Styrer byferge via mobilnettet
Det som startet med en sprø idé har siden oppstarten skapt innovasjoner i verdensklasse.
Et dedikert team av forskere og studenter ved NTNU har siden 2016 jobbet med å utvikle selvkjørende ferger. Det var førsteamanuensis Egil Eide som hadde ideen med å bygge en autonom ferge for å frakte folk over Kanalen i Trondheim og som har kalt dette en sprø idé.
Ideen var å utvikle en autonom versjon av robåten som tidligere tiders fløttmenn tilbød folk skyss med for å krysse den urbane vannveien. Til dette trengtes mye ny teknologi, innovasjon og samarbeid på tvers av fagmiljøer.
Forskningsfeltet omkring autonome fartøy ekspanderer stadig ved NTNU.
Verdens første
For to år siden var teamet først i verden til å sette en selvkjørende byferge i prøvedrift. I tre uker kunne passasjerer ta turen over Kanalen i Trondheim, på egenhånd og når det passet dem. Og i sommer gikk ferga «milliAmpere 2» i ordinær drift i Trondheim.
Hver gang ferga har vært i drift, har det alltid vært med en kyndig operatør ombord i fall noe uforutsett skulle oppstå, for eksempel en båt eller en kajakk som plutselig kommer inn i farvannet som ferga går.
I så fall kan operatøren, som fungerer som en kaptein, gripe inn og styre ferga manuelt for å unngå kræsj.
- Les også: Først i verden med selvkjørende byferge
Nytt styringssystem
Nå har to PhD-stipendiater utviklet et nytt styringssystem som gjør at ferger skal kunne styres fra land, via mobilnettet. Dermed kan driften av byferger kontrolleres fra et kontrollrom på land, noe som forenkler og økonomiserer ressurser.
– Dette er nødvendig for at det skal lønne seg å lage små urbane ferger som kan styre seg selv, men overvåkes av en operatør i et kontrollrom på land. For eksempel én operatør per 4-8 ferger, sier førsteamanuensis Morten Breivik.
Han leder Autoteaming-prosjektet hvor PhD-stipendiatene jobber. Autoteaming-prosjektet utvikler nye teknologier for sømløst menneske-maskin-samarbeid.
Fakta Autoteaming-prosjektet
Prosjektet er finansiert av Norges forskningsråd og ledes av NTNU ved førsteamanuensis Morten Breivik. Selskapene Zeabuz og Torghatten er partnere, og Sjøfartsdirektoratet er med på laget.
«Vår visjon er at mennesker og maskiner kan danne effektive team.
Det er ikke enten maskin eller menneske, men både-og.
Hver har sine styrker og svakheter, og vi ønsker å kombinere menneskets styrker med maskinens styrker for å få det beste fra begge verdener.
Det nye 5G-baserte fjernstyringssystemet (teledrive) som er utviklet for NTNUs utviklingsferge milliAmpere1 er en milepæl på veien frem mot effektive menneske-maskin-team for operasjon av selvkjørende ferger.
Vi ønsker å ha en sømløs overgang fra 100 prosent menneskelig styring (via fjernstyring) til 100 prosent maskinstyring (autonom styring) for slike ferger. Da må vi ha en rask og pålitelig fjernstyringsløsning som del av det helhetlige systemet, for å understøtte menneskelig styring fra et kontrollsenter på land.
Dette er første versjon av et slikt fjernstyringssystem.»
Styringssystemet ble nylig testet på en reell ferd for første gang. Dette skjedde i NTNUs forskningsinfrastruktur på Nyhavna i Trondheim, et havneområde som er rigget med flytebrygge og kontrollrom på land for testkjøring med autonome fartøyer.
Ferga “milliAmpere1” manøvreres ut i havnebassenget på Nyhavna via 5G-nettet og det nye styringssystemet. Foto: Erlend Sandblåst, Vitensenteret
En milepæl
Fra land fjernstyrte stipendiat Alexey Gusev ferga «milliAmpere1» ut fra flytebrygga, forbi og rundt andre fartøyer i havnebassenget og tilbake til brygga. Fjernstyringen skjedde via Telias 5G-nett.
– En milepæl ble nådd! sier Alexey Gusev som har utviklet systemet sammen med Andreas Gudahl Tufte. De har brukt litt over to måneder på å utvikle fjernstyringssystemet.
– Vi har fokusert på å få lavest mulig forsinkelse og høyest mulig kvalitet på signalene i vår løsning, i alt fra valg av algoritmer til maskinvare, sier Gusev.
– Såvidt vi vet har private 5G-nett blitt brukt til lignende formål av andre aktører tidligere, men i vårt tilfelle bruker vi et offentlig tilgjengelig nett, sier Andreas Gudahl Tufte.
– Vi har vist at teknologien er moden, og denne testkjøringen viser at fjernkontroll av fartøy over 5G-nettverket er pålitelig, sier førsteamanuensis Ole Andreas Alsos. Han leder NTNU Shore Control Center hvor utvikling av fjernstyring står på agendaen.
– Dette markerer et viktig skritt i utviklingen av autonome skip for fremtiden, sier Alsos.
- Les også: Førerløse ferger kan erstatte gangbruer
Reduserer risiko
Hurtig informasjonsoverføring er en forutsetning for å kunne fjernstyre båter fra land, blant annet for å kunne gripe inn og endre kurs hvis noe uforutsett skulle skje.
Testene som nå er gjennomført med det nye styringssystemet viser at båter kan fjernstyres i sanntid kun via 5G-nettet. Altså at overføring av informasjon skjer umiddelbart.
Fordelen med 5G er hovedsakelig to ting: Stor båndbredde slik at mye data kan sendes – og svært liten forsinkelse som gjør det mulig med styring og overvåking i sanntid, det vil si at man får umiddelbar respons.
Fakta overføringshastighet
Ferga styres i sanntid over eksisterende 5G-nett med en overføringsforsinkelse på 20–40 ms for kontroll og 120–200 ms for video, avhengig av forholdene. Dette med en videostrøm i 60 fps og full HD.
Styrte båten fra hotellet
Ved hjelp av det nye styringssystemet ble det også for aller første gang gjennomført fjernstyring over et standard 5G-nettverk fra et hotell i Trondheim. Dette skjedde fra scenen under SFI Autoship sin konferanse tidligere i september.
– Dette viser at systemet enkelt kan flyttes og kobles til der det finnes eksisterende nettverk, sier Alexey Gusev.
- Les også bakgrunnsartikkel: Tar kontroll over førerløse fartøy til havs
Forskningen og innovasjonene omkring autonome fartøy ved NTNU er tverrfaglig, og disse instituttene er involvert:
Institutt for marin teknikk, Institutt for design, Institutt for elektroniske systemer, Institutt for teknisk kybernetikk og Institutt for datateknologi og informatikk.
I videoen under forklarer Egil Eide teknikken med fjernstyring via 5G-nettet. Det var han som hadde ideen med å utvikle autonome ferger ved NTNU.
Og i denne videoen kan du se hvordan Alexey Gusev og Andreas Gudahl Tufte tester det nye styringssystemet:
