Predictive Interfaces to Support Maritime Search and Rescue Operations with Drone Swarms

Alsen, Jonas Grann ; Nielsen, Rasmus Egholm ; Boisen, Magnus Tolderlund

4. term

Software, Master

2021

2021-06-08

140

This thesis continues a previous 9th‑semester project that developed an interface to coordinate multiple drones (UAVs) for maritime search and rescue (SAR). Because searching for people in the water by helicopter is slow and expensive, we explore an alternative in which a swarm of UAVs could reduce time and cost. We review existing interfaces and studies indicating that predictive features—tools that suggest likely search areas or next steps based on available data—can reduce operator workload and improve situational awareness. The field is still young, and there is a need to design and test interfaces that support emergency personnel. Our work centers on the interface design, combining information displays with predictive elements intended to assist an Operations Manager. We built a demo system to simulate various rescue scenarios and ran user studies with domain experts to evaluate the interface and its predictive features. Experts preferred having predictive elements to help draw the search area, but no single feature was clearly best and all require further refinement. Overall, experts responded positively to both the interface and the simulated scenarios, and their feedback highlights directions for future work. We conclude that further research on predictive elements for SAR interfaces is needed.

Denne afhandling bygger videre på et 9. semesters projekt, der udviklede et interface til at styre flere droner (UAV’er) i maritim eftersøgning og redning (SAR). Fordi eftersøgning af personer i vand med helikopter er langsom og dyr, undersøger vi et alternativ, hvor en sværm af droner kan reducere tid og omkostninger. Vi gennemgår eksisterende interfaces og forskning, som peger på, at forudsigende funktioner – altså værktøjer, der foreslår sandsynlige søgeområder eller næste skridt ud fra tilgængelige data – kan lette arbejdsbelastningen og styrke situationsbevidstheden. Feltet er stadig ungt, og der er behov for mere arbejde med at udvikle og afprøve interfaces, som kan støtte beredskabspersonale. Vores arbejde fokuserer på designet af et multidrone-interface med både informationsvisninger og forudsigende elementer, der kan støtte en operationsleder. Vi implementerede et demosystem til at simulere forskellige redningsscenarier og gennemførte brugerstudier med eksperter for at evaluere interfacet og de forudsigende funktioner. Eksperterne foretrak at have forudsigende funktioner til at hjælpe med at afgrænse søgeområdet, men ingen enkelt funktion var klart bedst, og der er plads til forbedringer. Overordnet var feedbacken positiv både til interfacet og de simulerede scenarier, og den pegede på relevante retninger for fremtidigt arbejde. Vi konkluderer, at der bør forskes videre i forudsigende funktioner til SAR‑interfaces.

[This apstract has been rewritten with the help of AI based on the project's original abstract]

HCI ; UAV ; drone ; predictive ; swarm ; interfaces ; SAR

Download PDF
View record in AAU Student Projects