I ett nytt forskningsprojekt visar RISE hur flera uppkopplade drönare kan dela information i realtid, identifiera objekt och samordna sina insatser. 

Demonstrationen sker inom ramen för en satsning från Vinnova på drönarsvärmar, där RISE visar en lösning som bygger på en flexibel plattform där drönare blir så pass självstyrande att de kan kommunicera med varandra för att utföra en uppgift. I stället för att styra varje drönare en och en ger operatören övergripande instruktioner som systemet och drönarsvärmen sedan löser på egen hand.

– Vi har byggt en plattform där drönare kan samarbeta och dela lägesbild i realtid. Det gör att de tillsammans kan lösa uppgifter som en enskild drönare inte klarar, säger Max Fransson, forsknings- och utvecklingsingenjör på RISE.

Plattformen kan användas i allt från att upptäcka bränder och söka efter människor till att kartlägga större områden.

– Mycket av grundtekniken finns, men att integrera den i en fungerande svärmplattform kräver ny forskning och systemutveckling, och användningen i civila sammanhang är fortfarande begränsad. Det är först när vi kan testa och använda den i praktiken som vi verkligen kan se nyttan för samhället. Potentialen är stor, till exempel för framtidens krishantering, säger Max.

Med drönarsvärmar kan myndigheter få en snabbare och mer detaljerad lägesbild vid exempelvis skogsbränder, olyckor eller eftersökningar. Flera drönare kan täcka stora ytor, prioritera vad som ska undersökas närmare och dela information direkt med räddningstjänst och andra aktörer.

I framtiden kan drönarsvärmar spela en avgörande roll i samhällskritiska insatser, till exempel i hanteringen av naturkatastrofer eller att stödja räddningsarbete i komplexa miljöer. Men för att det ska bli verklighet krävs utvecklade sätt att leda och använda autonoma drönarsvärmar, utan att tappa kontrollen.

Oscar Bjurling, forskare på RISE, intresserade sig för utmaningen och började titta på människa-svärm-interaktion under sitt doktorandprojekt. Han insåg då att en hel bransch redan brottats med liknande problem i decennier: I realtidsstrategispel hanteras hundratals eller tusentals agenter samtidigt, ofta under hög press. 

Projektet ledde till att Oscar med forskarkollegor på RISE nu utvecklar ett gränssnitt för en drönarsimulator, i forskningssyfte och inspirerat av spelens designmönster, där man kan simulera komplexa uppdrag som skogsbrandsbekämpning eller sök- och räddningsinsatser.

Spelens gränssnitt inspirerade till designlösningar

I projektet tittade Oscar närmare på spelen Ashes of the Singularity, Total War: Warhammer II och Drone Swarm. Anledningen till att han valde dem är att de skiljer sig åt i skala och kontrollmetoder: De sträcker sig från att styra enskilda individer till att hantera bataljoner eller svärmar på 32 000 drönare. Genom att analysera deras gränssnitt kunde forskarna hitta designmönster att lyfta över till verkliga markstationer.

Målet med projektet var att identifiera och förstå svärmoperatörens ledningsutmaning och utveckla designlösningar på system- och gränssnittsnivå för att främja samarbetet mellan människan och drönarsystemet. Utmaningen var att kunna styra grupper av drönare eller ett helt kollektiv, samtidigt som man behåller kontrollen på individnivå. Idag har man kommit en bra bit på vägen. 

– Drönarna är nu så pass autonoma att vi inte ska behöva styra dem på detaljnivå. Vi kan istället använda oss av system med förberedda taktiker och algoritmer som fungerar som byggstenar, säger Oscar Bjurling. 

Människans roll avgörande för svärmen

Han förklarar att målet är delegering: Istället för att detaljstyra varje drönare ska piloten kunna ge övergripande instruktioner som systemet sedan löser på egen hand; Ett hierarkiskt system där människan fattar de avgörande besluten medan svärmen sköter utförandet. 

Snart kan vi vara i mål, åtminstone tekniskt sett, men dagens markstationer för drönare är begränsade till att styra en enhet i taget. Idag krävs också en säkerhetspilot per drönare som har konstant ögonkontakt med drönaren. Det innebär att det finns flera faktorer som gör svärmar omöjliga att använda i praktiken, och viktiga utmaningar kvarstår innan vi kan se drönarsvärmar i luften.

Det handlar om att anpassa lösningar till specifika tillämpningar, att förstå när och hur människan behöver ingripa, att upprätta regelverk för autonoma system som flyger utom synhåll samt att finna affärsmässig bärighet i dyra system.

 Viktigt med testning och verifiering

Om man bortser från de juridiska hindren tror Oscar att tekniken skulle kunna vara i drift inom några år. Men han manar till tålamod. 

– När systemen är autonoma är det extremt viktigt att de testas och verifieras ordentligt. Det kommer att ta tid, och det behöver det också få göra. 

Inom tio år är han dock övertygad om att drönarsvärmar kommer att vara användbara vid till exempel skogsbrandsbekämpning och sök- och räddningsinsatser.

RISE arbetar nu med att utveckla nästa generations drönarsvärmar för att stödja svensk industri. Genom att kombinera forskning, testmiljöer och bred ingenjörskompetens bidrar RISE till att skapa säkra, pålitliga och skalbara lösningar som både möjliggör tekniska genombrott och säkerställer att tekniken kan användas ansvarstagande och praktiskt i kritiska tillämpningar.

Drönare har blivit en alltmer självklar del av svensk infrastruktur. När tekniken utvecklats och priserna fallit har organisationer, företag och myndigheter börjat använda dem för allt från fotografering, filmning och kartläggning till övervakning och militära ändamål.

Drönarverksamhet en framtidsbransch

– Drönare har blivit billigare, mer autonoma och betydligt mer användbara, säger Åsa Olsson, enhetschef för pålitliga och autonoma system på RISE. Ta därtill att batterierna och kamerorna har förbättrats och inte minst enklare tillståndsprocesser. Alltihop sammantaget har bidragit till att användningen ökat snabbt.

Med teknikens framfart tror hon att användningsområdena bara blir fler.

– Drönare skulle kunna ha många fler användningsområden, till exempel skulle de kunna fungera som mobila hjärtstartare som rycker ut när en person drabbats. Själv fantiserar jag om att en dag kunna flyga till jobbet i en drönare.

Avancerade verktyg med mycket potential – och svårigheter

Men det ökande användandet innebär också risker.

– Drönaren är ju utrustad med en dator, som kan koppla upp sig mot olika saker. Vi har gjort tester som visar att det finns drönare som läcker ut information trots att det inte nämns i manualerna. Drönaren skulle därmed kunna avslöja positionering, läcka information eller skicka ut bilder, säger Åsa Olsson.

Och precis som med andra datorer kan drönare också hackas.

– Har man filmat kritiska objekt kan den datan försvinna och någon annan får tillgång till drönaren och informationen som finns lagrad i den, säger Åsa Olsson.

En stor tillgång för framtidens teknik

Det gäller att tänket kring kommunikationssäkerhet och skyddet mot skadlig kod i komponenter hänger med.

– Drönare lagrar en stor mängd data, därför är risken stor att information hamnar i fel händer. Kommunikationen måste vara krypterad och drönaren bör ha backupfunktioner, säger Åsa Olsson.

Hon rekommenderar att alltid fråga tillverkaren eller återförsäljaren om det finns en tredjepartsutvärdering som kan verifiera hur skyddet mot exempelvis skadlig kod ser ut.

– Det finns ingen uttalad transparens utan man måste fråga företaget om drönaren är certifierad.

Men det finns också fysiska risker, som kollisioner och väderförhållanden.

– Väder är en viktig faktor vid val av drönare. Om drönaren exempelvis inte tål regn kan den skadas. Det finns också risk för kollisioner eller att drönaren skadar någon annans egendom. Därför är det viktigt att ha rätt försäkring för drönaren om olyckan är framme.

Skärpta krav och fokus på säkerhet 

Utöver registrering, drönarkörkort och flygrestriktioner finns även EU-direktiv som NIS2 och CRA (se faktaruta).

– Sammantaget finns det många och ibland snåriga regler både för själva drönaren och för användandet av den. Det är ett snabbt växande område där RISE kan reda ut vad som gäller, säger Åsa Olsson.
 

RISE har expertis inom drönardrift, cybersäkerhet och trådlös kommunikation. Dessutom har RISE flera specialanpassade test- och demonstrationsmiljöer och kurser i de olika regelverken, liksom en utbildning om riskerna och säkerhet kring drönaranvändning.

– Vi gör tester i olika miljöer på olika typer av platser - som skog, bebyggt område, åkrar, på fjället, vattendrag och hav – runt om i Sverige. Cybertesterna behöver göras inne i ett labb, medan testflygningar görs i lokaler med utrustning och personal som har den kunskap och de tillstånd som behövs, säger Åsa Olsson.

RISE utför också tester för att analysera vilken information drönare sänder ut, exempelvis om de kan avslöja positionering, och vilka bilder drönaren tar.

– Drönarna är avancerade, och användaren har kanske inte full insyn i alla funktioner, särskilt eftersom de inte alltid beskrivs i manualen. Den kanske filmar eller fotograferar kring ett säkerhetsobjekt utan förarens vetskap, vilket kan vara känsligt för den som äger objektet, säger Åsa Olsson.