Väitös automaation, systeemien ja säätötekniikan alalta, DI Andrei Sandru

Väitöskirjan nimi: Sea-ice field analysis in polar regions for smart ships

Väittelijä: Andrei Sandru
Vastaväittäjä: Prof. Tor Arne Johansen, NTNU, Norja
Kustos: Prof. Arto Visala, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu

Ilmastonmuutoksen vuoksi arktisilla ja antarktisilla alueilla merijään laajuus on vähentynyt viime vuosikymmeninä. Tämä tilanne on sekä riskitekijä ympäristökatastrofeille (esim. eläimistön katoaminen, merenpinnan nousu), että samalla se tarjoaa uusia mahdollisuuksia laivojen toiminnalle (esim. uudet ja tehokkaammat reitit rahdin kauttakululle, tutkimukselle ja matkailulle). Navigointi tai operointi jään peittämillä vesillä on kuitenkin edelleen haaste, ja yksityiskohtaiset tiedot merijääolosuhteista ovat välttämättömiä navigoinnille, jotta vältetään vedessä tapahtuvat vaarat, mutta myös optimoidaan parametrit, kuten kuljetusaika ja polttoaineenkulutus. 

Tässä tutkimuksessa käytetään perinteisiä konenäkömenetelmiä tarkan merijääkentän analyysiprosessin kehittämiseen näköpohjaisten järjestelmien avulla, jotka pystyvät tuottamaan tietoja, jotka kuvaavat paikallisia jääolosuhteita, kuten pitoisuutta, merijään kokoja ja jakautumista. Sitten otettiin onnistuneesti käyttöön menetelmät erittäin dynaamisten ympäristöjen kartoittamiseksi laserskannerin (LiDAR) avulla, jolloin tuotettiin 3D-pistepilvikarttoja jääkentästä Etelämantereen olosuhteissa. Lopuksi sensorifuusiota käytetään erittäin yksityiskohtaisten 2D-karttojen tuottamiseen merijääkentistä. Näitä karttoja on tähän mennessä käytetty laivan ja jään vuorovaikutusta kuvaavien simulaatiomallien kehittämisessä, ja ne edustavat ensimmäistä yritystä digitalisoida ja kartoittaa merijääkenttiä laivalla kerättyjen kuvien ja muun anturidatan avulla desimetrin tarkkuudella. Lisäksi etelämantereen vesillä tehtyjen eri matkojen aikana S.A. Agulhas II -alukselle on integroitu, ohjelmoitu ja instrumentoitu kaksi kokeellista laitteistoa tutkimustietojen keräämiseksi. 

Tutkimuksen tavoitteena on laajentaa merenkulkualan tietämystä ja osaamista jääpeitteisillä vesillä kehittämällä ja parantamalla algoritmeja merijääkenttien analysointiin ja kartoitukseen konenäkökameroiden ja LiDAR-laitteiden avulla. Tällaiset ympäristöt asettavat merkittäviä haasteita, koska luotettavia maapisteitä ei ole saatavilla eikä staattisia kohteita juurikaan ole.

Avainsanat: konenäkö, merijää, lidar, sensorifuusio, kartoitus

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 7 päivää ennen väitöstä): Aaltodoc