Miehittämättömien ilma-alusten uudet reititysalgoritmit

Abstract

Miehittämättömien ilma-alusten kehityksessä on otettu viimeisen vuosikymmenen aikana suuria askeleita. Alun perin lähinnä sotilaskäytössä olleet miehittämättömät ilma-alukset ovat saavuttaneet myös siviilimarkkinat ja teknologia on nykyään lähes kenen tahansa saatavilla. Halvat ja tehokkaat pienoiskopterit ovat vallanneet markkina-alaa ja niillä on jo runsaasti käyttöä niin valokuvauksessa kuin tavarantoimituksissa. On odotettavissa, että alusmäärän kasvaessa syntyy lisää taloudellista painetta näiden alusten toiminnan automatisointiin. Tämän tutkielman tavoite on selvittää, minkälaista kehitystä lentoreittien algoritmisessa suunnittelussa on tapahtunut viimeisinä vuosina ja tarkastella uusia ratkaisuja, joita on tarjottu erilaisiin itsenäisestä lennosta nouseviin ongelmiin.

Tutkielmassa esitellään graafiteorian perinteisiä algoritmeja ja niiden käyttöä ilma-alusten reittien kontekstissa. Tutkielmassa perehdytään myös pintapuolisesti parviälyn optimointimenetelmiin. Tämän jälkeen tutkielmassa siirrytään käsittelemään viimeisen viiden vuoden aikana julkaistuja tutkimuksia, joissa on esitelty uusia algoritmeja ja ratkaisuja lentoreitin suunnitteluun. Ratkaisut hyödyntävät sekä graafialgoritmeja että parviälyn optimointimenetelmiä. Osa näistä ratkaisuista on reaaliajassa, aluksen omalla laskentateholla ajettavia algoritmeja, kuten hätälaskeutumiskäyttöön suunniteltu algoritmi. Osassa ratkaisuista on vaatimuksena ennen lentoa ulkoisella laskentateholla muodostettava näkyvyysgraafi tai sitä vastaava vapaan lentotilan määrittävä kartta, jonka pohjalta lentoreitin laskeminen voidaan suorittaa.

Tutkielman perusteella selvitettiin, että viime vuosina kehitetyt lentoreitin suunnittelualgoritmit tarjoavat aiempia nopeampia ja tehokkaampia ratkaisuja lentoreittien suunnitteluun. Tutkimustyön tuloksena reittejä on onnistuttu lyhentämään, erilaisia lentotehtäviä on saatu toteutettua tehokkaammin ja lentotehtävien energiankulutusta on onnistuttu vähentämään. On myös odotettavissa, että uusia algoritmeja tullaan näkemään tulevina vuosina ja että kehitys alalla jatkuu.