Sikkerhet til sjøs og i oljeindustrien avhenger av avanserte IT løsninger og ikke minst teknologier som radar, satellitt-overvåkning, GPS og integrerte softwareløsninger. Det samme forholdet gjelder innen miljøovervåkning og innen maritime næringer, så som fiskeri og opprett. Dette prosjektet introduserer en ny teknologi som vil forbedre ytelsene og funksjonene innenfor mange kritiske anvendelser, så som sikker navigasjon, autonome skip og undervannsfarkoster, og miljøanvendelser så som monitorering av opprett og fiskebestandsovervåkning, og kontroll med plastforurensning i havet.
Den nye teknologien er basert på LADAR som er en laser basert radar teknologi. Standard radar systemer kan se gjennom tåke og regn på lang avstand, men gir uklare bilder og har problemer i høy sjø og kan ikke se ned i sjøen. Visuelle systemer kan gi gode og skarpe bilder, man bare for ting på overflaten og på kort hold. LADAR teknologien som har blitt kommersialisert i dette prosjektet kombinerer de positive fordelene med både laser og radar og kamera teknologiene og gir mulighet til å se presist små objekter også på lengre hold samt også under vannoverflaten.
Spesifikt for teknologien er også at den i prosjektet ble videreutviklet til å bruke mange farver i lysspekteret slik at en presist kan beskrive gjenstander, kjemisk sammensetning samt også brukes for å måle nano og mikroobjekter, slik som plast i havet. En videre utvikling av teknologien er å samkjøre LADAR observasjoner med visuelle og infrarøde observasjoner (multisensor operasjon), dette gir forsterket yteevne under flere værforhold og evne til å gi situasjonsbilde over et utvidet areal. Teknologien drar også stor nytte av KI i prosesseringen for å forsterke deteksjonen av objekter og KI er essensiell i de anvendte metodene for å skille mellom ulike objekter.
I prosjektet har en ny implementasjon av LADAR blitt realisert i form av et modulært sensorhode med laser system, flere kamerasystemer og integrert prosessering. Systemet er (LADAR Mk3) dekker kontinuerlig et område opp til km i avstand, og nye skjermbildeløsninger er tatt fram for å formidle 3d data til brukerne. Videre har systemet tilkoblingsmuligheter til eksterne toppsystemer og er egnet for autonom bruk. All hardware, elektronikk og optikk for LADAR er tatt fram i Norge, mens softwareløsninger også er produsert i samarbeidende bedrifter under relaterte programmer.
Prosjektet har jobbet sammen med norske forskningsinstitusjoner (NTNU, UiO) for å utrede og forske på fysikken bak konseptet, videre har det vært arbeidet med norske og internasjonale anvendere og kommersielle operatører innen shipping og miljøeovervåkning. Det er det også blitt etablert et kommersielt spin-off (Ladar Ltd) med ansvar for produktstrategi og internasjonal markedsføring
Et stort fokus i prosjektet har vært å identifisere anvendelsesområder der teknologien er spesielt nyttig og banebrytende. Dette dreier seg om områder der LADAR enten har funksjoner eller ytelser som ikke er tilgjengelige i andre systemer, eller der LADAR kan måle spesielle parametre som inntil nå ikke har vært mulig. For videreutvikling av konseptet er det også identifisert spesifikke forskningsmessige oppgaver for å muliggjøre også nye teknologiversjoner rettet mot nye anvendelser. Eksempler på dette er ultra-miniatyriserte versjon for små plattform (så som droner), høy-ytelse versjon for bruk under vann for vannkvalitetsmontorering samt sikkerhetsløsninger for kritisk infrastruktur.
Project impact on project owner and cooperating organisations: Increase in company competitiveness in the international technology sector, major increase in company capabilities in system design, technology implementation full stack, set up for production chain management and also experience on operation of high value research task management, personnel competency advancement
Resulting outcome of implemented tasks and completed solution and research results, as specified on market segments listed below:
Advancement in Maritime Safety: By integrating a novel LADAR system with real-time processing and advanced object detection algorithms based on machine learning, the LADAR significantly reduce the risk of collisions with other vessels, marine mammals, and floating debris. This enhancement in situational awareness is crucial for both manned and future autonomous ships.
Environmental Impact Reduction: Improved collision avoidance directly contributes to decreasing environmental damage caused by maritime accidents, such as oil spills and harm to marine ecosystems.
Foundation for Autonomous Shipping: The technologies developed will serve as foundational components for the future of autonomous maritime transport, addressing current market needs for increased situation awareness, operational safety and efficiency.
Economic and Industrial Benefits: Enhancing maritime safety and efficiency can lead to reduced operational costs, benefiting the shipping industry. Additionally, the development and commercialization of advanced LADAR systems open new avenues for technological innovation and expertise within the maritime sector.
Overall societal Advantages: Safer and more efficient maritime transport ensures the reliable movement of goods, which is essential for global trade and the economy. The project's focus on reducing environmental impacts also aligns with societal goals for sustainable development and environmental stewardship. Enhanced capabilities for marine environmental surveillance and disaster readyness.
The project goal will be to build laser based remote sensing devices for maritime safety and security. The consortium will perform a design iteration of its current engineering prototype which was developed with a focus on maritime security. After an extensive test campaign and market research in 2018 and 2019, the consortium will develop this product for the maritime safety and autonomous shipping market. These pre-production prototypes will also include advanced electronic components such as proprietary PCBs. This will enable the consortium to reduce the size of the sensor system and to integrate all components into the sensor head, eliminating a base electronics unit. This will not only increase the functionality and attractiveness of the LADAR in the target markets high-speed vessels, high-value vessels and autonomous vessels but also feasibly allow the future possibility of sensor application to the private super yacht sector, drones and technology leaders in port, offshore and fishing operations.
These pre-production prototypes will be field-tested on various platforms. Through a partner, Ladar Ltd., the consortium members are since 2019 involved in a pilot project in autonomous shipping applications together with the Port of Rotterdam. The consortium will expand this activity to involve the Norwegian DoD and Kongsberg.
Another outcome of the project will be investment in the development of advanced software algorithms, that will include a set of scanning patterns to adapt to the environmental conditions and autocalibration of the sensor, interface design with other sensors on board of vessels (both manned and autonomous), object detection and classification algorithms, and object tracking algorithms. The aim is to develop an open platform, on which independent software engineers can later programme specific applications.
Furthermore, we will embark on the process of EMC verification and type approval with an external certification body 9e.g. DNV-GL).
