Development of a Digital Twin for the Marine Cybernetics Lab: 3D visualization and simulation, online monitoring, and remote control
Fysisk testing av et autonomt system kan være dyrt og tidskrevende. Dette kan motvirkes ved å lage digitale tvillinger av fartøyene som kan testes i simulatorer. MC-laben (Marine Cybernetics lab) på Tyholt har forskjellige fartøy som brukes til å teste ut kontrollsystemer og gjennomføre hydrodynamis...
Main Author: | |
---|---|
Other Authors: | |
Format: | Master Thesis |
Language: | English |
Published: |
NTNU
2023
|
Subjects: | |
Online Access: | https://hdl.handle.net/11250/3092803 |
id |
ftntnutrondheimi:oai:ntnuopen.ntnu.no:11250/3092803 |
---|---|
record_format |
openpolar |
spelling |
ftntnutrondheimi:oai:ntnuopen.ntnu.no:11250/3092803 2023-10-29T02:34:45+01:00 Development of a Digital Twin for the Marine Cybernetics Lab: 3D visualization and simulation, online monitoring, and remote control Premraj, James Skjetne, Roger 2023 application/pdf application/zip https://hdl.handle.net/11250/3092803 eng eng NTNU no.ntnu:inspera:140295966:34393355 https://hdl.handle.net/11250/3092803 Master thesis 2023 ftntnutrondheimi 2023-10-04T22:46:32Z Fysisk testing av et autonomt system kan være dyrt og tidskrevende. Dette kan motvirkes ved å lage digitale tvillinger av fartøyene som kan testes i simulatorer. MC-laben (Marine Cybernetics lab) på Tyholt har forskjellige fartøy som brukes til å teste ut kontrollsystemer og gjennomføre hydrodynamiske tester. Denne oppgaven tar for seg utviklingen av en digital tvilling av MC-Laben med fjernkontroll funksjoner. Den digitale tvillingen består av 3D-modeller (i Unity) av MC-Laben og fartøyene; CS Enterprise 1 (CSEI), CS Saucer (CSS) og CS Arctic Drillship (CSAD). Bevegelsen til 3D modellene er koblet til simulatorer i ROS som kjører på en annen maskin. Dette gjør at 2D-simulatorer i ROS kan visualiseres i et 3D-miljø. Virtuelle sensorer som light detection and ranging (LiDAR) og kamera er festet på de virtuelle fartøyene og sender ut sensordata fra det virtuelle 3D-miljøet i Unity. Fjernkontrollsystemet består av to hoveddeler; fjernstyring og overvåking. Fjernstyring lar en operatør kontrollere de fysiske fartøyene på MC-laben fra en annen lokasjon. Dette kan enten være ved å styre dem manuelt med en joystick eller sende koordinater til en DP-kontroller. Fjernovervåkingsfunksjonen gjør at det fysiske fartøyet kan visualiseres i 3D-miljøet. Ved å kombinere dette åpnes muligheten for å gjøre hybridtester med virtuelle sensordata med virtuelle hindringer som ikke er tilstede i det fysiske laboratoriet, og samtidig kontrollere det fysiske fartøyet. Verten for fjernkontrollsystemet er OS-laben som er koblet til det lokale nettverket på MC laben ved hjelp av et Meraki SD-WAN. Data, som joystick-inputen eller odometridataene fra det fysiske fartøyet, sendes mellom laboratoriene ved hjelp av UDP-meldinger. Dataen blir formatert slik at datastørrelsen er liten nok til å kunne sende og motta dem med høy frekvens. Disse systemene ble testet gjennom både simuleringer og fysiske eksperimenter i MC-Laben og OS-Laben. Systemene viste seg for å være vellykket med å representere det fysiske laboratoriet i et virtuelt miljø i ... Master Thesis Arctic NTNU Open Archive (Norwegian University of Science and Technology) |
institution |
Open Polar |
collection |
NTNU Open Archive (Norwegian University of Science and Technology) |
op_collection_id |
ftntnutrondheimi |
language |
English |
description |
Fysisk testing av et autonomt system kan være dyrt og tidskrevende. Dette kan motvirkes ved å lage digitale tvillinger av fartøyene som kan testes i simulatorer. MC-laben (Marine Cybernetics lab) på Tyholt har forskjellige fartøy som brukes til å teste ut kontrollsystemer og gjennomføre hydrodynamiske tester. Denne oppgaven tar for seg utviklingen av en digital tvilling av MC-Laben med fjernkontroll funksjoner. Den digitale tvillingen består av 3D-modeller (i Unity) av MC-Laben og fartøyene; CS Enterprise 1 (CSEI), CS Saucer (CSS) og CS Arctic Drillship (CSAD). Bevegelsen til 3D modellene er koblet til simulatorer i ROS som kjører på en annen maskin. Dette gjør at 2D-simulatorer i ROS kan visualiseres i et 3D-miljø. Virtuelle sensorer som light detection and ranging (LiDAR) og kamera er festet på de virtuelle fartøyene og sender ut sensordata fra det virtuelle 3D-miljøet i Unity. Fjernkontrollsystemet består av to hoveddeler; fjernstyring og overvåking. Fjernstyring lar en operatør kontrollere de fysiske fartøyene på MC-laben fra en annen lokasjon. Dette kan enten være ved å styre dem manuelt med en joystick eller sende koordinater til en DP-kontroller. Fjernovervåkingsfunksjonen gjør at det fysiske fartøyet kan visualiseres i 3D-miljøet. Ved å kombinere dette åpnes muligheten for å gjøre hybridtester med virtuelle sensordata med virtuelle hindringer som ikke er tilstede i det fysiske laboratoriet, og samtidig kontrollere det fysiske fartøyet. Verten for fjernkontrollsystemet er OS-laben som er koblet til det lokale nettverket på MC laben ved hjelp av et Meraki SD-WAN. Data, som joystick-inputen eller odometridataene fra det fysiske fartøyet, sendes mellom laboratoriene ved hjelp av UDP-meldinger. Dataen blir formatert slik at datastørrelsen er liten nok til å kunne sende og motta dem med høy frekvens. Disse systemene ble testet gjennom både simuleringer og fysiske eksperimenter i MC-Laben og OS-Laben. Systemene viste seg for å være vellykket med å representere det fysiske laboratoriet i et virtuelt miljø i ... |
author2 |
Skjetne, Roger |
format |
Master Thesis |
author |
Premraj, James |
spellingShingle |
Premraj, James Development of a Digital Twin for the Marine Cybernetics Lab: 3D visualization and simulation, online monitoring, and remote control |
author_facet |
Premraj, James |
author_sort |
Premraj, James |
title |
Development of a Digital Twin for the Marine Cybernetics Lab: 3D visualization and simulation, online monitoring, and remote control |
title_short |
Development of a Digital Twin for the Marine Cybernetics Lab: 3D visualization and simulation, online monitoring, and remote control |
title_full |
Development of a Digital Twin for the Marine Cybernetics Lab: 3D visualization and simulation, online monitoring, and remote control |
title_fullStr |
Development of a Digital Twin for the Marine Cybernetics Lab: 3D visualization and simulation, online monitoring, and remote control |
title_full_unstemmed |
Development of a Digital Twin for the Marine Cybernetics Lab: 3D visualization and simulation, online monitoring, and remote control |
title_sort |
development of a digital twin for the marine cybernetics lab: 3d visualization and simulation, online monitoring, and remote control |
publisher |
NTNU |
publishDate |
2023 |
url |
https://hdl.handle.net/11250/3092803 |
genre |
Arctic |
genre_facet |
Arctic |
op_relation |
no.ntnu:inspera:140295966:34393355 https://hdl.handle.net/11250/3092803 |
_version_ |
1781057476332879872 |