Miehittämättömän vedenalaisen aluksen ohjelmiston kehitys ja navigointi

Abstract

Tämä diplomityö on tehty Teknillisen korkeakoulun Automaatiotekniikan laboratoriossa osana Puolustusvoimien miehittämättömien järjestelmien FINUVS-teknologiaohjelman UNV (Unmanned Naval Vehicle) -osiota. Diplomityö on osa projektia, jossa kehitetään alihankintana Patria Systems Oy:lle yksinkertaista ja edullista miehittämätöntä vedenalaista alusta hyötykuormien kehitys- ja testausalustaksi. Diplomityön aihe on miehittämättömän vedenalaisen aluksen kehitys ohjelmistonäkökulmasta ja autonomisen navigoinnin toteutus rajattuna navigointiin kompassisuuntaa seuraten. Päämääränä on ollut suunnitella ja toteuttaa miehittämättömälle vedenalaiselle alukselle kattava ohjausohjelmisto käsittäen ohjelmistoarkkitehtuurin luomisen, laiteläheisen ohjelmistonkehityksen eli toimilaiteohjaukset ja sensorien tiedonkeruurajapinnat, kauko-ohjaus- ja kommunikaatiotoiminnallisuuden ja autonomisen navigoinnin toteutuksen määrätyltä osin. Työssä toteutetut toimilaiteohjaukset ovat aluksen työntömoottoreiden rajapinta ja evämoottorin rajapinta, ja työssä on toteutettu myös inertiamittausyksikön tiedonkeruurajapinta. Testaustarkoituksiin on toteutettu kauko-ohjaus WLAN-yhteyden yli ja kommunikaatio maa-aseman kanssa GSMIGPRS-yhteyden välityksellä. Ohjelmistonkehitys on tapahtunut C++: lla Linux-alustalle. Autonomiseen navigointiin kuuluvia osa-alueita ovat aluksen paikan laskenta, reitin suunnittelu ja toimilaitteiden säätö reitillä pysymiseksi. Diplomityö on rajattu autonomisen toiminnan osalta siten, että vaatimukseksi on asetettu määrätyn kompassisuunnan seuraaminen liikuttaessa vedessä haluttu aika. Diplomityössä on esitetty teoreettinen tausta dead-reckoning -paikannukselle ja sen yhdistämiselle GPS-tietoon Kalman-suodinta käyttäen sekä reittipistenavigoinnille kompassisuuntaa seuraten. Kompassisuunnan seurannasta saadut testitulokset esitetään tässä diplomityössä. Paikannuksesta ei ole tämän diplomityön puitteissa kerätty testituloksi