye områdene som kybernetikk og selvgående fartøy må ta hensyn til.
– Vi er svært bekymret for cybersikkerheten, siden autonome fartøy kan bli tatt over av ondsinnede aktører og til og med brukt som våpen. Derfor krypterer vi alle sensor- og styresignaler, sier Fossen.
Dette krever en ny metode for autentisert kryptering, siden dette er store datastrømmer som må krypteres i sanntid.
Stort akademisk fotavtrykk
Fossen tok mastergraden og doktorgraden ved NTH, en av forgjengerne til NTNU. Han ble valgt inn i Norges Tekniske Vitenskapsakademi i 1998 og ble utnevnt til IEEE Fellow av Institute of Electrical and Electronics Engineers i 2016.
– Nesten ingen har etterlatt et så stort akademisk fotavtrykk innenfor navigasjon og fartøystyring, og satt sånne standarder for matematisk modellering og styring av fartøyer som Thor, sier Asgeir Sørensen, som jobber tett med Fossen og leder NTNU AMOS.
Utgiveren sier håndboka tilbyr de siste metodene for analyse og design av avanserte systemer for gaiding, navigasjon og styring av fartøyer til havs.
Læreboken viser hvordan matematiske modeller og kybernetikk kan brukes til å simulere og verifisere styresystemer, navigasjonssystemer beslutningssystemer og systemer for automatisk situasjonsforståelse.
Boken dekker også hydrodynamiske modeller for havgående fartøyer, modeller for vind, bølger og havstrømmer, dynamikk og stabilitet hos havgående fartøyer, avanserte systemer for gaiding, treghetsnavigasjon og bevegelsestyring, ifølge oppsummeringen på utgiverens hjemmeside.
