Med inspirasjon frå lekkasja etter «Deepwater Horizon»/Macondobrønnulukka i2010, er det foreslått og modellert eit nytt system for innfanging og oppsamlingav olje rett frå brønnhovudet ved lekkasje på store havdjup. Dette systemetbestår av eit stigerøyr som er senka frå eit farty ned på lekkasjestaden, med einoppsamlingskuppel i nedre enden. Systemet blir tetta ved å påføre eit lågare indretrykk i denne kuppelen enn det hydrostatiske havbotntrykket, slik at koplingamellom kuppelen og havbotnen blir hydrodynamisk foresgla.Denne modellen, som også innheld ein grov modell for heile brønnen, gjennomgårdatasimuleringar, kor han er diskretisert med karakteristikkmetoden.Alle simuleringane er i 1D, einfase. Det er lagt hovudvekt på oppstarten avsystemet. Som plattform for datasimuleringane er MATLAB nytta, og alle simuleringarer gjort på ei 64-bits bærbar datamaskin.Det viser seg at den vanskelegaste delen av oppstarten er tida frå strøyminga istigerøyret er stilleståande, til trykket i oppsamlingskuppelen synk under brønnhovudtrykket,slik at dei to systema blir eitt. Ei løysing på dette ser ut til å vereein sakte, liten, ikkjelineær senking av stigerøyrets topptrykk i to steg, først tilforsegling og samanslåing er oppnådd. Etter dette blir systemet meir medgjørleg,og kan enkelt påførast kva sluttrykk ein treng for å få oppsamlingskuppelen til åsetje seg i havbotnen.

Abstract Industrial control system (ICS) networks used to be isolated environments, typically separated by physical air gaps from the wider area networks. This situation has been changing and the change has brought with it new cybersecurity issues. The process has also exacerbated existing problems that were previously less exposed due to the systems’ relative isolation. This process of increasing connectivity between devices, systems and persons can be seen as part of a paradigm shift called the Internet of Things (IoT). This change is progressing and the industry actors need to take it into account when working to improve the cybersecurity of ICS environments and thus their reliability. Ensuring that proper security processes and mechanisms are being implemented and enforced on the ICS network level is an important part of the general security posture of any given industrial actor. Network security and the detection of intrusions and anomalies in the context of ICS networks are the main high-level research foci of this thesis. These issues are investigated through work on machine learning (ML) based anomaly detection (AD). Potentially suitable features, approaches and algorithms for implementing a network anomaly detection system for use in ICS environments are investigated. After investigating the challenges, different approaches and methods, a proof-ofconcept (PoC) was implemented. The PoC implementation is built on top of the Bro network security monitoring framework (Bro) for testing the selected approach and tools. In the PoC, a Self-Organizing Map (SOM) algorithm is implemented using Bro scripting language to demonstrate the feasibility of using Bro as a base system. The implemented approach also represents a minimal case of event-driven machine learning anomaly detection (EMLAD) concept conceived during the research. The contributions of this thesis are as follows: a set of potential features for use in machine learning anomaly detection, proof of the feasibility of the machine learning approach in ICS network setting, a concept for event-driven machine learning anomaly detection, a design and initial implementation of user configurable and extendable machine learning anomaly detection framework for ICS networks. / Tiivistelmä Kehittyneet yhteiskunnat käyttävät teollisuuslaitoksissaan ja infrastruktuuriensa operoinnissa monimuotoisia automaatiojärjestelmiä. Näiden automaatiojärjestelmien tieto- ja kyberturvallisuuden tila on hyvin vaihtelevaa. Laitokset ja niiden hyödyntämät järjestelmät voivat edustaa usean eri aikakauden tekniikkaa ja sisältää useiden eri aikakauden heikkouksia ja haavoittuvaisuuksia. Järjestelmät olivat aiemmin suhteellisen eristyksissä muista tietoverkoista kuin omista kommunikaatioväylistään. Tämä automaatiojärjestelmien eristyneisyyden heikkeneminen on luonut uuden joukon uhkia paljastamalla niiden kommunikaatiorajapintoja ympäröivälle maailmalle. Nämä verkkoympäristöt ovat kuitenkin edelleen verrattaen eristyneitä ja tätä ominaisuutta voidaan hyödyntää niiden valvonnassa. Tässä työssä esitetään tutkimustuloksia näiden verkkojen turvallisuuden valvomisesta erityisesti poikkeamien havainnoinnilla käyttäen hyväksi koneoppimismenetelmiä. Alkuvaiheen haasteiden ja erityispiirteiden tutkimuksen jälkeen työssä käytetään itsejärjestyvien karttojen (Self-Organizing Map, SOM) algoritmia esimerkkiratkaisun toteutuksessa uuden konseptin havainnollistamiseksi. Tämä uusi konsepti on tapahtumapohjainen koneoppiva poikkeamien havainnointi (Event-Driven Machine Learning Anomaly Detection, EMLAD). Työn kontribuutiot ovat seuraavat, kaikki teollisuusautomaatioverkkojen kontekstissa: ehdotus yhdeksi anomalioiden havainnoinnissa käytettävien ominaisuuksien ryhmäksi, koneoppivan poikkeamien havainnoinnin käyttökelpoisuuden toteaminen, laajennettava ja joustava esimerkkitoteutus uudesta EMLAD-konseptista toteutettuna Bro NSM työkalun ohjelmointikielellä.

Nell’attuale contesto, caratterizzato da un’elevata attenzione alla qualità e alla sicurezza degli alimenti e alle soluzioni tese a garantirli, l’implementazione di sistemi microelettronici per il controllo del prodotto attraverso supporti miniaturizzati e a basso costo può risultare un’opportunità strategica. Oggetto della ricerca di dottorato sono stati lo studio dell’utilizzo di sensori e strumentazione innovativi per la misurazione ed il controllo di parametri ambientali di conservazione di prodotti alimentari e per la loro identificazione mediante la tecnologia della radiofrequenza. Allo scopo è stato studiato il contesto in cui operano gli attori principali della filiera agroalimentare ed è stata sviluppata un’idea di etichetta progettata per essere in grado di emettere attivamente segnale di allarme in caso di necessità (etichetta RFID intelligente semi-passiva). Il prototipo di chip, realizzato in via sperimentale, è stato validato positivamente, sia come strumento di misura, sia in termini di prestazione nel caso studio del monitoraggio della conservazione di un prodotto alimentare in condizioni controllate di temperatura e radiazione luminosa. Le significative evidenze analitiche di reazioni di degradazione dello stato qualitativo del prodotto, quali analisi di pH e colore, raccolte durante il periodo di osservazione di 64 giorni, hanno trovato riscontro con le misure rilevate dal chip prototipo. I risultati invitano ad individuare un partner industriale, con il quale sperimentare l’applicazione della tecnologia proposta. / In the actual context, characterized by a high attention to quality and safety of foods and to the solutions designed to guarantee them, the implementation of microelectronic systems for the control of the product through miniaturized and low cost devices, can be a strategic opportunity. Subject of this PhD course were the study of the use of innovative sensors and instrumentation for the measurement and control of environmental parameters of preservation of food products and for their identification by means of radio frequency technology. With this aim, the context in which they operate the main actors in the food industry has been studied and has been developed an idea of label designed to be capable of emitting an active alarm signal in case of need (intelligent semi-passive RFID tag). The prototype chip, has been tested both as a measuring instrument, both in terms of performance in the case study of the monitoring of the preservation of a food product. The prototype has been validated positively for measures and reliability was confirmed in the study case of monitoring the quality conditions of cheese samples stored under controlled conditions of temperature and light exposure. The significant evidences of analytical degradation of the quality of the product, such as changes of pH and color, collected during the observation period of 64 days, reflected the measurements taken by the prototype chip. The results invite to find an industrial partner with whom to experience the application of the proposed technology.

Durant els darrers quaranta anys la geometria diferencial ha estat una eina fonamental per entendre la teoria de control òptim. Habitualment la millor estratègia per resoldre un problema és transformar-lo en un altre problema que sigui més tractable. El Principi del Màxim de Pontryagin proporciona al problema de control òptim d’una estructura Hamiltoniana. Les solucions del problema Hamiltonià que satisfan unes determinades propietats són candidates a ésser solucions del problema de control òptim. Aquestes corbes candidates reben el nom d’extremals. Per tant, el Principi del Màxim de Pontryagin aixeca el problema original a l’espai cotangent. En aquesta tesi desenvolupem una demostració completa i geomètrica del Principi del Màxim de Pontryagin. Investiguem cuidadosament els punts més delicats de la demostració, que per exemple inclouen les perturbacions del controls, l’aproximació lineal del conjunt de punts accessibles i la condició de separació. Entre totes les solucions d’un problema de control òptim, existeixen les corbes anormals. Aquestes corbes no depenen de la funció de cost que es vol minimitzar, sinó que només depenen de la geometria del sistema de control. En la literatura de control òptim, existeixen estudis sobre l’anormalitat, tot i que només per a sistemes lineals o afins en el controls i sobretot amb funcions de cost quadràtiques en els controls. Nosaltres descrivim un mètode geomètric nou per caracteritzar tots els diferents tipus d’extremals (no només les anormals) de problemes de control òptim genèrics. Aquest mètode s’obté com una adaptació d’un algoritme de lligadures presimplèctic. El nostre interès en les corbes anormals es degut a les corbes òptimes estrictament anormals, les quals també queden caracteritzades mitjançant l’algoritme descrit en aquesta tesi. Com aplicació del mètode mencionat, caracteritzem les extremals d’un problema de control òptim lliure, aquell on el domini de definició no està donat. En concret, els problemes de temps mínim són problemes de control òptim lliures. A més a més, som capaços de donar una corba extremal estrictament anormal aplicant el mètode descrit per a un sistema mecànic. Un cop la noció d’anormalitat ha estat estudiada en general, ens concentrem en l’estudi de l’anormalitat per a sistemes de control mecànics, perquè no existeixen resultats sobre l’existència de corbes òptimes estrictament anormals per a problemes de control òptim associats a aquests sistemes. En aquesta tesi es donen resultats sobre les extremals anormals quan la funció de cost és quadràtica en els controls o si el funcional a minimitzar és el temps. A més a més, la caracterització d’anormals en casos particulars és descrita mitjançant elements geomètrics com les formes quadràtiques vector valorades. Aquests elements geomètrics apareixen com a resultat d’aplicar el mètode descrit en aquesta tesi. També tractem un altre enfocament de l’estudi de l’anormalitat de sistemes de control mecànics, que consisteix a aprofitar l’equivalència que existeix entre els sistemes de control noholònoms i els sistemes de control cinemàtics. Provem l’equivalència entre els problemes de control òptim associats a ambdós sistemes de control i això permet establir relacions entre les corbes extremals del problema nonholònom i del cinemàtic. Aquestes relacions permeten donar un example d’una corba òptima estrictament anormal en un problema de temps mínim per a sistemes de control mecànics. Finalment, i deixant de banda per un moment l’anormalitat, donem una formulació geomètrica dels problemes de control òptim no autònoms mitjançant la formulació unificada de Skinner-Rusk. La formulació descrita en aquesta tesis és fins i tot aplicable a sistemes de control implícits que apareixen en un gran nombre de problemes de control òptim dins de l’àmbit de l’enginyeria, com per exemple els sistemes Lagrangians controlats i els sistemes descriptors. / Durante los últimos cuarenta años la geometría diferencial ha sido una herramienta para entender la teoría de control óptimo. Habitualmente la mejor estrategia para resolver un problema es transformarlo en otro problema que sea más tratable. El Principio del Máximo de Pontryagin dota al problema de control óptimo de una estructura Hamiltoniana. Las soluciones del problema Hamiltoniano que satisfagan determinadas propiedades son candidatas a ser soluciones del problema de control óptimo. Estas curvas candidatas se llaman extremales. Por lo tanto, el Principio del Máximo de Pontryagin levanta el problema original al espacio cotangente. En esta tesis doctoral, desarrollamos una demostración completa y geométrica del Principio del Máximo de Pontryagin. Investigamos minuciosamente los puntos delicados de la demostración, como son las perturbaciones de los controles, la aproximación lineal del conjunto de puntos alcanzables y la condición de separación. Entre todas las soluciones de un problema de control óptimo, existen las curvas anormales. Estas curvas no dependen de la función de coste que se quiere minimizar, sino que sólo dependen de la geometría del sistema de control. En la literatura de control óptimo existen estudios sobre la anormalidad, aunque sólo para sistemas lineales o afines en los controles y fundamentalmente con funciones de costes cuadráticas en los controles. Nosotros presentamos un método geométrico nuevo para caracterizar todos los distintos tipos de extremales (no sólo las anormales) de problemas de control óptimo genéricos. Este método es resultado de adaptar un algoritmo de ligaduras presimpléctico. Nuestro interés en las extremales anormales es debido a las curvas óptimas estrictamente anormales, las cuales también pueden ser caracterizadas mediante el algoritmo descrito en esta tesis. Como aplicación del método mencionado en el párrafo anterior, caracterizamos las extremales de un problema de control óptimo libre, aquél donde el dominio de definición de las curvas no está dado. En particular, los problemas de tiempo óptimo son problemas de control óptimo libre. Además, somos capaces de dar un ejemplo de una curva extremal estrictamente anormal aplicando el método descrito. Una vez la noción de anormalidad en general ha sido estudiada, nos centramos en el estudio de la anormalidad para sistemas de control mecánicos, ya que no existen resultados sobre la existencia de curvas óptimales estrictamente anormales para problemas de control óptimo asociados a estos sistemas. En esta tesis, se dan resultados sobre las extremales anormales cuando la función de coste es cuadrática en los controles o el funcional a minimizar es el tiempo. Además, la caracterización de las anormales en casos particulares es descrita por medio de elementos geométricos como las formas cuadráticas vector valoradas. Dichos elementos geométricos aparecen como consecuencia del método descrito para caracterizar las extremales. También se considera otro enfoque para el estudio de la anormalidad de sistemas de control mecánicos, que consiste en aprovechar la equivalencia que existe entre sistemas de control noholónomos y sistemas de control cinemáticos. Se prueba la equivalencia entre problemas de control óptimo asociados a ambos sistemas de control, lo que permite establecer relaciones entre las extremales del problema noholónomo y las extremales del problema cinemático. Estas relaciones permiten dar un ejemplo de una curva optimal estrictamente anormal en un problema de tiempo óptimo para sistemas de control mecánicos. Por último, olvidándonos por un momento de la anormalidad, se describe una formulación geométrica de los problemas de control óptimo no autónomos aprovechando la formulación unificada de Skinner-Rusk. Esta formulación es incluso válida para sistemas de control implícitos que aparecen en numerosos problemas de control óptimo de ámbito ingenieril, como por ejemplo, los sistemas Lagrangianos controlados y los sistemas descriptores. / For the last forty years, differential geometry has provided a means of understanding optimal control theory. Usually the best strategy to solve a difficult problem is to transform it into a different problem that can be dealt with more easily. Pontryagin's Maximum Principle provides the optimal control problem with a Hamiltonian structure. The solutions to the Hamiltonian problem, satisfying particular conditions, are candidates to be solutions to the optimal control problem. These candidates are called extremals. Thus, Pontryagin's Maximum Principle lifts the original problem to the cotangent bundle. In this thesis, we develop a complete geometric proof of Pontryagin's Maximum Principle. We investigate carefully the crucial points in the proof such as the perturbations of the controls, the linear approximation of the reachable set and the separation condition. Among all the solutions to an optimal control problem, there exist the abnormal curves. These do not depend on the cost function we want to minimize, but only on the geometry of the control system. Some work has been done in the study of abnormality, although only for control-linear and control-affine systems with mainly control-quadratic cost functions. Here we present a novel geometric method to characterize all the different kinds of extremals (not only the abnormal ones) in general optimal control problems. This method is an adaptation of the presymplectic constraint algorithm. Our interest in the abnormal curves is with the strict abnormal minimizers. These last minimizers can be characterized by the geometric algorithm presented in this thesis. As an application of the above-mentioned method, we characterize the extremals for the free optimal control problems that include, in particular, the time-optimal control problem. Moreover, an example of an strict abnormal extremal for a control-affine system is found using the geometric method. Furthermore, we focus on the description of abnormality for optimal control problems for mechanical control systems, because no results about the existence of strict abnormal minimizers are known for these problems. Results about the abnormal extremals are given when the cost function is control-quadratic or the time must be minimized. In this dissertation, the abnormality is characterized in particular cases through geometric constructions such as vectorvalued quadratic forms that appear as a result of applying the previous geometric procedure. The optimal control problems for mechanical control systems are also tackled taking advantage of the equivalence between nonholonomic control systems and kinematic control systems. In this thesis, it is found an equivalence between time-optimal control problems for both control systems. The results allow us to give an example of a local strict abnormal minimizer in a time-optimal control problem for a mechanical control system. Finally, setting aside the abnormality, the non-autonomous optimal control problem is described geometrically using the Skinner-Rusk unified formalism. This approach is valid for implicit control systems that arise in optimal control problems for the controlled Lagrangian systems and for descriptor systems. Both systems are common in engineering problems.

Når en mobil robot begir seg ut i et dynamisk miljø for å utføre enoppgave er det mye den må ta hensyn til. Ikke bare må roboten holderede på hvor den er og hvor den skal, den må også sørge for at kinematiske,dynamiske og oppgavebestemte begrensninger overholdes. Endaviktigere er det at roboten ikke uforvarende støter borti mennesker, dyreller gjenstander som befinner seg i området. Denne rapporten presentereret design og en implementasjon av et algoritmesystem som skalhåndtere utfordringene en slik robot står overfor. Systemet er basertpå det elastiske veikartet utformet av Yang og Brock [23], som er ennyskapende og effektiv tilnærming til problemet bevegelsesplanlegging.Systemet presenteres i sammenheng med en bred oversikt overlitteratur og teori som behandler planleggingstemaet, med fokus påsamplings- og tilbakekoblingsbasert planleggingsmetodikk.Det implementerte algoritmesystemet demonstreres og analyseresgjennom en rekke simulerte testscenarioer. Resultatet er et utvidbartog fremtidsrettet planleggingssystem som kan planlegge og utføre enbevegelse mellom en start- og målposisjon, og kan i sanntid håndtereendringer i robotens omgivelser.

<p>Dynamiken för en starkt accelerande robot har modellerats. Modellen linjäriseras så att roboten beskrivs som ett linjärt tidsvariabelt system. Denna representation beskriver roboten väl då robotens anblåsningsvinkel, vilket är vinkeln mellan robotkroppen och robotens hastighet, är liten. Eftersom det ej är möjligt att mäta alla robotens tillstånd har en observatör tagits fram i form av ett Kalmanfilter. Problematik vid framtagandet av observatören diskuteras i rapporten. Den linjära tidsvariabla modellen har använts till att ta fram två regulatorer. En LQ-regulator och en H_∞-regulator. Hur dessa tas fram och vilka problem som finns diskuteras i rapporten. För att kunna se fördelar och nackdelar beträffande prestanda och robusthet har en mängd tester gjort. Testerna visar på olika fördelar hos de olika reglersystemen. Till exempel är det lättare att få bra prestanda med LQ-regulatorn än H_∞-regulatorn om systemet som styrs stämmer bra överens med systemet som använts vid reglerdesignen. H_∞-regulatorn har bättre förmåga att anpassa sig till modellförändringar givet att observatören gör bra skattningar. Det är dock svårt att utnämna en generell vinnare.</p>

Dynamiken för en starkt accelerande robot har modellerats. Modellen linjäriseras så att roboten beskrivs som ett linjärt tidsvariabelt system. Denna representation beskriver roboten väl då robotens anblåsningsvinkel, vilket är vinkeln mellan robotkroppen och robotens hastighet, är liten. Eftersom det ej är möjligt att mäta alla robotens tillstånd har en observatör tagits fram i form av ett Kalmanfilter. Problematik vid framtagandet av observatören diskuteras i rapporten. Den linjära tidsvariabla modellen har använts till att ta fram två regulatorer. En LQ-regulator och en H∞-regulator. Hur dessa tas fram och vilka problem som finns diskuteras i rapporten. För att kunna se fördelar och nackdelar beträffande prestanda och robusthet har en mängd tester gjort. Testerna visar på olika fördelar hos de olika reglersystemen. Till exempel är det lättare att få bra prestanda med LQ-regulatorn än H∞-regulatorn om systemet som styrs stämmer bra överens med systemet som använts vid reglerdesignen. H∞-regulatorn har bättre förmåga att anpassa sig till modellförändringar givet att observatören gör bra skattningar. Det är dock svårt att utnämna en generell vinnare.

<p>Denne masteroppgaven omhandler videreutvikling av en fjernstyrt LEGO robot ved Institutt for Teknisk Kybernetikk. Roboten har tidligere gjennomgått flere utviklingssteg via prosjekter og diplom/masteroppgaver ved instituttet. Utgangspunktet for oppgaven er en robot bygget av Lego som kan fjernstyres trådløst fra PC. Roboten hadde innebygd et posisjoneringssystem og sensor for måling av avstand til omgivelsene. På PC siden ble MATLAB med tilhørende kartleggings- og navigasjonsalgoritmer brukt for å produsere kart over omgivelsene mens roboten kjørte, såkalt SLAM (Simultaneous Location And Mapping). Roboten kunne derfor under visse betingelser autonomt navigere i ukjente omgivelser. Mer konkret baserte kartbyggingen seg på å utvinne et linjebasert kart der alle objekter i robotens miljø ble redusert til linjer. Derav ble det vanskelig å produsere for eksempel runde objekter i kartet. Andre begrensinger var at posisjoneringssystemet besto kun av en dead-reckoning metode som gjorde at posisjonen til roboten etter hvert som den kjørte ble beheftet med usikkerhet som etter hvert ville gå mot uendelig. I tilegg var det svakheter i programmet når det gjaldt navigeringsstrategier i ukjente områder. I denne oppgaven gjøres det programutvikling i MATLAB for å bedre navigasjons- og kartleggingsegenskapene. Systemet baserer seg på at roboten skal kartlegge og navigere i sanntid. Det er implementert algoritmer som gjør det mulig å motta sensordata og behandle disse mens roboten kjører. Dataene presenteres grafisk i et utvidet brukergrensesnitt der både linjesegmenter og punkter tegnes i samme kart. Slik kan objekter med ulik geometrisk form representeres på en bedre måte enn før. Den innebygde simulatoren er utvidet med flere relevante labyrinter og funksjonalitet. Fra tidligere arbeid var det implementert en veggfølgingsalgoritme laget for å navigere i en linjekart. I denne oppgaven har den eksisterende veggfølgingsalgoritme blitt tilpasset til å håndtere et kombinert linje- og punktbasert kart. En ny metode for å detektere ukjente områder er laget og brukes i navigeringen. Det er foretatt en studie av en ny navigasjonsstrategi som baserer seg på et action-selected prinsipp der navigasjonsstrategier blir valgt på bakgrunn av prioriteter. Det er innført en ladestasjon som roboten kan starte og returnere til. Hensikten er å gjøre roboten mer autonom ved at den kan få ladet batteripakkene uten menneskelig påvirkning. Posisjonsestimatet til roboten kan også forbedres ved at den kan returnere til et fast punkt. Et tilpasset EKF (extended kalman filter) muliggjør oppdatering av posisjon. Tester viser at de utviklete algoritmer for kartlegging og navigering isolert fungerer tilfredsstillende. Likevel kan det ikke konkluderes med at kartleggingen har blitt mye bedre. Posisjonsestimatet er den avgjørende faktoren som begrensninger systemet. Videre arbeid er foreslått til å være forbedring av posisjonsestimatet til roboten. Dette kan gjøres ved endringer i hardware og software, samt å bruke kamera for regulering av robotposisjon. Når posisjoneringen har blitt bedre kan det være aktuelt å se på kartlegging i tre dimensjoner. Det er i rapporten henvist til artikler som beskriver en utvidelse til 3D-SLAM. En annen retning å bevege seg i er å se på samhandlede roboter, der to eller flere LEGO-roboter samarbeider om kartleggigen.</p>

Denne masteroppgaven omhandler videreutvikling av en fjernstyrt LEGO robot ved Institutt for Teknisk Kybernetikk. Roboten har tidligere gjennomgått flere utviklingssteg via prosjekter og diplom/masteroppgaver ved instituttet. Utgangspunktet for oppgaven er en robot bygget av Lego som kan fjernstyres trådløst fra PC. Roboten hadde innebygd et posisjoneringssystem og sensor for måling av avstand til omgivelsene. På PC siden ble MATLAB med tilhørende kartleggings- og navigasjonsalgoritmer brukt for å produsere kart over omgivelsene mens roboten kjørte, såkalt SLAM (Simultaneous Location And Mapping). Roboten kunne derfor under visse betingelser autonomt navigere i ukjente omgivelser. Mer konkret baserte kartbyggingen seg på å utvinne et linjebasert kart der alle objekter i robotens miljø ble redusert til linjer. Derav ble det vanskelig å produsere for eksempel runde objekter i kartet. Andre begrensinger var at posisjoneringssystemet besto kun av en dead-reckoning metode som gjorde at posisjonen til roboten etter hvert som den kjørte ble beheftet med usikkerhet som etter hvert ville gå mot uendelig. I tilegg var det svakheter i programmet når det gjaldt navigeringsstrategier i ukjente områder. I denne oppgaven gjøres det programutvikling i MATLAB for å bedre navigasjons- og kartleggingsegenskapene. Systemet baserer seg på at roboten skal kartlegge og navigere i sanntid. Det er implementert algoritmer som gjør det mulig å motta sensordata og behandle disse mens roboten kjører. Dataene presenteres grafisk i et utvidet brukergrensesnitt der både linjesegmenter og punkter tegnes i samme kart. Slik kan objekter med ulik geometrisk form representeres på en bedre måte enn før. Den innebygde simulatoren er utvidet med flere relevante labyrinter og funksjonalitet. Fra tidligere arbeid var det implementert en veggfølgingsalgoritme laget for å navigere i en linjekart. I denne oppgaven har den eksisterende veggfølgingsalgoritme blitt tilpasset til å håndtere et kombinert linje- og punktbasert kart. En ny metode for å detektere ukjente områder er laget og brukes i navigeringen. Det er foretatt en studie av en ny navigasjonsstrategi som baserer seg på et action-selected prinsipp der navigasjonsstrategier blir valgt på bakgrunn av prioriteter. Det er innført en ladestasjon som roboten kan starte og returnere til. Hensikten er å gjøre roboten mer autonom ved at den kan få ladet batteripakkene uten menneskelig påvirkning. Posisjonsestimatet til roboten kan også forbedres ved at den kan returnere til et fast punkt. Et tilpasset EKF (extended kalman filter) muliggjør oppdatering av posisjon. Tester viser at de utviklete algoritmer for kartlegging og navigering isolert fungerer tilfredsstillende. Likevel kan det ikke konkluderes med at kartleggingen har blitt mye bedre. Posisjonsestimatet er den avgjørende faktoren som begrensninger systemet. Videre arbeid er foreslått til å være forbedring av posisjonsestimatet til roboten. Dette kan gjøres ved endringer i hardware og software, samt å bruke kamera for regulering av robotposisjon. Når posisjoneringen har blitt bedre kan det være aktuelt å se på kartlegging i tre dimensjoner. Det er i rapporten henvist til artikler som beskriver en utvidelse til 3D-SLAM. En annen retning å bevege seg i er å se på samhandlede roboter, der to eller flere LEGO-roboter samarbeider om kartleggigen.

Ett allt vanligare fenomen är att civila samhällsaktörer använder drönare i arbetet. En av dem är Polismyndigheten vars förmåga benämns UAS, en akronym för Unmanned Aircraft System. UAS används bland annat för ledning av operativa insatser. Syftet med studien var att undersöka hur användningen av UAS påverkar polisens ledning av insatser. Den polisiära UAS-användningen har för avsikt att höja polisens ledningsförmåga. Enligt tidigare forskning kan detta normativa påstående tolkas som ett designförslag. Med denna utgångspunkt undersökte studien empiriskt hur UAS-användningen påverkar polisens möjligheter att nå önskade effekter av insatser. Undersökningen genomfördes med stöd av Brehmers (2013) designlogik bestående av fem analysnivåer. Designlogiken applicerades på primärt på ledningssystemet i relation till insatssystemet.  Empirin utgjordes av sju individuella och semistrukturerade intervjuer. Intervjuerna analyserades med deduktiv tematisk analys. Resultaten visar att det finns effekthöjande faktorer, effekthämmande faktorer och effektsänkande (risk)faktorer gällande polisens UASanvändning vid insatsledning. Studiens slutsats är att det är hur relationen mellan dessa faktorer ser ut vid varje unik insats som påverkar vilken betydelse UAS-användningen får för ledningsförmågan, och därmed också vilka effekter som kan uppnås med insatsen som helhet. Det finns därmed en riktighet, men inte en garanti, i påståendet att UAS-användning genererar ökad ledningsförmåga vid ledning av operativa insatser. Att UAS-användningen höjer ledningsförmågan förutsätter att omständigheterna är gynnsamma/hanterbara och att de effektsänkande (risk)faktorerna kan undvikas/hanteras. / An increasingly common phenomenon is that civil society actors utilizes drones in work-related situations. Amongst them is the Swedish Police Authority, whose capability entitles UAS, an acronym for Unmanned Aircraft System. One way in which the Swedish police uses UAS is for command and control (C2) of operations. The purpose of the study was to investigate how the UAS-usage affects the management of C2 operations. Through UAS-usage, the Swedish police intends at increasing the police's C2 ability. According to previous research, this normative statement could be interpreted as a design proposal. Following this, the study investigated empirically how the UAS-usage affects the police's ability to achieve desired effects of C2 operations. To conduct the research, the study used Brehmer's (2013) design logic consisting of five levels of analysis. The design logic was applied primarily to the C2-system in relation to the mission respondent system.  The empirics consisted of seven semi-structured interviews, which all took place individually. The interviews were analyzed with deductive thematic analysis. Results are showing that UAS-usage in C2 operations has effect-enhancing factors, effect-inhibiting factors and effect-reducing (risk) factors. The study states that the relationship between these factors in each unique C2 operation affects how UAS-usage influences the C2 ability, and hence which effects the operation as a whole produces. There is thus an accuracy, but not a guarantee, in the claim that UAS-usage generates increased C2 ability. The achievement of increased C2 ability through UAS-usage is dependent on favorable/manageable circumstances and the fact that the effect-reducing (risk) factors can be avoided/managed.