Gépi tanulással támogatott tengeri navigáció, hullámképek alapján

A tengeri navigáció módszerei és eszközei sokat változtak az idők folyamán. Kezdetben a tengerészek csillagászati megfigyelésekre és iránytűre támaszkodtak, melyeket a szextáns és a kronométer használata követett. Mára ezeket a technikákat felváltotta a radaros, illetve műholdas tájékozódás. A modern eszközök pontosságát azonban könnyen befolyásolhatják az időjárási körülmények, napkitörések, valamint különleges esetekben szünetelhet is a GPS jelek adása. Éppen ezért fontos a régi navigációs metódusok vizsgálata, a hajó tengeren való viselkedésének megértése érdekében.

Úgy tartják, hogy a Marshall-szigeteki őslakosok képesek voltak egyes szigetek között akár több száz kilométert is utazni biztonságosan, mindenféle segédeszköz nélkül. Tájékozódásuk alapja a hullámok szigetek körüli interferenciájának megfigyelése volt. Utazás közben a hajó mozgását „érezve” tudtak következtetni a környező szigetek jelenlétére, mely információt aztán felhasználták a tovább haladás irányának meghatározására.

Dolgozatomban az őslakosok intuitív tájékozódási stratégiájára keresek kvantitatív leírási módot. Áttekintem a szigetek körül kialakuló hullámképeket, valamint a hullámoknak egy haladó hajóra kifejtett hatását. Végeselem szimuláció eredményeit felhasználva meghatározom, hogyan változik a hajó gyorsulása az időben, ha egy szigettől adott távolságra, valamint a hullámokkal bizonyos szöget bezárva, adott sebességgel elhalad.

Az eredményeket gépi tanulás segítségével elemzem, melynek célja ismétlődő mintázatok felismerése a vizsgált gyorsulásokban. A felállított neurális háló modellt tesztesetekkel validálom, alkalmazhatóságának feltételeit bemutatom. A javasolt módszer felhasználható lehet valós időben a hajó szigethez képesti relatív pozíciójának meghatározására, valamint az észlelt gyorsulások alapján az útvonal optimalizálására (számottevő hulláminterferencia kikerülésére).

szerző

Hornung Péter
Gépészeti modellezés mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)

konzulens

Dr. Csernák Gábor
egyetemi docens, Műszaki Mechanikai Tanszék