Tilbake til søkeresultatene

POLARPROG-Polarforskningsprogram

OASYS - Ocean-Air synoptic operations using coordinated autonomous robotic SYStems and micro underwater gliders

Alternativ tittel: OASYS - Ocean-Air synoptic operations using coordinated autonomous robotic SYStems and micro underwater gliders

Tildelt: kr 6,8 mill.

En av barrierene mot bedre forståelse og bærekraftig utvikling av marint relatert økonomisk aktivitet er den høye prisen forbundet med havobservasjonssystemer. Autonome robotikk-systemer revolusjonerer stadig måten vi samler inn data på, og interagerer med havet. Men de fleste eksisterende autonome systemer krever fortsatt bruk av bemannede oppdrag i utplasserings- / gjenopprettingsfasene, som utgjør en høy prosentandel av de totale driftskostnadene. OASYS-prosjektet vil utvikle og demonstrere en innovativ type fullautomatisert Hav-Luft-koordinert robotoperasjon som har potensiale for å drastisk redusere kostnadene for havobservasjonssystemer. Prosjektet foreslår utvikling av en sverm av Micro Underwater Gliders (MUGs), som kan operere autonomt med støtte fra ubemannede luftfartøy (UAV) og ubemannede overflatefartøy (USVs) for utplassering, gjenoppretting, batteriladning og kommunikasjonsrelé. Systemet reduserer menneskelig intervensjon til et minimum, og revolusjonerer kostnadseffektivitetentil et bredt spekter av overvåkings- og datainnsamlingsoperasjoner. To forskjellige oppdragsscenarier foreslås: I utgangspunktet ligger basestasjonene på land eller på eksisterende offshore-plattformer. Dette scenariet passer til kystovervåkning, og kontinuerlig miljøovervåking rundt olje- og gass offshore-plattformer. I det andre scenariet tjener en bølge-drevet USV med langvarig operasjonstid som basestasjon for UAV og en sverm av MUGs. Dette gjør det mulig å utvide kapasiteten til eksisterende langdistanse-USVer med muligheten for å legge til vedvarende synoptiske observasjoner i vannsøylen til en brøkdel av kostnadene. Teknologiene utviklet gjennom prosjektet vil muliggjøre fremstilling av fremtidige produkter, løsninger og vitenskapelig forskning, relatert til kommersialisering av autonome observasjonssystemer og genererte data. De foreslåtte observasjonssystemene vil bli demonstrert under sjøforsøk i Oslofjord, Trondheimfjorden og i en tidevannsbreen på Svalbard, Norge. Det har vært fremgang i utviklingen av en miniatyr undervannsglider (MUG) prototype. Et lett trykkskrog av karbonfiber har blitt testet med suksess i laboratorieforhold til en tilsvarende dybde på 1000m. En prototype med variabelt oppdriftssystem (VBS) er utviklet som bruker lette og små komponenter, og har blitt testet i laboratorieforhold til en tilsvarende dybde på 1000m. Testene ble brukt til å karakterisere optimale driftsforhold når det gjelder energieffektivitet, og valg av komponenter. Det er utviklet et laveffekt langtrekkende kommunikasjonssystem basert på 4G mobiltelefonnettverk (NB-IoT / LTE-M), Wifi og miniatyr Iridium satellittmodem, som kan tilby rimelig kommunikasjonsdekning på kyst- og fjordområder. Det viktigste elektronikksystemet til glideren er designet. Et av de forfulgte forskningsområdene er å utforske ytelsesgrensene til navigasjonssystemer med begrensede sensor suiter. Miniatyrglideren er i prinsippet ikke utstyrt med DVL/akustisk posisjonering som gjør navigering til en utfordrende oppgave. Prosjektteamet har forsket på bruk av maskinlæringsmetoder som kan forbedre dead reckoning ved å lære kjøretøydynamikk under forhåndsdefinerte eksperimenter. For å finne MUG-en ble det designet en spesiell markør, som gjenkjennes av UAV-kamerasynssystemet. Detekterbarheten av markøren på vann, land og kunstige overflater har blitt verifisert med suksess i en serie flyginger under forskjellige lysforhold og i forskjellige høyder. Konseptet med tidlig hentemekanisme ble verifisert under flyging, men viste seg å kreve en større redesign. En ny design viser bedre resultater, men er ennå ikke testet i vannmiljø. Den trådløse lademekanismen er fortsatt under utvikling, da dens anvendelighet er sterkt avhengig av presisjonen til UAV-landingen, som for tiden blir verifisert i flytester. En UAV-programvareverktøykjede er konfigurert som muliggjør en trinnvis utvikling, inkludert forenklet innendørstesting, simulering-i-sløyfe og utendørsflyvninger ved bruk av en rekke multirotorplattformer. En prototype av miniatyrfluorimeter er utviklet av TriOS og vil bli integrert i MUG-designet. En miniatyr CT-sensorprototype med høy nøyaktighet er også integrert i designet. Sensorene må være lette, ha lite hus og ekstremt lavt strømforbruk. Fluorometeret vil festes som ekstern nyttelast for en enkel utveksling siden operasjonene vil være annerledes og fluorometrene må tilpasses disse. En foreløpig versjon av en skybasert overvåkings- og kontrollprogramvareinfrastruktur er utviklet. Dette gjør bruk av Googles skytjenester og kan brukes til å overvåke, kontrollere og oppdragsprogrammering fra et nettgrensesnitt. OsloMet har nylig åpnet et forskningsanlegg for havteknologi og bærekraft i Filipstadkaia, i indre Oslofjord. Dette anlegget, OsloMet Oceanlab/Havlaboratoriet, skal brukes til å utføre flere av prosjektets feltforsøk.

-

One of the barriers towards a better understanding and sustainable development of marine related economic activity is the high cost associated with ocean observing systems. Autonomous robotic systems are steadily revolutionizing the way we obtain data and interact with the ocean. However most of existing autonomous systems still require the involvement of manned missions in the deployment/recovery phases which represents a high percentage of the total operational costs. The OASYS project will develop and demonstrate an innovative type of fully automated Ocean-Air coordinated robotic operation that has the potential for drastically reducing the cost of ocean observing systems. The project proposes the development of a swarm of low cost Micro Underwater Gliders (MUGs) that can operate autonomously with the support of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) and Unmanned Surface Vessels (USVs) for deployment, recovery, battery charging, and communication relay. The system reduces human intervention to the minimum, revolutionizing the affordability of a broad range of surveillance and data collection operations. Two different mission scenarios are proposed: In the first, base stations are located onshore, or on existing offshore platforms. This scenario suits coastal monitoring, and continuous environmental monitoring around oil and gas offshore platforms. In the second scenario, a long endurance wave powered USVs serves as base station for UAV and a swarm of MUGs. This allows to extend existing long range USVs with the possibility of adding persistent synoptic observations in the water column at a fraction of their cost. The technologies developed through the project will enable the creation of future products, solutions, and scientific research, related to the commercialization of the autonomous observing systems and the generated data. The proposed observing systems will be demonstrated during sea trials in Trondheim fjord and in a tidewater glacier in Svalbard, Norway.

Budsjettformål:

POLARPROG-Polarforskningsprogram