Development and Simulation of an Autonomous Docking System for Unmanned Surface Vehicles (USV)

Abstract

Interessen for autonome systemer til sjøs har vokst stort de siste årene. Det er et spennende arbeidsområde, og potensialet er stort. En USV brukt som minesveiper har potensial. En viktig faktor autonomi gir i dette tilfellet er å fjerne mennesker fra fartøyet. For et farlig oppdrag kan autonomi hindre at mennesker blir skadet. Ved autonom minesveiping er det ingen risiko for at personell ombord blir skadet, hvis en mine skulle bli detonert.

Fokuset på denne oppgaven ligger i å utvikle elementer til et slikt fartøy. Et oppdrag med en minesveiper kan deles inn i tre separate operasjoner: avgang, ute på sjøen og tilrettelegging inn til bryggen. Det er avgangs- og tilretteleggingsoperasjonen som vil bli jobbet med.

Oppgaven handler om en USV som FFI har til sin disposisjon. Det presenteres pakker opprettet i ROS som forklarer to separate problemer som må løses for en dag å kunne bruke USVen på et oppdrag. Det første problemet anngår å kunne oppdage når USVen har nådd den ønskede plassen langs en brygge. Det andre problemet består i å lage en bane for USVen fra en startposisjon til en ønsket posisjon langs bryggen. Dette utgjør tilretteleggingsproblemet, som også kan brukes til avgang.

The interest in autonomous systems at sea has grown large in the last years. It is an exciting field of work, and the potential is huge. An Unmanned Surface Vehicle (USV) used as a minesweeper has potential. An important factor autonomy gives is removing any crew onboard. For a dangerous mission, autonomy can prevent humans from being injured. In the case of autonomous minesweeping, there is no risk of personnel onboard being injured, if a mine might be detonated.

The focus of this task lies in developing elements to such a vessel. A mission of a minesweeper may be divided into three separate actions: departure, out at sea, and docking. It is the departure and docking actions that will be worked with.

The task is concerning the USV that FFI has at its disposal. It is presented packages created in ROS that explains two separate problems that need to be addressed in order to one day be able to use the USV on a mission. The first problem is to detect when the USV has reached it’s desired docking position along a pier. The second problem consists of creating a path for the USV from a starting position to the desired docking position. This constitutes to the docking action, which also can be used for departure.