Autonomous heterogeneous fleets for naval mine countermeasure operations

Prosjektet bygger på et tidligere finansiert prosjekt, kalt "Autonomous Underwater Fleets", også finansiert av Norges forskningsråd, som fokuserte på å forbedre evnene til autonome undervannsfarkoster (AUV-er) i å samarbeide med hverandre. Målet med "Autonomous Underwater Fleets"-prosjektet var å gjøre det mulig for samarbeidsfarkoster å utføre komplekse operasjoner på en distribuert og autonom måte. Dette prosjektet tar for seg en av de største utfordringene i forsvarssektoren, nemlig å minimere risikoen for personskader under utførelsen av oppgaver innenfor sjømålsmine mottiltak (NMCM). Å utføre disse operasjonene autonomt kan faktisk redusere disse risikoene betydelig, samt øke effektiviteten. Dette prosjektet sikter derfor mot å gjøre NMCM autonom ved å utnytte fordelene som flåter av heterogene farkoster kan gi når det gjelder å oppdage, kartlegge, fange og/eller detonere miner. Prosjektet vurderer samarbeid i heterogene nettverk og utvikler nye metoder som gjør det mulig for forskjellige typer AUV-er og autonome overflatefartøyer (ASV-er) å jobbe sammen. Dette innebærer å ta hensyn til de unike egenskapene til hver farkost, og adressere de komplekse faktorene ved oppgavefordeling og arbeidsdeling, som innebærer å bestemme hvilken farkost som utfører hva, og hvor hver farkost skal dra i en distribuert og autonom tilnærming. Ved å utvikle slike nye samarbeidsordninger og utnytte de unike egenskapene som heterogene nettverk kan gi, forventes prosjektet å gjøre NMCM-operasjoner tryggere, mer effektive og mer virkningsfulle. Prosjektet tester, validerer og demonstrerer derfor potensialet til de utviklede algoritmene ved å bruke de ulike farkostene og demonstrasjonskapasitetene som er tilgjengelige ved NTNU og FFI i Horten. Denne integrerte tilnærmingen, som kombinerer utviklingen av teorier og algoritmer med praktiske demonstrasjoner, muliggjør utvikling og raffinering av metoder og algoritmer for å møte behovene i forsvarssektoren.

The ongoing 'Autonomous Underwater Fleets' project, funded by the Norwegian Research Council, has been dealing with the generic problem of improving the capabilities of homogeneous autonomous underwater vehicles (AUVs) in cooperating. More specifically, it has been focusing on making such cooperation schemes take into account dynamically how much the AUVs will be able to communicate while performing their mission. This project will be here extended in two ways: a) the research results will be generalized to heterogeneous networks, i.e., consider heterogeneous networks composed by different types of AUVs and of autonomous surface vessels (ASVs) working together, plus b) focus on results that specifically address the needs of the defence sector. More precisely, the research will focus on the particular problem of executing naval mine counter measurement (NMCM) operations autonomously. Diminishing the risks of human injuries while performing NMCM tasks is a main challenge of the defence sector. This means that the research will revolve around two challenges: making NMCM autonomous (and thus autonomous detection, mapping, capture and/or detonation of mines), plus exploiting the benefits that may come from the heterogeneity in the capabilities of the vehicles in performing such detection, mapping, capture and/or detonation of mines. Importantly, such operations are envisioned to be performed by fleets of collaborating vehicles. This adds thus the complexifying factor of having to tasks allocation and partitioning problems (respectively, who does what and who goes where) in a distributed, autonomous fashion. Closely integrated with the development of theories and algorithms we will also test, validate and demonstrate the potential of the devised cooperation algorithms in the Trondheim fjord using the various vessels and demoing capabilities available at NTNU, as well as at FFI in Horten.