Tehtävä tuntemattomassa rakennuksessa? Pian tämä ei ole enää ongelma

Intact2016-projekti tutkii ja kehittää taktisia menetelmiä infrastruktuuriin. Työn tehtävänä on tehdä tarkkaa sisätilapaikannusta käyttäen erilaisia esimerkiksi liiviin asennettavia sensoreita.

Ulkoilmassa saa hyvää sijaintitietoa sateliittipaikannuksen avulla. Sisätiloissa paikannus täytyy tehdä muilla keinoin. Intact2016-projekti hakee tähän ongelmaan ratkaisua.

– Tavoitteenamme on laskea taistelijan liikkeistä tarkkaa paikkatietoa tuntemattomissa tiloissa, jolloin saisi myös muodostettua karttaa alueesta käyttämällä SLAM-tekniikkaa, jotta jälkeenpäin muut saavat tietoa minkälaisessa tilassa on oltu, projektin tutkimusvastaava Laura Ruotsalainen kertoo.

SLAM-teknologiassa algoritmit hyödyntävät sensoreista saatavaa informaatiota ja arvioivat taistelijan kulkuvälineen sijaintia ja kartoittavat ympäristöä

Projektin tulosten hyödyntäminen toimii monialaisesti. Menetelmät hyödyttävät ja soveltuvat etenkin taistelijoille kaupunkiolosuhteisiin, pelastus- ja poliisitoiminnalle sekä muihin viranomaistehtäviin, joissa on tarve mennä ennalta valmistelemattomiin tiloihin.

Yksi työn päämääristä on saada tarkkaa tunnistusta liikkumistavoista, muun muassa juoksemisesta, ryömimisestä ja makaamisesta. Paikantaminen ja liikkeentunnistus sensorimittauksia käyttämällä on haastavaa. Ratkaisuksi tarjotaan useamman sensorin mittaustulosten integrointia. Ruotsalaisen mukaan taistelijan päälle puettavat sensorit eivät anna absoluuttista paikkatietoa, vaan ne kertovat, kuinka paljon on liikuttu ja mihin suuntaan missäkin ajankohdassa.

– Liikkumistapa on tärkeä tieto komentokeskuksille. Se toimii myös paikannuksen tukena, kun paikannuksen laskentaa voidaan mukauttaa siihen, millä tavoin liikutaan. Liiketietoa voidaan käyttää myös paikka- ja karttatiedon esitysmuodon valinnassa. Jos tila on rauhallinen, voidaan antaa paljon informaatiota. Kun mennään kovempaa vauhtia, ohjeistus kohteelle muuttuu, hän pohtii.

Ruotsalainen näkee ongelmana sen, että puettaessa varusteita taistelijan päälle niiden tulee olla hyvin kevyitä, pieniä ja edullisia. Vaatimuksien täyttävien sensoreiden mittauksissa on virheitä, jotka tekevät lasketuista tuloksista huonoja. Näihin hankaluuksiin projektin työryhmä on etsinyt ratkaisuja.

– Olemme kehittäneet menetelmiä, joiden avulla voimme mahdollisimman pitkään saada riittävän hyvää tulosta. Virheitä mallinnetaan tilastollisesti. Sensoreilla on erilaisia virhelähteitä, jotka yhdistäessä korjaavat toisiaan, Ruotsalainen selittää.

Sensorikokoonpanoon kuuluvat kiihtyvyysmittari ja gyroskooppi, joilla lasketaan kuljettua matkaa ja suuntaa, niiden avulla voidaan selvittää sijainti. Työryhmälle tärkeänä tehtävänä on ollut myös korkeuden mittaaminen liikkeessä, joka on ollut etenkin puolustusvoimille tärkeä tieto. Lisäksi tietoa siirtymästä ja suunnasta saa olkapäähän asetettavalla GoPro-kameralla, joka antaa peräkkäisistä kuvista laskettua tietoa. Merkittävin osa korkeuden mittaamisessa on ilmapainetta mittaava barometri, joka toimii yhdessä ultraäänilaitteen kanssa. Työryhmän tekemien tutkimuksien perusteella tulosten tarkkuus on hyvä, kun ollaan yhdessä tilassa, jossa ei ole lämpötilan tai paineen muutoksia.

– Yhdistämme nämä kaikki ja käytämme siihen matemaattisia menetelmiä, tarkemmin partikkelisuodatinta, Ruotsalainen sanoo.

Kokonaisuutta testattiin Utissa taisteluliiveihin pukeutuneilla varusmiehillä. Tulokset olivat rauhallisessa kävelytahdissa kahden metrin tarkkuudella.

Projektin tutkimusryhmään kuuluu neljä tutkijaa ja ohjausryhmä, johon kuuluu edustaja muun muassa maavoimista, Puolustusvoimien tutkimuslaitokselta ja Savoxilta.

Tutkimuksen ja käyttöönoton välissä voi kulua useampi vuosi. Ruotsalaisen mukaan tiedemiehinä heidän tarkoituksensa on saada menetelmät toimivaan vaiheeseen, jonka jälkeen toivomuksena on saada jokin yritys tekemään niistä käytettäviä tuotteita.

Hankkeen on rahoittanut maanpuolustuksen tieteellinen neuvottelukunta Matine kolmeksi vuodeksi. Matine rahoittaa rohkeita ja innovatiivisia projekteja.

Ruotsalaisen mukaan tarkasta infrastruktuurittomasta paikannuksesta ollaan edelleen kaukana. Vaikka työ on haastavaa ja edelleen kehitysvaiheessa, tutkimus on vienyt sisätilan paikannusta täysin uudelle tasolle.

– Unelmamme on päästä sisätiloissa parin metrin paikannustarkkuuteen, jolloin tiedettäisiin tasan tarkkaan, missä huoneessa ja tilassa kuljetaan, Ruotsalainen tiivistää.