Slik utvikler FFI-forskerne ny teknologi for Hæren

– Fordelen med slike intense samlinger er at det gir en ekstra drive og fremgang i forskningsprosjektene. Vi får testet mye på kort tid, og vi lærer mye underveis, sier seniorforsker Kim Mathiassen ved FFI.

– På denne måten får vi samarbeidet på tvers av fagmiljøer. Vi får også møtt dem som til slutt skal bruke teknologien og får nyttige tilbakemeldinger fra dem.
 

Kim Mathiassen leder et FFI-prosjekt kalt fremtidens manøversystem. De jobber både med nye operasjonskonsepter for Hæren på lang sikt, og med nye tekniske løsninger på kort sikt. 

Spiller seg frem til nye løsninger

For å finne de langsiktige løsningene spiller forskere og offiserer sammen ut scenarioer og tester ut ulikt utstyr (såkalte kapabiliteter) i simulatorspillet Virtual Battlespace (VBS4). 

– Vi har laget noen utvidelser til spillet som gjør at vi kan programmere inn nye kapabiliteter vi vil teste for å se hvilken effekt de har. Det kalles syntetisk prototyping, forteller Mathiassen.

For å teste hva som er mulig på kort sikt lager prosjektet såkalte teknologidemonstratorer.

– Da tar vi teknologi som allerede er tilgjengelig i dag, og jobber med å modifisere og sy det sammen for å finne ut hvordan det kan komme til nytte i Hærens operasjoner.

I demonstrasjonen av bemannet ubemannet samarbeid på LandX21 brukte forskerne tre kommersielle produkter sammen – en beltevogn, en robothund og en minidrone.

Både beltevognen, robothunden og minidronen i demonstrasjonen ble fjernstyrt. 

– Et slikt system vil være enklere å bruke hvis de ubemannede plattformene er autonome, det vil si selvstyrte – at de løser oppgaver uten å fjernstyres direkte. Men det krever mer programmering og forskning, sier Mathiassen.

– Før Forsvaret kan bruke systemet vi viste, må det bli mer robust og enklere å bruke. Hvis Forsvaret bestemmer seg for å gå for en slik løsning må en anbudsrunde inneholde utviklingsarbeidet som kreves.
 

Skal ta beltevognen på turné

I 2022 skal forskerne på turne til ulike Hæravdelinger med beltevognen, for å få mannskapene til å bli mer delaktige i testingen og eksperimenteringen.

– Poenget er å la folk prøvekjøre den. Vi vil vise hva som er tilgjengelig og få mannskapene til å tenke på hvordan de kan dra nytte av teknologien. Hva må bli bedre for at de skal kunne bruke det til noe?  

– Vi er opptatt av å finne ut hvordan teknologien kan brukes i praksis. Da må vi snakke med de som skal bruke det. Det vi demonstrerte på LandX er egentlig bare smakebiter på hva som kan være mulig, sier Mathiassen.

– Det med GPS-sporet er noe vi har programmert den siste uken, sier Magnus Baksaas. Han er en av forskerne som jobber med hvordan ubemannede kjøretøyer kan brukes.

QR-koden er valgt fordi det er enkel, åpen og lett tilgjengelig teknologi. Når kameraet på beltevognen fanger opp QR-koden, beregner computeren relativ hastighet og posisjon til kjøretøyet foran. Den informasjonen brukes til å gi styresignaler til beltene på beltevognen.

– Fordelen er at det er et passivt system – det er ikke noe radar eller radiolink som kan plukkes opp av fiender. Ulempen er selvsagt at vi er avhengig av dagslys og fri sikt til kjøretøyet foran, sier Baksaas.

For å få et slikt system til å fungere i felt må det utvikles allværskapasitet: Beltevognen må kunne følge etter lederbilen også når det er mørkt, tåke, motlys eller hvis det kommer hindringer i veien.

– Vi er et stykke unna et ferdig produkt Forsvaret kan bruke. Det må gjøres en jobb med å finne alternative sensorer som kan fungere sammen for å gjøre systemet mer robust. Radar må sannsynligvis til for å få det til å fungere. Da får du allværskapasitet, men du sender også ut signaler som gjør det lettere å oppdage deg, forteller Baksaas.

Det norske firmaet Yeti har allerede et system for ubemannet snørydding på flyplasser. Det systemet er i praksis forhåndsprogrammert, fordi man har full kontroll på miljø og omgivelser på en flyplass. I felt er det mye mer som må på plass for å bruke ubemannede kjøretøyer.

Vanskelig å være ubemannet i "bushen"

En av oppgavene Baksaas og kollegene jobber med å løse, er å få en ubemannet vogn til å kjøre på egenhånd fra A til B i terrenget, uten å være fjernstyrt eller følge et annet kjøretøy. Da må den lære å styre blant busker, kratt, store steiner og andre hindringer.

– Akkurat der er det en del forskning igjen. Det er nok ikke FFI som skal utvikle et slik komplett system. Sannsynligvis kommer det heller en avtapning av teknologien vi jobber med. For eksempel at noe av programvaren vi har laget brukes i andre produkter eller systemer, sier Baksaas.

Det er mange land og virksomheter som jobber med eksperimentelle varianter av ubemannet, militær transport.

– Til syvende og sist er det en industribedrift som må ta frem et slikt system. Vår rolle er å vise Forsvaret hva teknologien er i stand til, få dem til å eksperimentere og tenke på hva de kan bruke det til. Industri må finne robuste løsninger som kan fungere i praksis. 

Utviklingen innen sensorer og fusjon av sensordata har eksplodert de siste årene. Daniel Gusland er en av FFI-forskerne som jobber med å smelte informasjon fra en mange ulike sensorer sammen i ett bilde.

– Vi bruker ulike sensorer for å oppfatte ulike ting. Noen ganger kan ørene oppfatte noe øynene ikke ser. Slik er det i felt også. Jo flere sensorer vi har, jo mer informasjon kan vi hente inn. Men det betyr ikke nødvendigvis at vi får bedre oversikt over situasjonen jo flere sensorer vi har. En operatør klarer ikke å overvåke 100 sensorer, sier Gusland.

Derfor må informasjonen fra sensorene fusjoneres. FFI-forskerne bruker kunstig intelligens for å tolke og filtrere sensordata. For eksempel brukes bildegjenkjenningsalgoritmer til å kjenne igjen biler eller personer. Og de bruker sporingsalgoritmer slik at systemet klarer å følge bilen som er oppdaget.

Når tre ulike sensorer oppdager det samme kjøretøyet blir det litt komplisert. 

– Da vil vi at kjøretøyet skal dukke opp som én prikk i kartet, ikke tre. Men det er lettere sagt enn gjort å kombinere informasjonen når sensorene ser et objekt på forskjellige måter fra forskjellige vinkler og avstander. 

Dronejakt med våpenstasjon

Forskerne har fått systemet med sensorfusjon til å funke i gitte scenarier, men det kreves mye videreutvikling og testing sammen med Forsvaret for å få noe slikt til å fungere i operativt bruk.

– FFI kommer nok aldri til å utvikle et komplett system med sensorpakke og sensorfusjon. Det mest sannsynlige er at deler av vårt arbeid kan bli en del av andre systemer.

Deler av programvaren FFI-forskerne jobber med brukes allerede av Kongsberg i deres våpenstasjon for å oppdage og følge og skyte ned droner.

Forskerne skal jobbe videre med Forsvaret for å videreutvikle programmene.

– Det blir spennende å se hvordan Forsvaret vil ta i bruk sensordata og sensorfunksjon i sine taktikker. Det vil sannsynligvis ikke bli brukt på akkurat den måten vi tror, sier Gusland.

– Variantene som allerede finnes av slike sensorsystemer, er ofte nasjonalt utviklet og produsert. Dette er noe man ønsker å ha kontroll på selv, fordi ulike lands styrker operer forskjellig. Vi skal ikke finne opp hjulet på nytt, men vi skal jobbe med mønsteret i dekket for å få det til å passe norsk føre.

Forsvaret bruker allerede droner, men det er enkeltstående systemer som krever en eller flere operatører for hver eneste drone. Dataene dronen sender tilbake blir tolket manuelt.
Å få en dronesverm som styrer seg selv og løser oppgaver på egenhånd vil være et stort steg fremover. 

FFI-prosjektet som jobber med å forenkle styring og informasjonshåndtering fra dronesvermer har fått navnet Valkyrie. Forskerne har designet sin egen skreddersydde drone med lang flytid og fleksibel nyttelast. Det vil si at de kan bytte ut sensorer etter hva de vil ha svermen til å gjøre. 

I tiden som kommer skal droneforskerene reise rundt for å teste svermen sammen med soldater som øver. Noen ganger som en nøytral tredjepart for å teste systemet i operasjonsmiljøet, andre ganger som en del av et lag for å løse et oppdrag.

– Vi hopper på der vi får mulighet til å være med. Vi har allerede deltatt på noen øvelser og høstet erfaringer som gjorde at vi måtte endre på noen algoritmer i svermen, forklarer forsker Aleksander Simonsen.

– En ting er å teste svermen i kontrollerte former, som på LandX. Det er noe helt annet når du flyr i et større øvingsområde der du ikke har kontroll på alt som skjer på bakken og hva aktørene gjør.

– Å høste erfaringer fra flyving i realistiske situasjoner og få feedback fra dem som til slutt skal bruke teknologien er den beste metoden for å forme teknologien videre, mener Simonsen

Før Forsvaret kan ta i bruk dronesvermen, må brukergrensesnittet forenkles, slik at vanlige operatører kan bruke det. Dronen må testes mer i norske værforhold for å kartlegge systemets grenser og avdekke svake komponenter som må bytte ut. Og systemet og programvaren må tilpasses den bruken Forsvaret finner ut er mest fornuftig.

– Vår dronesverm er fortsatt et forskersystem som du må ha teknologer eller folk som kan programmere til å styre. Det er en krevende jobb å ta de siste stegen på teknologimodenhetsstigen, og få en dronesverm er klart for operativt bruk, sier Simonsen.