Coen Heil
SM Cristian Schrik/ SM Hille Hillinga/John van Helvert
Software vormt intelligente schakel tussen onafhankelijke apparaten
Tijdens een demonstratie zoeken 2 drones het water af. Een camera vindt een drenkeling. Na bevestiging krijgt een onbemande boot opdracht naar de locatie te varen. De drone hoeft niet te weten hoe het vaartuig werkt en andersom. Desondanks functioneren beide systemen gezamenlijk. Achter die ogenschijnlijk eenvoudige samenwerking schuilt een complexe digitale keten.
In de werkruimte van de techneuten van Gateway Encoding and Network Interface Unmanned Systems (GENIUS) hangt een drone boven de hoofden van systeemarchitect en teamleider Bram en softwareontwikkelaar Dennis. Het toestel kan zelfstandig opstijgen, vliegen en landen. Maar daarmee is het nog geen onderdeel van een groter netwerk.
“Wij waren in de beginperiode eigenlijk alleen maar bezig met domme drones”, vertelt Bram. Daarmee bedoelt hij onbemande luchtvaartuigen die niet zelf kunnen beslissen en niet beschikken over kunstmatige intelligentie (AI). Fabrikanten leveren volgens hem vooral goede frames en systemen die hun eigen taak uitvoeren. “Maar niet het systeem om ze aan elkaar te koppelen.”
Technische uitdaging
Precies daar komt GENIUS in beeld. De software vormt een extra laag tussen het platform en de rest van het systeem. Camerabeelden, besturing, algoritmes en sensoren kunnen daardoor samenwerken. “Ons voornemen is om de ‘domme’ drone aan te vullen met algoritmes en deze aaneen te knopen via GENIUS”, legt Bram uit.
Aan die ogenschijnlijk eenvoudige koppeling ging een technische uitdaging vooraf. Iedere drone spreekt namelijk zijn eigen taal, heeft zijn eigen flight controller (vluchtregelaar) en daarmee zijn eigen manier van communiceren. GENIUS haalt die complexiteit zoveel mogelijk weg bij de systemen die de drone moeten aansturen. In plaats van dat elk systeem opnieuw moet leren communiceren met ieder type drone, fungeert GENIUS als een universele vertaler.
Voor Bram en zijn collega’s is het prettig dat het hele productieproces zich afspeelt in Nederland. “Je kunt snel schakelen.”
IDUS en ICTUS
Intelligent Distributed Uncrewed Systems (IDUS) verbindt het commandocentrum met een netwerk van autonome systemen. Binnen dat netwerk speelt ICTUS, ontwikkeld door TNO, een belangrijke rol.
Het coördineert de verschillende systemen en verdeelt de taken om het doel van de missie te bereiken. Daarmee fungeert ICTUS als het brein van de operatie.
Eén module, één taak
Voor iedere nieuwe drone bouwt het duo een module die GENIUS laat praten met de specifieke flight controller. Eerst gaat het om de basis, zoals veilig vliegen van A naar B. Daarna volgen functies als automatisch opstijgen en landen. “Zo bouwen we dat heel modulair op”, schetst Dennis. “Om zo te zorgen dat eigenlijk een hele IDUS-taak, of in ieder geval een taak binnen Defensie, goed kan worden uitgevoerd.”
Die aanpak geldt ook voor camera’s en andere sensoren. Platform en sensor hoeven daardoor niet als één vast pakket te worden aangeschaft. “Je hoeft niet meer een totaalpakket te kopen”, merkt de softwareontwikkelaar op. “We kunnen gewoon zeggen: we hebben momenteel deze drone, we hebben deze camera en die hangen we eronder. En dan werkt het, want GENIUS lost het op.” Daardoor kan relatief eenvoudig een andere drone, camera of computer worden toegevoegd. De gebruiker wordt zo minder afhankelijk van één fabrikant.
Een nieuwe drone moet eerst veilig van A naar B kunnen vliegen.
Snelweg voor informatie
Ook de verbinding zelf mag geen blokkade vormen. Verschillende platformen gebruiken verschillende radio’s. Voor GENIUS moeten die verschillen zo veel mogelijk onder de motorkap blijven. Bram vergelijkt de communicatie met een snelweg. “Je hebt een snelweg nodig om van A naar B te gaan met je verkeer, zoals communicatieverkeer.”
De radio zorgt voor die verbinding, maar GENIUS wil niet afhankelijk zijn van één merk of type. “Je wil zo onafhankelijk mogelijk blijven van jouw hardware- en softwarecomponenten.” Zo moet een nieuwe camera of radio niet meteen een langdurig softwaretraject veroorzaken.
“Je wil zo onafhankelijk mogelijk blijven van jouw hardware- en softwarecomponenten", leggen de mannen uit.
Netwerk boven, op en onder water
GENIUS beperkt zich niet tot vliegende systemen. “We creëren eigenlijk één groot netwerk waarin alle systemen met elkaar praten”, onderstreept Dennis. “We hebben één generieke interface (koppeling) die wij naar buiten brengen.” Een drone en een onbemand bootje kunnen daardoor op dezelfde manier worden aangestuurd. Onder water wordt het ingewikkelder. “Dat is een probleem dat we nog niet echt hebben opgelost”, beaamt Bram. Onderwatercommunicatie vormt technisch een ander domein dan communicatie in de lucht of op het water.
Toch ziet het team ook daar mogelijkheden. De softwareontwikkelaar ziet zelfs een belangrijke rol voor het onderwatersysteem. Het kan gegevens eerst zelf verwerken en alleen relevante waarnemingen doorgeven zodra er weer verbinding is. Een vliegende drone kan daarbij mogelijk als schakel fungeren tussen het onderwatersysteem en de oppervlakte.
2 onbemande systemen staan achter elkaar op de startbaan, klaar voor een testvlucht.
GENIUS praat met platform, ICTUS met missie
Daarmee wordt ook de taakverdeling tussen GENIUS en ICTUS duidelijk. GENIUS richt zich op het afzonderlijke platform. ICTUS kijkt naar de missie als geheel. “Wij zijn heel goed op een platform”, zegt Dennis. GENIUS levert informatie over wat een systeem kan, welke sensoren eraan hangen en welke mogelijkheden het heeft. ICTUS gebruikt die informatie om te bepalen welk systeem welke taak krijgt.
Bram geeft een voorbeeld: 2 drones zoeken met camera’s naar een drenkeling. Zodra een van de drones de persoon ontdekt, stuurt ICTUS een bootje naar de locatie. Dat beschikt over de juiste mogelijkheden om de drenkeling uit het water te halen. Ook bij een storing komt die taakverdeling van pas. GENIUS signaleert wanneer een systeem niet meer reageert. ICTUS kan vervolgens een ander systeem inzetten.
Het ontwikkelteam dat zich bezighoudt met GENIUS.
Intuïtief als Flitsmeister
Voor het duo begint vergaande autonomie bij een betrouwbare basis. “Hoog autonoom is zeker de toekomst, maar vandaag de dag draait het om Command & Control.” Eén persoon moet meerdere systemen kunnen aansturen, zonder een ingewikkelde opleiding. “Het scherm moet gewoon gebruiksvriendelijk zijn”, betoogt Bram. “Uiteindelijk moet het zo intuïtief werken als Flitsmeister.”
Tijdens een demonstratie kreeg een aantal militairen 4 systemen tegelijk onder hun hoede. Toen degene die de bediening zou uitvoeren onverwachts niet beschikbaar was, nam een andere militair het over. Na een korte uitleg ging hij aan de slag; de operatie verliep soepel. “De doelstelling is dat het toestel kan worden bediend door ‘Jan Kaas’”, geeft Bram aan.
Eerst kruipen, dan de rest
Daarmee ontstaat volgens hem een logische route naar meer autonomie. Eerst moeten de systemen zelf goed functioneren. Daarna kunnen ze als één geheel samenwerken. Pas daarna volgt de volgende stap: steeds meer taken zelfstandig uitvoeren. “Je moet eerst kruipen”, vervolgt hij, “en op een gegeven moment leer je rennen, vliegen, springen; dat is het hoog autonome gedeelte.”
Dennis ziet GENIUS als de noodzakelijke basis daarvoor. “Het hoog autonome is heel leuk, maar het begint nergens zonder GENIUS.” De slimme drone is daarmee uiteindelijk niet één toestel, maar een netwerk van systemen die elkaar begrijpen. GENIUS is de digitale laag die ze verbindt.