ROS2-Arkkitehtuuri miehittämättömille pinta-aluksille
Saarela, Jaakko (2025)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2025111928623
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2025111928623
Tiivistelmä
Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli suunnitella Robot Operating System 2 (ROS2) -pohjainen järjestelmäarkkitehtuuri, joka tukee Turun ammattikorkeakoulun miehittämättömien pinta-alusten etähallintaa ja autonomisia toimintoja. Työ toteutettiin Autonomous and Intelligent Systems -tutkimusryhmän toimeksiannosta, ja se keskittyi arkkitehtuurisuunnitteluun ilman varsinaista järjestelmätoteutusta, joka jää jatkotyön aiheeksi.
Suunnittelutyössä hyödynnettiin ROS2-kehyksen tarjoamia hajautetun järjestelmän mahdollisuuksia sekä olemassa olevia standardeja ja tietoturvakäytäntöjä. Työssä analysoitiin nykyiset alukset (eM/S Salama ja Kipinä1) ja etähallintakeskus sekä näiden järjestelmärakenteet. Lisäksi tarkasteltiin erilaisia järjestelmäarkkitehtuurimalleja, ROS2:n keskeisiä komponentteja ja hajautetun järjestelmän tietoturvaratkaisuja.
Työn tuloksena syntyi kattava järjestelmäarkkitehtuurisuunnitelma, joka määrittelee järjestelmän keskeiset komponentit, vastuut, viestinvälityksen, tietoturvallisuuden sekä integraatiopisteet nykyiseen infrastruktuuriin. Suunnitelma toimii perustana jatkokehitykselle ja toteutukselle. Ratkaisun arvioitiin tukevan järjestelmän skaalautuvuutta, tietoturvaa ja modulaarisuutta.
Työ osoittaa, että ROS2 soveltuu erinomaisesti miehittämättömien pinta-alusten järjestelmäalustaksi ja luo pohjan tulevalle toteutukselle ja testaukselle. The objective of this Master’s thesis was to design a system architecture based on the Robot Operating System 2 (ROS2) framework to support the remote operation and autonomous functions of Turku University of Applied Sciences’ unmanned surface vessels. The thesis was commissioned by the Autonomous and Intelligent Systems research group and focused on architecture design. The actual implementation and testing are left for future work.
The work examined the existing vessels (eM/S Salama and Kipinä1) and the Remote Operation Center infrastructure. The work also examined different system architecture models and analysed ROS2’s key components and finally studied cybersecurity solutions for distributed systems. The design utilised ROS2’s capabilities for modular, scalable and real-time communication, as well as industry security standards.
The result of the work is a comprehensive system architecture plan that defines the core components, responsibilities, communication models, cybersecurity measures and integration points for the existing infrastructure. The plan provides a foundation for the implementation phase. The study concludes that ROS2 is well-suited as a system platform for unmanned surface vessels, supporting scalability, modularity and security for future autonomous maritime operations.
Suunnittelutyössä hyödynnettiin ROS2-kehyksen tarjoamia hajautetun järjestelmän mahdollisuuksia sekä olemassa olevia standardeja ja tietoturvakäytäntöjä. Työssä analysoitiin nykyiset alukset (eM/S Salama ja Kipinä1) ja etähallintakeskus sekä näiden järjestelmärakenteet. Lisäksi tarkasteltiin erilaisia järjestelmäarkkitehtuurimalleja, ROS2:n keskeisiä komponentteja ja hajautetun järjestelmän tietoturvaratkaisuja.
Työn tuloksena syntyi kattava järjestelmäarkkitehtuurisuunnitelma, joka määrittelee järjestelmän keskeiset komponentit, vastuut, viestinvälityksen, tietoturvallisuuden sekä integraatiopisteet nykyiseen infrastruktuuriin. Suunnitelma toimii perustana jatkokehitykselle ja toteutukselle. Ratkaisun arvioitiin tukevan järjestelmän skaalautuvuutta, tietoturvaa ja modulaarisuutta.
Työ osoittaa, että ROS2 soveltuu erinomaisesti miehittämättömien pinta-alusten järjestelmäalustaksi ja luo pohjan tulevalle toteutukselle ja testaukselle.
The work examined the existing vessels (eM/S Salama and Kipinä1) and the Remote Operation Center infrastructure. The work also examined different system architecture models and analysed ROS2’s key components and finally studied cybersecurity solutions for distributed systems. The design utilised ROS2’s capabilities for modular, scalable and real-time communication, as well as industry security standards.
The result of the work is a comprehensive system architecture plan that defines the core components, responsibilities, communication models, cybersecurity measures and integration points for the existing infrastructure. The plan provides a foundation for the implementation phase. The study concludes that ROS2 is well-suited as a system platform for unmanned surface vessels, supporting scalability, modularity and security for future autonomous maritime operations.