1378
Морская робототехника. Новости и тренды. Редакция: Алексей Бойко, @ABloud Комменты доступны только участникам чата Подарок авторам: https://www.tbank.ru/cf/394DU5JqGtY
(22) Малые суда:
- Armada A21 (21 м), 4 штуки в 2026 году
- Armada A36 (36 м), 5 судов в 2025 году
🔹 Для гидрографических и геофизических исследований;
🔹 Инструментальная гондола с различными приборами и датчиками для подводных исследований;
🔹 Легкий рабочий телеуправляемый подводный аппарат (light WROV)
🔹 Буксируемый датчик (через корму или мун пул)
🔹 Безэкипажные, но с бортовой системой рулевого управления для операций в порту
@SeaRobotics
(20) На 2024 год компания располагала флотом из 8 USV Armada 78.
Энергетическая установка - гибридная, дизель-электрическая + аккумуляторы и аммиачные топливные элементы
Предназначение - инспекция, техобслуживание, ремонт.
Услуги - CPT (Cone Penetration Testing - зондирование конусом), бурение морского дна, буксируемая съемка, поддержка ROV, AUV, БАС.
В 2025 году у компании должно появиться 6 судов Armada 86 - наиболее мощных, с краном на борту, двумя мун пулами 9 х 4.5 м. Эти суда предусматривают небольшое количество экипажа на борту, как и Armada 78.
Кроме того, в 2025 году ожидается отгрузка "опционально управляемых" Armada 36.
На 2026 год намечено получение безэкипажных Armada 21 с одним мун пулом 2.5 х 1.5 для автономных исследований.
@SeaRobotics
(18) В будущем, как уверены в компании, работы по обследованию (охране) объектов ветрогенерации смогут с высокой автономией выполнять роботизированные тандемы USV / ROV. (..)
@SeaRobotics
(16) Компания освоила совместное использование AUV и ROV.
▫️Использование нескольких AUV позволяет быстро обследовать большие площади;
▫️Одновременное использование ROV обеспечивает возможность проведения видеообследований и взятие проб;
▫️Следует принимать во внимание тот факт, что использование AUV на удалении от судна сопровождения связано с проблемами точного позиционирования. (..) // @SeaRobotics
(14) В ноябре 2017 года по время планового патрулирования у берегов Аргентины без вести пропала подлодка ARA San Huan. Погибли 44 человека, включая первую женщину-офицера подлодки Аргентины.
В 60-дневном поиске было задействовано несколько AUV компании Ocean Infinity, в ноябре 2018 обломки подлодки были обнаружены на глубине 900 метров. О причинах трагедии не сообщалось / @Searobotics
(12) Проблемы
▫️Необходимость одновременного управления несколькими AUV;
▫️Перекрестные помехи, создаваемые активными сенсорами;
▫️Необходимость обеспечения достаточной точности позиционирования (0.01% DT);
Решения
🔹 Разработано ПО для планирования миссий с динамическим вводом "Infinity View"
🔹 Это ПО оптимизирует интеллектуальный запуск, пошаговое планирование и планирование маршрута;
🔹 Позволяет создавать разреженные "акустические массивы" морского дна, что повышает точность позиционирования.
(10) В 2018 году компания реализовала свои планы одновременного использования 8 AUV с борта одного судна сопровождения. Такой подход позволял в течение дня обследовать до 1500 кв.км морского дна с высоким разрешением.
Компанию Ocean Infinity в 2018 году задействовали для поиска затонувшей подлодки Аргентины "Сан-Хуан". Компания отыскала ее в рекордно короткий срок, что обеспечило внимание к используемому подходу.
Постепенно ее начали приглашать к сотрудничеству Министерства обороны разных стран, нефтяные и газовые компании, научные учреждения. / @SeaRobotics
(8) Приобретенные БЭК (ASV) - длина 8 метров.
🔸 Автономность - 150+ часов
🔸 Возможность постоянного мониторинга
🔸 Несколько вариантов полезной нагрузки (выше и ниже ватерлинии)
🔸 Поддержка операций UUV
🔸 Удержание положения
🔸 Следование за целью
🔸 Независимые обследования
Варианты полезной нагрузки:
▫️ Гиростабилизированная "камера безопасности"
▫️ Nortek Signature 55
▫️ RBRmaestro + Sailor 250 (Satellite Dome)
▫️ R2 Sonic 2026
▫️ GAPS USBL / HiPAP / GYRO USBL
▫️ Kongsberg 712 MultiBeam
▫️ Blue Comm
▫️ Dunker 6 LBL
@SeaRobotics
(6) Компания пришла к концепции использования множества AUV
В этой концепции наиболее дорогим звеном было судно сопровождения. Но с его борта было удобно запускать множество AUV, собирая данные сразу о больших участках моря.
// @SeaRobotics (..)
(4) Все началось в 2016 году, когда компания начала формировать собственный флот из нескольких AUV и обитаемого судна сопровождения.
На первом этапе от 2018 до 2020 года это были, преимущественно, небольшие AUV и ASV.
В 2020 году компания стала пересоздавать флот на базе автономных / опционально обитаемых судов с дистанционным управлением (Armada).
В 2022 году начался плавный переход к использованию крупнотоннажных дистанционно управляемых ASV, этот этап продолжается и сейчас. // @SeaRobotics (..)
(2) Компания Ocean Infinity базируется в Британии, в Оксфордшире. Занимается разработкой автономных и удаленно управляемых судов и подводных аппаратов. Решает задачи в области: поиска и спасения, картографирования морского дна, инспекции трубопроводов и кабелей, экологического мониторинга и, конечно, военных и научных исследований.
"Наша цель - использовать инновационные технологии для преобразования операций на море, чтобы позволить процветать людям и планете". // @Searobotics (..)
🇦🇪 ROV. Рабочий класс. Объединенные Арабские Эмираты. Великобритания
FET предоставит офшорной компании из ОАЭ два ROV рабочего класса
FET Subsea заключила контракт на поставку двух ROV рабочего класса для эмиратской CCC UE, офшорной строительной организации. Об этом рассказывает Worldoil.
ССС (UE) – давний пользователь продукции FET ROV. Новые аппараты WROV XLX-C 200HP могут работать на глубинах до 3000 метров.
Системы FET Perry XLX-C 3000m будут использоваться для строительства, поддержки бурения, осмотра трубопроводов и платформ, обследования, спасения и очистки. Первый из двух ROV будет доставлен в ноябре 2025 года, а второй – в июне 2026 года.
XLX-C отличаются значительно улучшенной производительностью во всем спектре задач. Это компактный рабочий класс, но сравнительно мощный – 200 л.с., 3000 кг подъемной силы (throw-frame lift) и гидравлический инструмент с расширенными возможностями. Управление – в рамках системы ICE Unity с динамическим позиционированием и поддержкой ряда автоматических функций. Система управления тросом – Type 5C Top Hat и кабель-трос 3300 м производятся на британском заводе FET в Киркбимурсайде, Северный Йоршкир, Великобритания.
@SeaRobotics
(13) Технология когнитивного радио позволяет системам связи определять свое окружение и динамически корректировать параметры связи для адаптации к изменяющимся ресурсам спектра и условиям окружающей среды. Исследователи разработали когнитивные движки и алгоритмы интеллектуального управления спектром, которые позволяют гетерогенным роботам достигать эффективной и надежной связи в сложных условиях водно-надводной среды. Благодаря анализу частот в широком диапазоне, динамическому доступу к частотам и избеганию помех, технология когнитивного радио повышает гибкость и производительность систем связи.
Технология когнитивного радио в контексте подводной связи характеризуется набором ограничений. Подводная электромагнитная среда сложна и часто подвержена помехам от различных источников, таких как морская жизнь и подводное электрооборудование. Это может усложнить анализ частот в широком диапазоне. Возможные решения могут включать разработку более совершенных методов фильтрации помех или использование избыточных методов измерения для повышения точности анализа спектра. Кроме того, динамическая природа подводной среды означает, что доступность спектра может быстро меняться.
Чтобы лучше адаптироваться к этим быстрым изменениям, необходимы более гибкие и работающие в режиме реального времени алгоритмы управления спектром. (..) @SeaRobotics
(11) 2.3. Передовые тенденции исследований и разработок
По мере развития гетерогенной робототехники развиваются и коммуникационные технологии. Исследователи стремятся преодолеть существующие технологические проблемы и изучить новые методы и системы связи для улучшения производительности и дальнодействия применения гетерогенных роботов в водной среде. В этой статье мы обсудим текущие передовые направления исследований и будущие тенденции, включая три аспекта новых коммуникационных технологий, интеллектуальных коммуникационных систем и междоменного сотрудничества.
2.3.1. Новые коммуникации
Гидроакустическая связь является основным средством связи для подводных роботов, и исследования в последние годы были сосредоточены на повышении ее надежности и скорости передачи данных. Например, гидроакустическая система связи, основанная на ортогональном частотном разделении каналов (OFDM), улучшает спектральную эффективность и помехоустойчивость за счет передачи на нескольких несущих [94–96].
Основным ограничением гидроакустической связи является высокое затухание акустических сигналов в воде, что ограничивает дальность связи. Чтобы смягчить этот эффект, можно, например, использовать методы усиления сигнала с регулярными интервалами, или разработать более энергоэффективных акустические преобразователи. Кроме того, сложная подводная среда как правило характеризуется многолучевыми помехами, которые можно устранить с помощью усовершенствованных алгоритмов выравнивания. Исследователи также изучили адаптивные методы модуляции и кодирования для оптимизации передачи сигнала и адаптации к различным подводным средам и условиям связи.
Оптическая связь с ее высокой пропускной способностью и низкой задержкой подходит для передачи данных на короткие расстояния с высокой скоростью. В последние годы исследователи разработали подводные оптические системы связи на основе синих и зеленых лазеров, для которых характерно более низкое затухание излучения, что значительно увеличивает дальность передачи и скорость передачи данных.
Тем не менее, оптическая связь в воде очень чувствительна к мутности воды и содержанию частиц. Когда вода мутная, лазерный луч может рассеиваться и поглощаться, что снижает дальность и качество связи. Возможные решения могут включать использование алгоритмов предварительной обработки для очистки полученных оптических сигналов или разработку оптических систем связи, которые могут изменять длину волны в соответствии с качеством воды. Кроме того, ограниченный диапазон передачи ограничивает широкое применение оптической связи в крупномасштабных подводных сценариях с большим числом объектов. Чтобы преодолеть это, можно создавать сети оптической связи на основе релейной связи.
Кроме того, изучаются подводные системы связи, опирающиеся на оптоволоконную технологию, с целью достижения дальней, стабильной и высокоскоростной передачи данных.
Магнитно-индукционная связь использует для передачи сигнала низкочастотное магнитное поле, которое имеет хорошую проникающую способность и подходит для связи в сложных условиях, таких как мелководье и загрязненная вода. Исследователи разработали новые магнитно-индукционные антенны и методы модуляции и демодуляции для повышения эффективности связи и дальности передачи. Однако магнитно-индукционная связь характеризуется относительно низкой скоростью передачи данных по сравнению с другими методами.
Чтобы повысить скорость передачи данных, необходимо исследовать новые схемы модуляции, которые могут «упаковывать» больше информации в магнитное поле. Кроме того, необходимость в антенне сравнительно большого размера для достижения эффективной передачи может быть препятствием в некоторых приложениях. Миниатюризация магнитно-индукционных антенн с помощью передовых материалов и технологий производства может быть потенциальным решением. Ожидается, что магнитно-индукционная связь будет играть важную роль в конкретных сценариях применения в качестве дополнения к гидроакустической и оптической связи. (..) @SeaRobotics
(9) 2.2.2. Задержка при передаче данных
Задержка передачи данных имеет решающее значение в гетерогенной роботизированной связи в воде, особенно в приложениях, требующих управления в реальном времени и обратной связи по данным. Относительно низкая скорость распространения гидроакустических сигналов (1500 м/с) приводит к значительным задержкам при двусторонней связи, особенно на больших расстояниях. Задержку можно описать уравнением (5), где Td — время задержки, d — расстояние распространения, v — скорость распространения.
Когда гетерогенные роботы работают вместе, задержки связи могут приводить к проблемам синхронизации команд управления и данных зондирования, что влияет на общую производительность системы. Например, в подводных миссиях по обнаружению и спасению роботы должны быстро реагировать на команды и передавать видео и данные в реальном времени, что требует очень низкой задержки в системе связи.
Чтобы уменьшить задержки передачи данных, можно использовать различные подходы. Например, разрабатывая эффективные методы модуляции и кодирования для увеличения скорости передачи данных.
Требуется разработка интеллектуальных алгоритмов маршрутизации для оптимизации путей передачи данных и сокращения количества ретрансляционных узлов при передаче данных. Имеет смысл использование методов кэширования и предварительной обработки для приоритетной передачи важных данных и снижения нагрузки на канал в реальном времени. Кроме того, эффективно объединение нескольких коммуникационных технологий и использование преимуществ каждого для выбора оптимального метода связи в различных сценариях с целью минимизации задержки передачи. (..) @SeaRobotics
(21) Флот Ocean Infinity на сегодня состоит из USV, ROV и AUV, способных работать на глубинах до 6000 м и более.
Он способен обеспечивать исполнение длительных, требующих высокой точности и надежности операций в сложных морских условиях, на значительном удалении от берега.
Возможны развертывания нескольких AUV и ROV, есть глубоководные и мелководные геотехнические и буксируемые геофизические проекты.
Всего у компании на начало 2025 года - 25 мало- или безэкипажных роботизированных надводных судов и 35 ROV / AUV.
🔸 Большие - 8х Armada A78 и 6х A86 (малоэкипажные);
🔸 Средние - USV Armada A36 (очень малоэкипажные или опционально без команды на борту)
🔸 Малые - USV A8 и Drix. Необитаемые A8 и Drix USV
🔸 Подводные
- электрические eWROV
- растущий флот AUV
🔸 Геотехнические
- набор дистанционно управляемых CPT и вибрационных короносборников (Sonic Vibrocorers)
🔸 Глубоководные геотехнические
- Дистанционно управляемый отборщик кернов с морского дна Ocean Drill
🔸 Вспомогательные службы
- Передовая геотехническая лаборатория;
- Глобальные центры управления
🔸 Кибербезопасость и IT-платформа
- Безопасная и доверенная IT-инфраструктура
Солидное хозяйство, годное для проведения самых разных работ. С таким арсеналом не удивительно, что компания оказывает услуги правительствам и вооруженным силам ряда стран, но также занята во множестве гражданских проектов.
@SeaRobotics
(19) Беспилотные и опционально пилотируемые суда ARMADA
Подзаработав на своем флоте из подводно-надводных роботов, Ocean Infinity взялась за реализацию весьма амбициозной программы ARMADA - разработала ряд моделей USV и начала формирование флота уже из собственных надводных роботов, включающего суда 21 м, 36 м, 78 м, 85 м.
Почему компания сделала ставку именно на дистанционно управляемые суда, суда с малым количеством экипажа (lean-crewed), опционально обитаемые (optional crewed) и беспилотные (no crew)?
▫️ Основная актуальная тема - необходимость сокращения персонала
▫️ Вторично, но приходится следовать ужесточающимся эко-требованиям - сокращение выбросов CO2 судами
▫️ Масштабная автоматизация позволяет:
- уменьшить число смен;
- использовать береговые центры управления;
- использовать специалистов береговых центров для удаленного управления сразу несколькими судами
@SeaRobotics
(17) Использование подхода, основанного на одновременном применении множества AUV, позволяет заниматься глубоководным поиском минералов.
🔹 Полиметаллические конкреции можно находить с помощью комбинированного использования AUV + ROV + отбор проб со дна + отбор проб воды
🔹 При этом соблюдаются требования документов по охране окружающей среды
🔹 Массивные месторождения сульфидов можно обнаруживать с применением AUV + SAS (ГБО) + магнитные датчики, позволяющие выявлять месторождения
(..) // @SeaRobotics
(15) В 2024 году компания Ocean Infinity провела обследование ветрогенерирующих ферм на западном побережье США с использованием своего подхода с несколькими одновременно работающими AUV. Впрочем, на этот раз их было задействовано всего 2 одновременно. Обследованная территория - 324 кв.км. (..) @Searobotics
Читать полностью…
(13) Как искали Boeing 777 который 8 марта 2014 года выполнял рейс MH370 и исчез.
В 2015-2017 году поиски проходили вдоль 7-й дуги BTO силами компании ATSB.
С февраля 2018 года, по заказу правительства Малайзии ими занималась компания Ocean Infinity.
В период, когда поиски в течение 27 месяцев проводила ATSB, было задействовано 3 глубоководных буксируемых аппарата и 1 AUV. Общая обследованная территория 121 134 кв.км; это потребовало 550 000 человеко-часов и 12 250 тонн топлива.
Миссия Ocean Infinity продолжалась 4.5 месяца, как обычно было задействовано 8 AUV одновременно, что позволило обследовать еще 125 134 кв.км, по 1500 кв.км в день. Это также потребовало 225 000 человеко-часов рабочего времени и 2 500 тонны топлива.
Как известно, эти поиски не дали результата, самолет обнаружить не удалось.
(11) В основе подхода была "мультиавтономия", использование современных алгоритмов, интеграция данных в облако. Это позволяет компании предоставлять услуги инспекции подводных трубопроводов, картографирования морского дна, наблюдения за экосистемами, поддержки в морской геофизики и безопасности.
Читать полностью…
(7) Покупки 2017 года
🔹14 штук Kongsberg AUV с рабочими глубинами до 6000 м и автономностью до 48-90 часов;
🔹Гидролокаторы бокового обзора: HiSAS 1032, Kraken MINSAS 120, Edgetech
🔹EM2040 - многолучевый эхолот
🔹Профилограф морского дна Edgetech
🔹 Цифровая цветная камера CathX 12MP
🔹 Магнитометр SC
🔹 Датчик мутности/видимости/CTD компании FLTNU
🔸 6 штук дистанционно-управляемых катеров для акустического слежения;
🔸 Автономность - 150 часов
🔸 Спускоподъемная система для судна сопровождения
🔸 Системы связи - спутниковая + радио + WiFi
🔸 Акустическое слежение за AUV типа HiPap 502
(не обошлось без различных проблем) @SeaRobotics (..)
(5) Основная цель еще на первом этапе - быстрое обследование обширных площадей морского дна с высоким разрешением.
🔹 Для этого использовались датчики, располагаемые на корпусе судна, что обеспечивало широкую полосу обзора, но при низком разрешении;
🔹 и датчики, расположенные на AUV, которые находились ближе к морскому дну;
🔹 при проведении работ компания столкнулась с ограничениями, свойственными буксируемым системам, особенно на глубине;
🔹 компания научилась работать со "свободно перемещающимися сенсорами", размещенными на борту AUV
(3) 🔹 Частная компания - основана в 2017 году.
🔹 На 2025 год в ней работает более 800 человек.
🔹 Создала, владеет и управляет обширным флотом коммерчески доступных дистанционно управляемых морских роботов.
🔹 Работает в таких сегментах рынка, как: глубоководный поиск и спасение, традиционная энергия (нефть и газ), возобновляемая энергия (ветрогенерация); правительственные заказы; военные применения. Оказывает услуги в области морской робототехники, автоматизации, занимается сбором и обработкой данных в области геофизики и геотехники.
Офисы в Британии, Португалии, Норвегии, Швеции, Новой Зеландии, Австралии, Сингапуре и в США. // @Searobotics (..)
🇬🇧 Участники рынка. AUV / ASV. Перспективные технологии. Великобритания
Сегодня поспамлю слайдами презентации британской компании Ocean Infinity, сделанной на симпозиуме в Токио в январе 2025 года и посвященной приложениям AUV и не только. Нашлась в открытом доступе и кажется мне интересной. / @Searobotics (..)
(14) 3. Технология восприятия гетерогенных водных роботов
Технология восприятия гетерогенных водных роботов имеет решающее значение для развития систем, состоящих из большого количества роботов, особенно в таких приложениях, как исследование океана и мониторинг окружающей среды. Это могут быть роботы различного типа, такие как AUV и ASV, каждый из которых требует надежных возможностей восприятия, чтобы эффективно работать в водной среде. Ключевые компоненты этой технологии включают интеграцию датчиков, методы слияния данных и передовые алгоритмы для достижения всеобъемлющей экологической осведомленности и точной локализации. Текущие исследования сосредоточены на улучшении возможностей датчиков, оптимизации методов обработки данных и разработке адаптивных алгоритмов для преодоления таких проблем, как изменяющиеся состояния воды, ограничения датчиков и сложность окружающей среды. В конечном итоге, достижения в технологии восприятия гетерогенных водных роботов обещают значительно повысить их функциональность и расширить их применение в морских науках, разведке ресурсов и инспекции подводной инфраструктуры. Технологии и будущие тенденции гетерогенных роботизированных систем в водной среде, показаны на рисунке 4. (..) @SeaRobotics
(картинка: Технологии восприятия и будущие тенденции гетерогенных роботизированных систем в водной среде).
❓Нужно продолжать этот перевод? 👍
Или просто выложить ссылку на англоязычный текст? 👎 Проголосуйте, пожалуйста.
(12) 2.3.2. Интеллектуальная система связи
Сеть Ad-hoc способна динамически формировать сеть без предварительного планирования, она адаптивна и поэтому хорошо подходит для гетерогенных роботов, работающих группой. На сегодня разработаны самоорганизующиеся сетевые протоколы и алгоритмы маршрутизации на основе машинного обучения и ИИ для повышения адаптивности и надежности сети. Например, алгоритмы обучения с подкреплением могут оптимизировать маршрутизацию и сокращать задержки связи и потребление энергии [97–99].
Существенным ограничением использования самоорганизующихся сетевых протоколов на основе машинного обучения в подводной сети Ad-hoc является высокая вычислительная сложность. Подводные роботы сегодня чаще всего ограничены в вычислительных ресурсах, что может приводить к замедлению передачи данных. Для решения этой проблемы возможным решением может стать разработка облегченных моделей машинного обучения, адаптированных под вычислительные возможности подводных роботов, или выгрузка некоторых вычислительных задач на береговые или облачные серверы с помощью дальней связи, когда это возможно.
Кроме того, динамическая природа подводной среды, такая как изменения течений и температуры, может влиять на стабильность сети Ad-hoc. Для повышения стабильности в сетевые протоколы можно интегрировать более совершенные модели зондирования и прогнозирования окружающей среды, чтобы своевременно адаптироваться к изменениям. Совместная коммуникация повышает надежность связи и покрытие за счет многолучевой передачи и ретрансляции сигналов посредством совместной работы нескольких роботов. Исследователи изучили многоузловую ретрансляцию, кооперативное кодирование и методы MIMO (многоканальный вход и многоканальный выход) для повышения спектральной эффективности системы и ее способности противостоять помехам. Кроме того, стратегии совместной коммуникации, основанные на теории игр, могут оптимизировать распределение ресурсов и планирование коммуникации между роботами. Тем не менее, реализация совместной коммуникации в реальном сценарии с гетерогенными роботами сталкивается с трудностями. Одной из основных проблем является проблема синхронизации роботов. Поскольку они могут иметь разные аппаратные и программные конфигурации, достижение точной синхронизации для многозвенной ретрансляции и кооперативного кодирования может быть затруднено. Возможные решения могут включать разработку стандартизированных протоколов синхронизации или использование методов временной метки для обеспечения точного выравнивания сигнала.
Другим ограничением является потенциал увеличения потребления энергии из-за дополнительных требований к связи и кооперации. Чтобы смягчить это, можно разработать алгоритмы кооперативной коммуникации с учетом энергии, чтобы сбалансировать производительность и потребление энергии. (..) @SeaRobotics
(10) 2.2.3 Расстояние связи и покрытие
Гетерогенные роботы в водной сфере обычно работают в различных условиях морских сред, работая порой на удалении друг от друга, что создает проблему качества покрытия системой связи. Хотя гидроакустическая связь подходит для передачи на большие расстояния, ее ограниченная полоса пропускания не может удовлетворить спрос на высокие скорости передачи данных. Радиосвязь, это хорошее решение для поверхности воды, но она быстро затухает под водой. Оптическая связь подходит для передачи на короткие расстояния с высокой полосой пропускания, но ее зона покрытия ограничена оптическими свойствами среды.
Чтобы решить проблему покрытия, можно использовать технологию многоузловой сети для расширения покрытия связи посредством релейной передачи между несколькими роботами. Кроме того, применение гибридной системы связи может эффективно объединять преимущества различных технологий связи для оптимизации покрытия и производительности передачи системы. Многоузловые сети используются для пересылки сигналов через несколько релейных узлов, что позволяет сигналам охватывать больший район проведения работ. Этот метод может значительно улучшить дальность связи, но для этого необходимо решить проблемы маршрутизации, координации узлов и синхронизации сигналов.
Применение интеллектуальных алгоритмов маршрутизации и самоорганизующихся сетевых протоколов может повысить эффективность и надежность многоузловых сетей. Производительность многоузловой сети можно выразить как уравнение (6), где Deff — эффективная дальность связи, а di — расстояние на один переход. Узлы ретрансляции могут быть фиксированными или мобильными, и они отвечают за прием, обработку и пересылку сигналов. Мобильные узлы ретрансляции (например, беспилотные корабли или беспилотные подводные лодки) могут динамически корректировать свое положение в соответствии с требованиями миссии для оптимизации путей связи и улучшения покрытия.
Конструкция узлов ретрансляции должна учитывать их энергопотребление, вычислительную мощность и долговечность. Разработка гибридных систем связи путем объединения различных технологий, таких как гидроакустическая, радио- и оптическая связь, позволяет выбирать оптимальные методы связи в различных условиях и требованиях к миссии. Например, гидроакустическая связь используется для дальней связи, радиосвязь используется между наземным и береговым оборудованием, а оптическая связь применяется для передачи на короткие расстояния с высокой пропускной способностью. При проектировании гибридных систем связи необходимо учитывать совместимость и проводить совместную оптимизацию различных технологий связи. (..) @SeaRobotics
(8) 2.2 Критические проблемы для связи роботов в воде
Несмотря на прогресс в области коммуникационных технологий, гетерогенная роботизированная связи в воде по-прежнему сталкивается с рядом существенных проблем, включая затухание сигнала, помехи, задержку передачи данных и ограничение покрытия. Эти проблемы различаются в зависимости от конкретной водной среды, будь то глубоководные сценарии или работа на прибрежном мелководье, их следует учитывать при выборе подходящего метода связи.
2.2.1 Затухание сигнала и помехи
Затухание сигнала – одна из основных проблем подводной связи, и ее серьезность зависит от типа среды. Например, гидроакустические сигналы очень чувствительны к температуре воды, солености и глубине. В глубоководных средах, где эти факторы значительно варьируют, гидроакустическая связь остается наиболее эффективной для передачи на большие расстояния, но при этом страдает от ограниченной скорости передачи данных и существенных помех среды.
Радиоволны подвержены значительному затуханию даже на мелководье, что ограничивает эффективность их применения в подводной связи, особенно по мере роста дистанции связи.
Оптическая связь, хотя и обеспечивает высокую скорость передачи данных, очень чувствительны к прозрачности воды и взвешенным частицам, что делает этот вид связи наиболее подходящим для ближней связи в чистой водной среде.
В подводной среде затухание сигнала это неизбежная проблема. Гидроакустические сигналы значительно затухают с увеличением расстояния распространения. Уравнение (1) описывает затухание гидроакустического сигнала. Здесь A(d) – затухание на дистанции распространения d, P0 – начальная интенсивность сигнала, а β – коэффициент затухания, зависящий от среды.
Для радиоволн затухание еще более значительно, высокочастотные радиоволны едва проникают в толщу воды. В то же время радиоволны среднечастотного диапазона также подвержены значительному поглощению и затуханию. Затухание можно выразить уравнением (2), где P(d) – сила сигнала на расстоянии распространения d, P0 – начальная сила сигнала, а β – коэффициент поглощения среды.
Оптические сигналы проходят в воде ограниченное расстояние и сильно зависят от качества воды, взвешенных частиц и преломления света. Затухание оптического сигнала описывает уравнение (3), в котором I(d) — интенсивность света на расстоянии d, I0 — начальная интенсивность света, а κ — коэффициент поглощения среды.
Сложность подводной среды делает сигналы связи подверженными различным помехам. Например, эффект многолучевого распространения вызван отражением и преломлением сигналов в воде, что может вызывать задержки и помехи. Эффект многолучевого распространения описывает уравнение (4), где r(t) — принятый сигнал, ai — коэффициент затухания для каждого пути, s(t) — переданный сигнал, а τi — задержка для каждого из путей. (..) @SeaRobotics