Ένα δίκτυο AUV SmallSat

Φωτογραφία: Schmidt Ocean Institute

Φωτογραφία: Schmidt Ocean Institute

Προσθήκη βάθους: το πλήρες φάσμα των ωκεανών. Εικονογράφηση ευγενική προσφορά Καθηγητής Kanna Rajan

Προσθήκη βάθους: το πλήρες φάσμα των ωκεανών. Εικονογράφηση ευγενική προσφορά Καθηγητής Kanna Rajan

Αλλαγή του κόσμου AUV: Το όραμα SmallSat της NTNU περιλαμβάνει την υπερφασματική ανίχνευση της επιφάνειας των ωκεανών, την οπτικοποίηση αυτού για τον έλεγχο εδάφους και τη δρομολόγηση των δικτυωμένων AUVs. Εικόνα: NTNU

Previous Next

Υπάρχουν περισσότερα σε ένα παγκόσμιο δίκτυο από τους δορυφορικούς συνδέσμους και παρόλα αυτά οι εμπειρογνώμονες απομακρυσμένης επιχείρησης που συνδέονται με το sat μπορούν να κερδίσουν τεράστια επιστημονικά και τεχνολογικά οφέλη στον κόσμο. Αυτό είναι που συμβαίνει στο παρασκήνιο - ένα μικρό δίκτυο από τους καλύτερους επιστήμονες από όλο τον κόσμο ενορχηστρώνει τις επικοινωνίες και τη ρομποτική που θα δώσουν πρωτοποριακό επίτευγμα στη δικτυακή χρήση αυτόνομων υποβρύχιων οχημάτων ή AUVs.

Εάν επικοινωνήσετε με τον καθηγητή Kanna Rajan, όπως και εμείς, θα σας πω ότι δεν είναι ο πρώτος ερευνητής του κόσμου, αλλά προγραμματίζει τουλάχιστον δύο αποστολές του Άρη και συμβουλεύει ένα διατλαντικό δίκτυο επιστημόνων για τη χρήση των AUVs και των δορυφόρων. Ο καθηγητής Rajan προτείνει ο γκουρού του δικτύου AUV, ο καθηγητής João Tasso De Figueiredo Borges De Sousa του Πανεπιστημίου του Πόρτο, είναι ο άνθρωπος που σκέφτεστε αν σκέπτεστε τι είναι δυνατό στον κόσμο των AUVs. Ο Δρ. Rajan συνδέεται με το Πόρτο στην Πορτογαλία και αναφέρει εκτενώς (περίπου 50 φορές) μια δήλωση οράματος που έγραψε το νορβηγικό πανεπιστήμιο NTNU σχετικά με τη προγραμματισμένη χρήση μικρών δορυφόρων ή SmallSats για τον έλεγχο των AUVs. Οι μεταδιδακτορικοί, μεταδιδακτορικοί και μεταπτυχιακοί φοιτητές του NTNU πλησιάζουν την ημέρα εκτόξευσης του SmallSat, μετά την οποία τα AUVs της Βόρειας Θάλασσας θα έχουν κάνει ένα βήμα προς τη δυνατότητα να μεταδίδουν δεδομένα σε επιστήμονες σε παραθαλάσσια περιοχή για μεγάλα χρονικά διαστήματα. Τόσο τα SmallSats όσο και τα AUVs θα έχουν υπερψεκαστικές κάμερες ικανές να ανιχνεύουν χημικές ουσίες, μέταλλα, πλαγκτόν ή να πραγματοποιούν εργασίες έρευνας.

Ο καθηγητής Rajan με έδρα την Καλιφόρνια είναι ανώτερος επιστήμονας γνωστός για το σχεδιασμό, την εκτέλεση και τη δημιουργία αυτόνομων συστημάτων και ρομποτικής στο ερευνητικό κέντρο Ames της NASA. Ο καθηγητής De Sousa είναι επικεφαλής ενός διεθνούς δικτύου από επιστήμονες της AUV, παρόμοιους με τους NTNU. Και οι δύο έχουν εξελιχθεί σε εξαιρετικά εργαστήρια AUV. Οι τρεις ερευνητικές κοινότητες έχουν συνδυάσει την πραγματοποίηση μόνιμων λειτουργιών AUV ελεγχόμενων ή ενισχυμένων από δορυφόρους Micro ή Nano - SmallSats 10-100 κιλών ή 1-10 κιλών - πραγματικότητα. Εκτός από την εξειδίκευση και τον έλεγχο των δικτυωμένων AUVS (και άλλων drones), που είναι η ειδικότητα του καθηγητή De Sousa, ελπίζουμε ότι τα SmallSats θα κάνουν για την κατανόηση των ωκεανών και τις θαλάσσιες επιχειρήσεις που έκανε το Διαδίκτυο για το μάρκετινγκ και την άμεση γνώση.

Έλεγχος AUV
"Το μεγαλύτερο μέρος της δουλειάς μας είναι από κοινού και στρατηγικά όλοι (NTNU, Πόρτο, NASA) κινούνται προς την ίδια κατεύθυνση", λέει ο Dr. Rajan προσθέτοντας: "Έτσι είναι τόσο θεσμικό όσο και συλλογικό." Ο Rajan παραδέχεται ότι η αλλαγή από τους Mars rovers για να "πιλοτάρει" τα AUVs στη θάλασσα ήταν πιο δύσκολο από το αναμενόμενο. "Η υποδομή ήρθε με τα καθήκοντα που σχετίζονται με την διοίκηση του Rover το 2004 και το Deep Space 1 διαστημόπλοιο το 1999. Αλλά το νιτρινοκόκκινο να πάρει σε μια παράκτια ζώνη σε ένα λογικό σκάφος σε καιρικές συνθήκες που μπορεί να είναι σκληρή και όχι ασήμαντο να συνεργαστεί με, είναι κάτι που οι περισσότεροι άνθρωποι δεν καταλαβαίνουν ... Έτσι ναι, τόσο ο Rover όσο και ο AUV είναι μια επέκταση των ανθρώπινων αισθήσεων per se, αλλά υπάρχει πολύ περισσότερη δουλειά για να φτάσουμε στη θάλασσα και να κάνουμε τα πράγματα να λειτουργούν.

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ο καθηγητής Rajan, ο καθηγητής De Sousa (που δεν κατάφερα να επικοινωνήσουμε) και οι συνάδελφοί του στο NTNU αναμένουν με μεγάλη χαρά την έναρξη του SmallSats: λεπτομερείς, μακροχρόνιες εξετάσεις σε ωκεανούς. Αυτή η εστίαση θα φέρει επανάσταση στην έρευνα των ωκεανών. Στα δίκτυα αυτού του δικτύου βαρέων βαρών, οι περιορισμοί των AUVs είναι πολύ γνωστοί και οι ερευνητές από τη Χαβάη προς το Χονγκ Κονγκ θα πιστοποιούν ότι είναι πιο δύσκολο να επικοινωνούν με AUVs από ό, τι με τους ανιχνευτές χώρου και την υποδομή τους στο Deep Space Network για διαστημικό σκάφος ". Ενώ η" δύναμη είναι ένα σημαντικό μειονέκτημα ", επίσης, είναι το πρόβλημα των επικοινωνιών που κρατά αυτή την τριάδα των ερευνητών ξύπνιο το βράδυ.

AUV δίκτυο: ο καθηγητής Joao Tasso de Sousa στο πλοίο Schmidt Ocean Institute, Falkor. Φωτογραφία: Schmidt Ocean Institute

Πορτογάλος εξερευνητής
Ο Rajan έχει δίκιο για τον καθηγητή Tasso: "Η υπερδύναμη στα AUV και στη θαλάσσια ρομποτική είναι ο στενός φίλος και συνεργάτης μας Joao Tasso (De Sousa)".
Στην πραγματικότητα, η Πορτογαλία είναι μια δύναμη της ανάπτυξης και έρευνας της AUV. Εκτός από τη φιλοξενία του διετούς συμποσίου αυτόματου υποβρυχίου οχήματος IEEE OES, η χώρα μπορεί να υπερηφανεύεται τόσο για το υποβρύχιο εργαστήριο υποβρύχιων συστημάτων και τεχνολογίας του Tasso, όσο και για τους ερευνητές της INESCTEC. Ο καθηγητής De Sousa οδήγησε πρόσφατα μια αποστολή του Schmidt Ocean Institute στο σκάφος Falkor, το οποίο διερεύνησε μέτωπα ωκεάνιας αλατότητας χρησιμοποιώντας πολλαπλά πεδίου και υποβρύχια ρομπότ. Είναι επίσης γνωστός για τη διάλεξη των ναυτικών του ΝΑΤΟ σε συνδυασμένες επιχειρήσεις AUV.

Η De Sousa είναι πρωτοπόρος και συνεχίζει να εργάζεται για τη διαχείριση πολλαπλών αυτόνομων οχημάτων ταυτόχρονα. Έχει βοηθήσει στην ανάπτυξη εμπορικών και ερευνητικών λογισμικών που ενσωματώνουν κινητές συσκευές για εύκολο έλεγχο των δικτυωμένων AUVs. Ενώ οι εφαρμογές ενδέχεται να περιλαμβάνουν μία μέρα μαζική επιτήρηση των ωκεανών, μαζική επιθεώρηση, μαζική έρευνα ή μαζική επίθεση, η ωκεάνια μελέτη περιελάμβανε AUVs (και εναέρια αεροσκάφη) σε επαφή μεταξύ τους μέσω ελεγκτή ωκεανών με βάση το πλοίο. Τα SmallSats θα μπορούσαν να παρέχουν αυτές τις αποστολές με τους ερευνητές που διαθέτουν αποκλειστικό εύρος ζώνης (που θεωρείται ότι είναι μόνο NTNU, προς το παρόν).

Οι δικτυακές μονάδες AUV χρειάζονται λογισμικό ελέγχου ανοιχτού κώδικα όπως το λογισμικό που αναπτύχθηκε από το LSTS του U. του Porto. Ορισμένες AUVs που επικοινωνούν μέσω του δικού τους δορυφόρου μπορούν να αναμεταδίδουν σε πραγματικό χρόνο σε πραγματικό χρόνο τις ακριβείς αλλαγές που αναπτύσσονται σε μια απέραντη ωκεάνια περιοχή ή μπορούν να επιβεβαιώσουν με την ανίχνευση, τη δειγματοληψία ή τη φωτογράφηση του τι αισθάνονται ή βλέπουν τα SmallSats . Το Ινστιτούτο Schmidt ανέφερε ότι οι ομάδες του καθηγητή De Sousa αναπτύσσουν "πολλά αυτόνομα οχήματα για την εύρεση, παρακολούθηση και δειγματοληψία διαφόρων φυσικών, χημικών και βιολογικών χαρακτηριστικών του ωκεανού, σε κλίμακες χρονικού διαστήματος που δεν ήταν προηγουμένως δυνατές μόνο με μελέτες πλοίων ή αεροσκαφών". Με βάση τις δικές τους φασματικές κάμερες, τα SmallSats θα προσθέσουν στη συνέχεια ένα άλλο στρώμα δεδομένων σε πραγματικό χρόνο.

Κατά τη διάρκεια του ταξιδιού του Schmidt, "AI", ο κοινός χώρος ενδιαφέροντος του Rajan με τον καθηγητή De Sousa χρησιμοποιήθηκε για τον συντονισμό των AUVs, των μη επανδρωμένων εναέριων οχημάτων και των αυτόνομων επιφανειακών σκαφών που εκτελούν «σύνθετα καθήκοντα δειγματοληψίας». Πολλαπλά οχήματα "κατά καιρούς" λέγεται ότι έχουν εργαστεί σε "συνδυασμένη προσπάθεια", παρακολουθούνται και ελέγχονται από λογισμικό που ονομάζεται Ripples και Neptus. Για να το κάνετε αυτό για μεγάλο χρονικό διάστημα, χρειάζεστε αποκλειστικό εύρος ζώνης για τον αναμενόμενο χείμαρρο δεδομένων ωκεανών. Για να το πετύχετε αυτό, τα AUV σας χρειάζονται το δικό τους SmallSats στο διάστημα.

Προσθήκη βάθους: το πλήρες φάσμα των ωκεανών. Εικονογράφηση ευγενική προσφορά Καθηγητής Kanna Rajan

Υπεύθυνος ποιότητας της NASA
Πληκτρολογήστε τους Νορβηγούς. Η χρηματοδότηση που είναι δύσκολο να κατανοηθεί για μερικούς και η εμπειρία αποθήκευσης και επεξεργασίας τεράστιων όγκων δεδομένων (όπως τα αποτελέσματα σεισμικών ερευνών) αποτελούν μέρος της συμβολής της Νορβηγίας στην έρευνα που βασίζεται σε AUV και AUV.

Προσθέστε σε αυτό μια αναπτυσσόμενη σχολή SmallSat, δύο δορυφόρους AIS και μια χούφτα "διαστημικό" εξοπλισμό, συμπεριλαμβανομένων και ορισμένων με στρατιωτικούς δεσμούς. Ενώ ο ερευνητής και τα τρία "σχολεία" - το Πόρτο, η NASA και η NTNU - είναι μεγάλοι και διεθνείς, οι Νορβηγοί και το προσκεκλημένο τους ταλέντο θα παράσχουν την ώθηση της πλατφόρμας από την τριάδα του SmallSats. Υπάρχουν επίσης μαθητές NTNU με εμπειρία εκτόξευσης δορυφόρων και στη συνέχεια υπάρχει η εποπτεία του καθηγητή Rajan με τη συνδυασμένη εμπειρία του χώρου και της ρομποτικής. Ο Rajan απαριθμείται ως υπάλληλος του NTNU, υπάλληλος της NASA και συνεργάτης του U. Porto. Εκτέλεσε το Experiment Remote Agent Agent της NASA για το 1999 και διετέλεσε κύριος ερευνητής του ελεγκτή Mars Exploration Rovers MAPGEN του 2003 για τους δίδυμους δρομείς - το "μακρότερο τρέξιμο σύστημα AI οπουδήποτε και εξακολουθεί να διαχειρίζεται το Opportunity rover στον Άρη ", Σύμφωνα με ένα κείμενο του NTNU. Διετέλεσε επίσης κύριος ερευνητής για την αυτονομία στο Ινστιτούτο Έρευνας Ενυδρείου του Monterey, όπου σχεδίασε, ανέπτυξε και εγκατέστησε τον αυτόνομο ελεγκτή T-REX με ενσωματωμένο σύστημα AI σε AUV, καθώς και ένα σύστημα στήριξης με βάση την ακτή!

Οικονομικά αποδοτικές επικοινωνίες

Ενώ το νορβηγικό εργαστήριο AUV της NTNU είναι έτοιμο να καταγράψει το μεγάλο επίτευγμα μιας εκτόξευσης SmallSat στη θάλασσα, η χρηματοδότηση των Νορβηγών δεν μπορεί να υπερεκτιμηθεί. Η χρηματοδότηση ξεπερνά τα κονδύλια της ΕΕ και κάνει για την AUV και την ωκεανογραφική έρευνα στη Νορβηγία τι έκανε το Ινστιτούτο Schmidt για τη μελέτη των ωκεάνιων μέτωπων του Πόρτο και το έργο άλλων ωκεανογραφικών ερευνητών.

"Η χρηματοδότηση είναι ένα σοβαρό ζήτημα στη θαλάσσια ρομποτική και / ή στην επιστήμη των ωκεανών", γράφει ο καθηγητής Rajan. "Στις ΗΠΑ, έχουμε πολλαπλές υπηρεσίες και ενδιαφερόμενους που πιστεύουν ότι πρέπει να κάνουν κάτι για τον ωκεανό. Αυτό περιλαμβάνει τα NSF, NOAA, DARPA, ONR όλοι οι οποίοι έχουν συμφέροντα που διασταυρώνονται και ανταγωνίζονται. Στη Νορβηγία, αυτό είναι λιγότερο σημαντικό, αλλά (το Συμβούλιο Έρευνας Νορβηγίας) έχει κάνει καλή δουλειά στον εξορθολογισμό της διαδικασίας χρηματοδότησης. Δεν είναι τόσο στις ΗΠΑ. Σε αντίθεση με αυτό με τη μετάβαση στο διάστημα - υπάρχει πραγματικά ένα σημείο εισόδου. Και αυτή είναι η NASA. Έτσι, η διαδικασία αποστολής ενός διαστημικού σκάφους είναι πολύ καλύτερα κατανοητή, σαφέστερη και πιο λογική (μέσω των Εθνικών Ακαδημιών των ΗΠΑ) παρά να πηγαίνει στη θάλασσα, αρκετά συχνά ».

Ο καθηγητής Rajan αναφέρει ότι οι διαστημικοί οργανισμοί τείνουν επίσης να σχεδιάζουν την κόλαση από τα οχήματά τους, ενώ ξοδεύουν "τεράστια ποσά χρημάτων" για την επικάλυψη και την ευρωστία. Αυτό δεν είναι αρκετά η νορβηγική προσέγγιση SmallSats. Στη Λευκή Βίβλο SmallSats, η NTNU αναγνωρίζει την ανάγκη να επικεντρωθεί σε μικρούς αποκλειστικούς δορυφόρους με κάμερες και coms αντί να ζητά περιοδικό εύρος ζώνης σε έναν πιο ανθεκτικό αλλά δαπανηρό εμπορικό δορυφόρο. Ωστόσο, δίνοντας στην έρευνα, η NTNU γνωρίζει ότι η χρηματοδότηση του κράτους δεν είναι πάντοτε επικείμενη. Επομένως, έχουν επικεντρωθεί σε ένα πρόγραμμα SmallSat που θα κοστίσει μεταξύ 100.000 και 7 εκατομμυρίων δολαρίων.

Τα μετρητά είναι βασιλιάς, ακόμη και για αυτό το δίκτυο των γίγαντων. Ωστόσο, οι AUV κάνουν την έρευνα για την κλίμακα των ωκεανών οικονομικά προσιτή. Σε μια αποστολή αποστολής για το Ωκεανό Ινστιτούτο Schmidt, ο καθηγητής Joao Borges de Sousa έγραψε τα εξής: «Πρέπει να αναπτύξουμε διαρκείς ωκεάνιες μελέτες με πρωτοφανή χωρική και χρονική επίλυση. Τα πλοία από μόνα τους δεν μπορούν να συμβάλουν στην επίτευξη αυτών των επιπέδων επίλυσης, κλίμακας και οικονομικής σκοπιμότητας ». Μπορεί να είχε ήδη σκεφτεί« SmallSats »και ο καθηγητής Rajan της NASA είναι συνδεδεμένος τόσο με το Κέντρο Αυτόνομων Θαλάσσιων Επιχειρήσεων και Συστημάτων του NTNU (AMOS) Υποβρύχιο εργαστήριο συστημάτων και τεχνολογίας.
Κάποια χρονική στιγμή μεταξύ αυτής της άνοιξης και του 2020, ένας νορβηγός εκτοξευτής θα στείλει ένα SmallSat και στη συνέχεια αναμένεται ότι η χρήση του θα επεκταθεί παράλληλα με

την πολλαπλασιασμό των AUV. Ένα Νορβηγικό Κέντρο Διαστήματος ήδη εποπτεύει τις εκτόξευσεις δορυφόρων στη Νορβηγία, συμπεριλαμβανομένων εκείνων των νορβηγών φοιτητών που σχεδιάζουν δικούς τους μικροδανειδείς (κάτω από 1 κιλό). Το δηλωμένο όραμα της NTNU είναι να είναι ένας αρχηγός της SmallSats, ξεκινώντας από την υπερφασματική φωτογραφική μηχανή που χτίζουν χρησιμοποιώντας εξαρτήματα που βρίσκονται εκτός του ράφι και τμήματα που αυτοί έχουν τυπωθεί 3D.
Εκτός από το NTNU, το σχεδόν αρκτικό, νησιωτικό διαστημικό κέντρο της Νορβηγίας ετοιμάζεται να επεκτείνει το πρόγραμμα εκτόξευσης SmallSat. Η άμυνα, η Norske Nammo, αναμένεται να ετοιμάσει ένα φιλικό προς το περιβάλλον μικρο-πύραυλο για να μεταφέρει τα SmallSats σε προκαθορισμένες τροχιές.

Αεροφωτογραφία και υποβρύχια: μια σειρά AUVs και εναέρια αεροσκάφη δικτυώθηκε κατά τη διάρκεια μιας έρευνας του Schmidt Ocean Institute για τα μέτωπα των ωκεανών. Φωτογραφία: Schmidt Ocean Institute