Prepare Ships - PREdicted Positioning based on Egnss for SHIPS

Projektöversikt

Målet med projektet PREParE SHIPS var att utveckla och demonstrera en samverkande och robust navigationslösning för sjöfarten. Projektet syftade till att vidareutveckla och förbättra befintliga mjukvarulösningar genom att utnyttja de särskiljande egenskaperna hos Galileos satellitsignaler i kombination med nautisk information, interna och externa parametrar samt avancerad sensorteknik.

Den navigationsbaserade beslutsstödsfunktion som utvecklades möjliggjorde samverkan mellan fartyg genom utbyte av dynamiskt predikterade framtida positioner via fartyg-till-fartyg-kommunikation. Prediktionerna baserades på robust positionsbestämning med hjälp av Galileo-mottagare. Lösningen bidrog till ökad säkerhet och effektivitet och utgjorde samtidigt en viktig grund för framtida autonoma fartygsoperationer.

Utöver data från fartygens egna sensorer använde PREParE SHIPS maskininlärning och historisk information om fartygsbeteenden för att prognostisera närtida positioner. Dessa prognoser delades med närliggande fartyg och trafikledningscentraler (Vessel Traffic Services, VTS) för att förbättra situationsmedvetenheten, stärka säkerheten och stödja beslutsfattandet.

För att definiera kraven på den integrerade positioneringslösningen utvecklades en samverkande applikation för automatiserade fartyg. Applikationen baserades på en hög tillgänglighet i positionsbestämningen och integrerade olika navigationssystem med funktioner för fartyg-till-fartyg- och fartyg-till-land-kommunikation. Informationen från uppkopplade fartyg sammanställdes för att skapa en mer heltäckande operativ lägesbild.

Eftersom sjöfartssektorn befann sig i en övergångsfas där många fartyg ännu inte var uppkopplade eller automatiserade fokuserade projektet på lösningar som kunde ge stor nytta även vid begränsad teknikspridning. Projektet implementerade och demonstrerade högprecisionsbaserad geofencing av farleder där flera datakällor, såsom vind- och strömdata, kombinerades med trafikövervakning och predikterade fartygspositioner. Detta möjliggjorde säkra navigationsbeslut baserade på robust och tillförlitlig information.

Vidare utvecklade PREParE SHIPS sensorfusion på perceptionsnivå, där historiskt insamlade data från liknande förhållanden kombinerades med hybridmodeller baserade på maskininlärning för att stärka tillförlitligheten i navigationsstödet.

Projektets mål

PREParE SHIPS-konsortiet integrerade ett nytt högprecisionssystem för positionsbestämning baserat på Galileo och andra europeiska GNSS-signaler i handelsfartyg. Syftet var att möjliggöra säker och i ökad grad automatiserad passage genom komplexa trafikmiljöer och utmanande farleder.

Utmaningar som adresserades

Projektet adresserade centrala utmaningar kopplade till:

• Ökad sjösäkerhet
• Förbättrad energieffektivitet
• Stärkt säkerhet och robusthet i kritiska system

Dessa utmaningar blev alltmer betydelsefulla i takt med att sjöfartssektorn genomgick en ökad digitalisering och automatisering, vilket ökade beroendet av säkerhetskritiska system.

Lösning och resultat

Tillsammans med projektets samarbetspartners utvecklade och validerade RISE en avancerad lösning för positionering och navigationsstöd. Befintlig programvara vidareutvecklades genom att kombinera Galileo-baserad positionsbestämning med nautisk information, interna och externa parametrar samt olika sensorteknologier.

Det beslutsstödsystem för navigation som utvecklades omfattade följande huvudkomponenter:

Robust EGNSS-positionering

Systemet möjliggjorde dynamiska prognoser av fartygs framtida positioner baserade på positionsinformation som utbyttes via Galileo-baserade mottagare och sändare. Detta stärkte robustheten i positionsbestämningen och förbättrade situationsmedvetenheten till sjöss.

Dynamisk realtidsprediktering

Maskininlärningsbaserade metoder användes för att analysera historiska fartygsbeteenden och generera prognoser över närtida positioner. Informationen delades med närliggande fartyg och VTS-centraler för att förbättra säkerheten och stödja välgrundade navigationsbeslut.

Fartyg-till-fartyg- och fartyg-till-land-kommunikation

En samverkande fartygsapplikation utvecklades för att stödja den integrerade positioneringslösningen. Applikationen använde hög tillgänglighet i positionsdata för att koppla samman olika navigationssystem med fartyg-till-fartyg- och fartyg-till-land-kommunikation. Genom nästa generations AIS- och VDES-teknik sammanställdes information från uppkopplade fartyg till en gemensam operativ lägesbild.

Geofencing och sensorfusion

Projektet implementerade och demonstrerade geofencing av farleder med högprecisionspositionering. Lösningen integrerade miljödata, såsom vind- och strömförhållanden, med trafikövervakning och predikterade fartygsrörelser för att stödja säkra navigationsbeslut.

Dessutom utvecklades avancerade sensorfusionslösningar som kombinerade historiska data och maskininlärningsbaserade hybridmodeller för att öka tillförlitligheten, precisionen och robustheten i navigationsstödet.

Arbetspaket

Projektet var organiserat i åtta tekniska och verksamhetsrelaterade arbetspaket:

• WP1 – Definition av koncept, användningsfall och systemkrav
• WP2 – Högprecisionspositionering
• WP3 – Dynamisk realtidsprediktering
• WP4 – Fartyg-till-fartyg- och fartyg-till-land-kommunikation
• WP5 – Beslutsstödsystem för navigation och människa-maskin-gränssnitt (HMI)
• WP6 – Testning och demonstration
• WP7 – Analys, kommersialisering och konsekvensbedömning
• WP8 – Projektledning och koordinering

RISE:s roll

RISE bidrog till utvecklingen och valideringen av robusta lösningar för positionering och navigationsstöd som kombinerade satellitnavigering, sensorfusion, maskininlärning och samverkande fartygskommunikation. Projektet visade hur avancerad positioneringsteknik och datadrivet beslutsstöd kunde stärka sjösäkerheten, förbättra den operativa effektiviteten och bidra till utvecklingen av framtidens automatiserade och autonoma sjöfart.