Flåde af antenne, overflade, og undervandsrobotter kortlægger havets front

Brug af flere autonome køretøjer samtidigt, et tværfagligt hold af videnskabsmænd og ingeniører vender tilbage til USA efter at have udforsket den nordlige Stillehavs subtropiske front - en skarp grænse, hvor koldt ferskvand fra nord møder varmt saltvand fra syd. Fronterne er de mest iøjnefaldende oceanografiske fænomener, og målet med dette projekt var at demonstrere brugen af ​​distribueret autonom robotik til at detektere, spore, og karakterisere disse komplekse og dynamiske processer med høj nøjagtighed på tværs af store rumlige og tidsmæssige skalaer.

Samling af antenne, overflade, og undervandsrobotkøretøjer med støtte fra forskningsfartøjet Falkor, tillod holdet at finde, kort, og udforsk fronten. Det blev opdaget ca. 1, 000 sømil ud for det sydlige Californiens kyst flere dage forud for forskningspartiets ankomst ved hjælp af autonome overfladefartøjer. Flere billige ubåde, overflade, og luftrobotter sluttede sig til frontudforskningen fra Falkor. Det resulterende distribuerede robotsystem og intelligente sensornetværk hjalp forskerholdet med at spore den komplekse havfront dynamisk, på en lettere, hurtigere, og mere omkostningseffektiv måde, som ville være mulig med traditionelle midler, såsom kun at stole på skibe.

Satellitobservationer er ofte ikke nok til at spore havsystem i konstant forandring. For at lokalisere den nordlige stillehavsfront i første omgang, denne internationale gruppe af videnskabsmænd og ingeniører ledet af Dr. Joao Borges de Sousa, fra Laboratorio de Sistemas e Tecnologia Subaquatica (LSTS) fra Porto University indsatte en WaveGlider og to sejldroner i målforskningsområdet forud for skibets ankomst. De data, de erhvervede og transmitterede til Falkor via satellit, gjorde det muligt for forskningspartneren at optimere implementeringsplanerne for alle autonome køretøjer, inklusive dem, der blev leveret af og indsat fra fartøjet. Intelligent multi-køretøjskontrolsoftware, Ocean Space Center, udviklet hos LSTS og indsat på Falkor blev raffineret under krydstogtet for automatisk at optimere driften af ​​alle indsatte robotter og lette kontrollen af ​​robotflåden for menneskelige operatører. For første gang nogensinde, en sektion af en større åben-havfront blev kortlagt med sub-mesoscale opløsning ved hjælp af en kontrolleret flåde af snesevis af autonome robotter. Dette detaljerede kort over havfronten, dynamisk sammensat af de opnåede data, gjorde det muligt for forskere at identificere hotspots, hvor koordinerede skib-robotundersøgelser blev udført med adaptiv rumlig og tidsmæssig opløsning.

Drift af flere aktiver i åbent hav kan være vanskelig, men på mindre end tre uger, undervandsrobotterne rejste over 1, 000 sømil i cirka 500 timer, mens de autonome overfladekøretøjer kørte kontinuerligt, og de ubemandede luftfartøjer udførte over 25 flyvninger på i alt 10 timer. Dette projekt demonstrerer en ny tilgang til fordeling af observationer af kompleks havdynamik på tværs af flere undervands-, overflade, og luftkøretøjer. I stedet for at tage prøver fra et kar på et enkelt sted, forskere kan nu overvåge et meget større område med høj opløsning i rum og tid på en skalerbar og omkostningseffektiv måde ved hjælp af en netværksforbundet flåde af robotkøretøjer understøttet af et fartøjsbaseret kommandocenter.

"Jeg tror, ​​det er vigtigt for menneskeheden at forstå det store billede, fordi til sidst, vi taler om det livsunderstøttende system for Jorden, " sagde João Sousa. "Havene er en vigtig komponent i det livsstøttende system, og de er ikke så enormt store, som folk har en tendens til at antage. Faktisk, hvis alt havets vand blev sat i en boble, de fleste af os ville blive overrasket over at se, hvor imponerende lille den ser ud sammenlignet med Jordens størrelse. Og, endnu, videnskaben mangler stadig teknologien og værktøjerne til at studere havenes generelle sundhed og funktion. "

For at muliggøre en bæredygtig tilstedeværelse i havene, gruppen videreudviklede deres specifikke software kaldet Neptus and Ripples, softwaren bag Open Space Center, som gjorde det muligt for dem at se og kontrollere robotterne i realtid, opnå avanceret situationsfornemmelse, fjernvisualisering, og kontrol, alt sammen via internettet. Denne softwareværktøjskæde gjorde det muligt for dem at kontrollere ensemblet af køretøjer på flere hidtil usete måder, især opererer non-stop i det meste af ekspeditionen med kun én operatør.

Erfaringer og resultater opnået i dette krydstogt kan anvendes på andre frontale regioner, såvel som til andre fænomener i verdenshavet. Dermed, de teknologier, der er demonstreret i denne ekspedition, vil hjælpe os med at forstå og overvåge, hvordan nøglespørgsmål såsom klimaændringer, havforsuring, uholdbart fiskeri, forurening, spild, tab af levesteder og biodiversitet, Forsendelse, sikkerhed, og minedrift påvirker global havbæredygtighed og forvaltning.