Design of simulator for researching autonomous marine vessels

Abstract

Det er mangel på tilgjengelige verktøy til bruk innen forskning på autonome maritime fartøy. Autonome maritime fartøy har blitt anerkjent som potensielt transformativ teknologi, og betydelige ressurser investeres i forskningsprosjekter tilknyttet utviklingen av denne teknologien. Målet med denne avhandlingen er å designe et tilgjengelig forskningsverktøy, ved bruk av tilnærminger og rammeverk fra designtenkning og spilldesign, for å styrke forskningsarbeidet til forskere som jobber med autonome maritime fartøy.

Double Diamond ble brukt som modell for prosessens rammeverk. På bakgrunn av denne prosessen ble en simulator for visualisering og testing av tankeeksperimenter for forskere som studerer menneskelige faktorer innen autonome maritime fartøy foreslått som løsning. Dette valget ble gjort på bakgrunn av behovene hos forskere og interessenter hos NTNU Shore Control Lab. Ved å samarbeide med med en eksisterende simulator, ble det foreslåtte designet utviklet som en Unity basert visuell simulering. Simulatoren ble deretter brukt i en pilotstudie som omhandlet oppmerksomhetsspenn hos operatører som overvåker autonome marine fartøy. Simulatoren muliggjorde en vellykket gjennomføring av pilotstudien, og vil bli brukt til andre eksperimenter senere.

Utviklingen av simulatoren ble gjennomført i et begrenset tidsrom. Til tross for dette indikerer den vellykkede bruken av simulatoren i pilotstudien at denne typen verktøy kan være av verdi for forskere som arbeider med autonome maritime fartøy.

There is a lack of accessible tools available for researching autonomous marine vessels. Autonomous marine vessels have been recognized as a potentially transformative technology, and considerable resources are invested to fund research projects related to its development. The aim of this thesis is to design an accessible research tool, using approaches and frameworks from design thinking and game design, to amplify the research efforts of researchers working with autonomous marine vessels.

Using the Double Diamond model of design as a process framework, a simulator for visualization and testing of thought experiments for researchers studying human factors in autonomous marine vessels was suggested as a solution. This decision was based on the needs of researchers and stakeholders at NTNU Shore Control Lab. Through a collaboration with an existing simulator project, the proposed design was then developed as a Unity based visual simulation. The simulator was then used for a pilot study within the topic of attention span of operators monitoring autonomous maritime vessels. The simulator successfully allowed the pilot study to be conducted, and will be used again for later experiments.

Although the development of the simulator was done in a limited timeframe, the successful use in the pilot study indicates that such a tool can create value for researchers working with autonomous marine vessels.