Forskning kring framtidens autonoma räddningssystem

Ett fiktivt scenario illustrerar att ett barn försvunnit nära vatten. En räddningsinsats dras igång där teknik och människor integreras med målet att snabbt hitta personen vid liv. Det var utgångspunkten när representanter från näringslivet, akademin, myndigheter, räddningstjänst och andra samhällsviktiga verksamheter samlades i Västervik. Dagarna i september genomfördes inom ramen för den nationella stiftelsen Wallenberg AI Autonomous Systems and Software Program (WASP) och forskningsarenan Public Safety (WARA PS). Under testet användes autonoma farkoster och tekniska lösningar för att titta på nya metoder av samverkan och räddning till sjöss. 

– WARA PS är en spännande arena och testbädd där forskning och nya teknologier kan samverka. Combitech bidrar med kompetens och lösningar inom bland annat digitalisering, autonomi, kommunikation och systemintegration. Vi visar också vår förmåga att flexibelt koppla samman metodik och teknik med behovsbilden, säger Johan Gunnarsson, CTO på Combitech.

Från Combitech och Saab deltog ett 50-tal ingenjörer, industridoktorander och medarbetare. Andra företag medverkade också, exempelvis Ericsson och Axis Communications. Professorer och doktorander från universitet och högskolor samt representanter från myndigheter, exempelvis Försvarsmakten (FM), Försvarets Materielverk (FMV), Polisen och Trafikverket.  Brandbekämpningsflygplan, i samverkan mellan Myndigheten för samhällsskydd och beredskap (MSB) och Saab, deltog i scenariot för att visa på kommande skogsrelaterad forskningsmöjlighet inom forskningsarenan Public Safety. 

Brandbekämpningsflygplan in action.
Fotograf: Jesper Tordenlid, Combitech

– Det är så roligt, för det händer saker när personer och kompetenser från olika miljöer möts för att lösa problem under verkliga förhållanden. Samtal skapas i skärningspunkten mellan samhällets behov och forskningens betydelse. Dagarna på plats i Västervik och Gränsö är viktiga för att bygga kompetens, förståelse och samverkan inom artificiell intelligens (AI) och autonoma system, säger Jesper Tordenlid, Project Manager WARA PS och ingenjör på Combitech. 

Jesper Tordenlid hälsar välkommen till WARA PS Demonstration Week.
Fotograf: Thor Balkhed, Linköpings universitet

Effektivt söka av vatten- och landområden

Tillbaka till scenariot med det försvunna barnet. Båtar, drönare och markfordon är anslutna till en ledningscentral där mänskliga operatörer dirigerar och följer uppdraget via ett digitalt ledningssystem. Farkosterna ger sig på kommando ut och börjar sökandet från den position barnet senast sågs vid. Resurserna koordineras för att så effektivt som möjligt söka av vatten- och landområden. Kameror, sensorer och mjukvara, som farkosterna är utrustade med, observerar fynd. Operatörerna ser i realtid alla objekt som markerats och kan då kommendera exempelvis en drönare att ta sig närmare för en grundligare undersökning. 

– Tekniken kan hjälpa oss upptäcka sådant som det mänskliga ögat har svårt att se. Målet är att längre fram kunna utrusta farkosterna med mer autonomi men för att det ska bli verklighet krävs mer forskning och samarbete. Den här typen av demonstrationer är givande eftersom vi måste hantera oförutsedda händelser som inte inträffar i en labbmiljö. Hur påverkar det när vi har väder och vind, kommunikationsbortfall och batterier som laddar ur? Det väcker nya frågor och utmaningar, berättar Jesper Tordenlid.

– I framtiden kommer denna typ av AI att leta sig in i sensorplattformarna och leda till nya spännande förmågor. Drönarna kan till exempel bära mer intelligens och söka efter människor på egen hand för att sedan automatiskt kommendera in resurser utan att någon operatör på marken är inblandad. Det kan snabba upp sökförloppet och fler drönare kan arbeta självständigt tillsammans utan krav på lika många operatörer på marken, säger Christoffer Brax, Teknologie doktor i datavetenskap och ingenjör med spetskompetens inom AI och cybersäkerhet på Combitech.

Ett system av system

Plattformen för ledning och styrning är ett så kallat Core System som används för att koordinera människor, autonoma farkoster och att samköra teknik. Det rör sig om farkoster både i luften, på marken och i vattnet (över och under ytan). I systemet visualiseras aktörernas egenskaper såsom positioner, hur de rör sig och videoströmmar där ledningscentralen i realtid får en lägesbild. All data samlas in för senare analys.

– WARA PS Core System är uppbyggt och utvecklat på ett sådant sätt att det går att integrera nya system stegvis. Man måste alltså inte gå “all-in” på en gång. Det går att börja på en enkel nivå för att sedan snabbt bli en del av hela systemet. Ett exempel på detta är de mindre, autonoma fordonen. En vecka innan testdagarna fanns det inte några markfordon integrerade men det löste vi, så att vi tillsammans kunde visa en Leo Rover från Saab Dynamics. Den dök upp på kartan och visade upp sin videoström, berättar Michael Petterstedt, systemintegratör och UX-designer på Combitech.

Skärmdump från WARA PS Core System som användes under eventet.
Bild: Combitech

En annan del i lösningen är den utrustning som med centimeternoggrannhet kan mäta ett fordons position, vilket är en avancerad positioneringsutrustning baserad på data från GPS och andra positioneringssystem tillsammans med information från ett referenssystem. Tekniken används idag inom industri, byggnation och jordbruk med mera. Genom att basera precisionspositioneringen på IoT-plattformar och egenutvecklad elektronik från Combitech blir det en kostnadseffektiv lösning. Combitech nyttjar bland annat tekniken i lösningen DRIWS (Digital Runway Incursion Warning System) som är framtaget för att öka säkerheten på flygplatser genom att förhindra kollisioner mellan fordon och flygplan på start- och landningsbana. 

– Vi har byggt precisionspositioneringen enligt RTK-standarden, då vi behövde en lösning till DRIWS med hög precision och hög noggrannhet för att kunna använda det på flygplatser med höga säkerhetskrav. I WARA PS använder vi hårdvaran för att skapa exakt positionering till flera farkoster. Det kan till exempel handla om att landa drönare på båtar. Det är farkoster som är i rörelse, så exakt positionering är av en stor betydelse för att kunna landa på avsedd plats, säger Patrik Jonsson, Teknologi doktor inom elektronik och ingenjör på Combitech.

Privata mobilnät och ”taktiska bubblor”

En annan del som är viktig är kommunikationen, mer specifikt tillförlitliga nätverk och kommunikationsvägar. Private Networks är ett sätt och det kan enklast beskrivas som ett krympt mobilnät för LTE eller 5G. Tekniken finns idag till exempel i gruvor, lager, produktionsindustri och hamnar men är också intressant för andra verksamheter. I år demonstrerade Combitech möjligheterna med ett sådant nätverk under WARA PS Demonstration Week, dock hade inte årets deltagare möjlighet att använda det för sina tester och scenarion.

–Tanken är att vi vid nästa tillfälle ska erbjuda SIM-kort och uppkopplingsmöjligheter för de som önskar. Lösningen passar jättebra för autonoma fordon och i situationer där objekt rör på sig. Det är gjort för att hantera stora mängder data med kort fördröjning vilket krävs om man till exempel ska fjärrstyra fordon. Ur räddningsperspektivet kan man skapa ”taktiska bubblor” genom att köra ut ett fordon med utrustning till områden som annars saknar täckning och är svårtillgängliga, berättar Per Åkesson, affärsområdeschef för Autonomy Solutions and Private Networks på Combitech.

Samverkan och kunskapsutbyte

Kompetensutbyte och samverkan var viktiga inslag under dagarna. Det arrangerades inspirationsföreläsningar, demonstrationer och workshops, vidare fanns en utställningsarea. Från Combitech visades olika verksamhetsdelar och tekniker som exempelvis Reality Labs, som bland annat bidrog med demoplanering och scenarieutveckling. Saab hade flera lösningar, produkter och tekniker med. 

–Det som gör dessa dagar speciella är stämningen. Den är lättsam och bygger på samverkan med en långsiktig vilja att göra något bra för samhället och svensk industri. Hittills har WARA PS fokuserat på räddningsuppdrag i kustnära miljö och på öppet vatten men verksamheten har potential att användas för forskning kring katastrofberedskap i vidare mening. Till exempel är AI en lovande metod för att identifiera säkra områden och riskområden vid skogsbränder. Vi har mycket att utforska framåt, avslutar Jesper Tordenlid. 

I Reality Labs mässmonter demonstrerades bland annat Gränsö i förstärkt verklighet (AR) och besökare kunde flyga över Västervik i virtuell verklighet.
Fotograf: Daniel Femerström, Combitech

Fakta om tekniken som involverades i WARA PS Demonstration Week:

• Core System - Öppen integrationsmiljö för akademi och industri
• LiU DJI Matrix 100 - Autonoma drönare med olika typer av kameror
• Saab Kockums Piraya - Autonoma båtar utrustade med flera sensorer
• Saab Kockums Enforcer III - Ombyggd Stridsbåt 90 för autonomiforskning 
• Saab Kockums Naval-SE - Programvara för scenariosimulering av flera olika aktörer 
• Saab Dynamics Leo Rovers - Autonoma, mindre markfordon
• AIS - Positioneringstjänst för båtar
• ADS-B - Positioneringstjänst för flygplan
• Sensorer och kameror 
• Positioneringsenheter
• Kommunikationsutrustning
• Systemtjänster - Exempelvis identifiering av människor i videoströmmar
• Räddningspersonal - Personer utrustade med mobiltelefon

Läs gärna mer

Wallenberg AI Autonomous Systems and Software Program (WASP)

Public Safety - WARA PS

Saab

Samlingsida med information och material från WARA PS Demonstration Week 2021.

Bilder: Se bildtexter där fotograf finns angivet. Bilderna tillhör artikeln.
Text: Anna Sigurdsson Schedin, Combitech