An automatic route planning service for unmanned surface vehicles
Abstract
The Norwegian Defence Research Establishment (FFI) has developed an autonomous unmanned
surface vehicle (USV), Odin, which is tasked with performing surveys and mine countermeasures
missions. It is meant to navigate autonomously close to shore, and must do so in a safe manner.
To do so, it requires safe and efficient routes that it can follow, and thus needs a service to provide
it with such routes. In this report, we present an automatic route planning service which provides
routes that are suited for route following by the Odin USV.
The service is implemented in a common framework for route planning based on open source tools
and open standards. The same framework is also used for route planning for other platforms at
FFI. Route planning requests are made through a web interface which implements the WPS (Web
processing service) standard, which makes the service easy to integrate in a variety of applications.
The planning service uses a graph based route planning method, where a graph structure is created
offline based on S-57 Electronic Navigation Charts. This graph is then used for a graph-search
resulting in a coarse route. This route is further refined with post processing to obtain a route suitable
for direct path following by an USV.
The route planner has been used in live testing for Odin, and it has been demonstrated that the route
planner is capable of providing suitable routes for littoral operations for an USV. Forsvarets forskningsinstitutt (FFI) har utviklet en autonom ubemannet overflatefarkost (USV), Odin,
som skal utføre minemottiltaksoperasjoner og kartleggingsoppdrag. Den skal navigere autonomt nær
kysten og må gjøre det på en sikker måte. For å gjennomføre dette trenger Odin sikre og effektive
ruter den kan følge, og den må derfor ha en tjeneste som genererer slike ruter. I denne rapporten
presenterer vi en automatisk ruteplanleggingstjeneste som leverer ruter som er tilpasset rutefølging
for USV-en Odin.
Tjenesten er implementert i et felles rammeverk for ruteplanlegging basert på åpen kildekodeverktøy
og åpne standarder. Dette rammeverket er også brukt for ruteplanleggingstjenester for
andre ubemannede plattformer ved FFI. Forespørsler om ruter gjøres gjennom en webtjeneste som
implementerer WPS-standarden (Web Processing Service), noe som gjør tjenesten enkel å integrere
i mange ulike applikasjoner. Planleggingstjenesten bruker en grafbasert ruteplanleggingsmetode
hvor en grafstruktur lages offline basert på S-57 elektroniske sjøkart. Denne grafen brukes til å gjøre
grafsøk som gir en grov rute. Denne ruten blir så forbedret i en etterprosessering for å få en rute
som er tilpasset direkte rutefølging for en USV.
Ruteplanleggeren har blitt brukt under eksperimentelle kjøringer med Odin, og det har blitt vist at
ruteplanleggeren kan lage passende ruter til en USV for kystnære operasjoner.
4