📈 Тренды. AUV. Контроль подводной инфраструктуры

В Юго-Восточной Азии проявляют все больший интерес к AUV для выявления скрытых угроз подводной инфраструктуре

Правительства и военные в ЮВА все чаще обращаются к подводным автономным технологиям для мониторинга подводных кабелей после серии повреждений инфраструктуры в Балтийском море и на морских путях вокруг Тайваня.

Интерес проявляют и операторы подводных кабелей, и военные. Германская Euroatlas отмечает рост обращений к ней в отношении AUV Greyshark. Этот аппарат был представлен в Европе в конце 2024 года, а в Азии в начале мая.

Потенциальных покупателей привлекает возможность резидентного развертывания Greyshark, этот аппарат может оставаться под водой до 4-х месяцев, выполняя задачи обследования линейной инфраструктуры, а также скрытного сбора разведданных.

Greyshark обладает дальнодействием до 1850 км и предназначен для подводной разведки и наблюдения. Рабочие глубины – до 650 м. Разработчики заявляют о высокоточной навигационной системе. Силовая установка – электрическая, скорость до 10 узлов (18 км/ч). Корпус – неметаллический с низкой эхо-заметностью. Аппарат поддерживает возможность шифрованной подводной связи.

Компания Euroatlas планирует выпустить зарядный модуль для версии Bravo, предназначенный для установки на морском дне, чтобы Greyshark не нужно было подниматься для подзарядки. Более крупную версию AUV, Foxtrot, компания планирует перевести на водородную батарею.

@SeaRobotics, картинка - TheDefencePost

🇷🇺 Подводные грузоперевозки. Россия

Министр транспорта рассказал ТАСС о проектировании Курчатовским институтом подводных газовозов для работы на Севморпути.

Договор на разработку атомного газовоза Газпром заключил с Курчатовским институтом в ноябре 2024 года.

Проектируемые газовозы могут обладать вместимостью в 180 тыс. тонн, осадка - не более 14 м, длина судна - 360 м, ширина - 70 м. Три ядерных реактора Ритм-200 обеспечат работу трех гребных электродвигателей по 30 МВт каждый. Скорость передвижения газовоза может достигать 17 узлов.

@SeaRobotics

🇫🇷 Научные миссии. Глубоководные. АНПА. Франция

4 июня 2025 года я уже рассказывал вам о миссии NODSSUM, в рамках которой с помощью глубоководного автономного подводного аппарата UlyX Французского океанографического флота планируется обследовать зону сброса радиоактивных отходов в Атлантике в 600 км от побережья Франции.

Этой же теме посвящена публикация За рубежом - в ней об этой миссии рассказывается чуть подробнее.

@SeaRobotics

🇷🇺 Сахалинская область. Полигоны. Россия

В Сахалинской области на озере Тунайча в Корсаковском районе открыт полигон для испытаний надводных и подводных роботизированных систем

Инженеры смогут тестировать здесь автоматизированные комплексы с различным оборудованием, установленных на БЭК. В частности, планируется отрабатывать работу «мультисредовых программ», сценарии совместных действий, параллельное использование БЭК + БАС. Об этом сообщает CitySakh.

Для тех, кого удивил выбор места для создания полигона приводятся аргументы – это протяженный водоем – до 28 км в длину и почти в 10 км шириной, к тому же озеро сообщается с Охотским морем. Это дает возможность испытывать роботов в широком спектре условий.

На Тунайче уже проходили испытания БЭК с гидролокатором и ТНПА.

Пока что полигон - это, скорее, название. Но под него выделен земельный участок, на нем планируется сооружение инфраструктурных объектов, силами НПЦ Крылья Сахалина. В частности, планируется установить слип для спуска судов на воду и разместить контейнерные модули. Идут переговоры о совместных учениях с Тихоокеанским флотом, если получится договорится, это расширит возможности полигона и спектр решаемых на нем задач.

Хорошее дело – полигон. И все же, с учетом стоимости авиабилетов, стоит иметь несколько таких объектов, в том числе ближе к европейской части России.

@SeaRobotics

🔬 Гетерогенные системы. Научные публикации. Китай

Гетерогенные водные роботизированные системы (ГВС)

ГВС – это системы, состоящие из ROV, AUV, ASV и UAV. Очень актуальная и перспективная тема, которой посвящена статья, фрагменты которой предложу вам в моем пересказе. Авторы статьи – из Шанхайского университета Цзяотун, Шанхайского научно-исследовательского института интеллектуальных автономных систем, Университет Тунцзи, Шанхай; Школа информационной и коммуникационной инженерии, Хайнаньский университет, Хайкоу, Китай.

Введение

Роботы стали незаменимыми инструментами в современном обществе, имея значительную исследовательскую ценность [1–5].

Гетерогенные водные роботизированные системы, состоящие из роботов различного типа, таких как подводные дистанционно управляемые аппараты (ROV), автономные подводные аппараты (AUV), автономные надводные аппараты (ASV) и беспилотные летательные аппараты (UAV), играют решающую роль в исследовании окружающей среды, мониторинге и выполнении задач [6–8]. Эти системы расширяют свое действие за пределы традиционных водоемов, таких как реки, озера и океаны [9–11], расширяя применимость на воздушное пространство и прилегающие участки суши, создавая трехмерное исследовательское и операционное пространство [12,13]. Способность гетерогенных систем получать доступ к подводным средам, которые в противном случае остаются недоступными для людей, позволяет с помощью таких систем выполнять разнообразные задачи, включая мониторинг окружающей среды [12,13], экологические исследования [14,15], разведку ресурсов [16,17] и реагирование на стихийные бедствия [18,19].

Однако, несмотря на свой огромный потенциал, для гетерогенных водных роботизированных систем характерны несколько технических проблем, которые необходимо решить для обеспечения широкого и эффективного развертывания. Одной из основных проблем является связь, поскольку в современных системах затухание сигнала и помехи значительно затрудняют эффективность подводной связи [20–22]. Роботы должны полагаться на объединение данных с множества сенсоров и интеллектуальные алгоритмы для автономной работы, чтобы адаптироваться к динамичным подводным средам. Это позволяет им воспринимать препятствия, точно локализовать и картировать свое окружение. Кроме того, для координации внутри систем роботов и выполнения ими задач требуются эффективные алгоритмы навигации и управления, особенно когда эти роботы работают в сложных условиях.

Диверсификация технологий водных роботов позволяет им удовлетворять различные потребности в разведке и эксплуатации.

Традиционные подводные дистанционно управляемые аппараты (ROV) славятся своими высокоточными операционными возможностями, но ограничены по дальности действия длиной кабеля или расстоянием связи [23, 24].

Автономные подводные аппараты (AUV) преодолевают это ограничение и могут самостоятельно выполнять долгосрочные миссии, хотя они сталкиваются с проблемами адаптации к сложным средам и принятия решений в реальном времени [25–27].

Автономные надводные аппараты (ASV) и беспилотные летательные аппараты (UAV) играют важную роль в широкомасштабном покрытии, связи [28, 29] и навигационной поддержке при работе с обширными водными пространствами [30–33]. Но они не могут напрямую участвовать в подводных операциях. Учитывая изменчивость и сложность морской среды, практически никакой водный робот не отвечает всем требованиям. Поэтому существует необходимость в разработке комплексных систем, объединяющих сильные стороны нескольких типов роботов. Такие система могут использовать точные операции ROV, автономность AUV, обширные операционные возможности ASV и преимущества UAV (БАС) в воздушной среде, способствуя более эффективному и гибкому выполнению задач. Благодаря этому междисциплинарному сотрудничеству можно повысить успешность миссий. Этому будет способствовать и повышение автоматизации и использования AI в комплексных системах роботов. (..) @SeaRobotics

(Если тема ГС вам интересна, не стесняйтесь ставить лайки, не помешают и перепубликации или ссылки-анонсы).

(2) Несмотря на демонстрацию значительного потенциала в теории и применении, водные гетерогенные робототехнические системы сталкиваются с различными техническими проблемами при попытках их развертывания.

Во-первых, необходима разработка сложных алгоритмов навигации и управления для обеспечения эффективного взаимодействия и точного распределения задач между роботами одного и различного типа.

Во-вторых, срочно необходимы разработка и внедрение инновационных технологий подводной связи для преодоления проблем с затуханием сигнала и помехами в подводной среде [20–22].

Кроме того, существенное значение для успешной адаптации к подводным средам имеют возможности автономного восприятия роботов, для этого необходимы передовые сенсорные технологии и интеллектуальные алгоритмы. Возможность принятия решений гетерогенными робототехническими системами в водной среде имеет первостепенное значение, что требует интеллектуальных алгоритмов для повышения их автономности [34,35] и адаптивности [36–38].

Наконец, учитывая существенное потребление энергии, ограничивающее продолжительность подводных операций, существует острая необходимость в разработке эффективных систем управления энергией для увеличения времени работы роботов и повышения надежности исполнения миссии.

Подводя итог, можно сказать, что преодоление этих проблем требует междисциплинарного сотрудничества [39,40] и применения инновационных технологий, что помогло бы усовершенствовать водные гетерогенные роботизированные системы [41–44].

Хронология развития гетерогенных роботизированных систем в водной сфере показана на рисунке 1.

Признаться, не совсем понимаю, чем эта картинка связана с гетерогенными роботизированными системами. Разве что косвенно. (..) @Searobotics

(3) В публикации китайских авторов рассматриваются достижения в области исследований подводных ГС, обсуждаются ключевые технологии и перспективные направления развития в этой области. Структура статьи представлена на рис. 2. (..) @SeaRobotics

(4) В публикации описывается состав и основные концепции подводных гетерогенных роботизированных систем, исследуются преимущества их применения в различных областях.

Приведен анализ критических технологий, включая обеспечение навигации и управления, связь, сбор данных о внешней среде и их обработка, принятие решений, управление энергией. В статье упоминаются достижения в этой области и примеры применения ГС.

Перечислены основные проблемы, с которыми сталкиваются исследователи, намечаются пути развития.

Структура статьи:

🔹 Раздел 2 - коммуникации внутри ГС и с ГС

🔹 Раздел 3 - возможности восприятия ГС окружающей среды

🔹 Раздел 4 - навигационные возможности ГС

🔹 Раздел 5 – управление ГС

🔹 Раздел 6 – принятие ГС самостоятельных решений

🔹 Раздел 7 – управление энергией в ГС

🔹 Раздел 8 – этические последствия

🔹 Раздел 9 – применения и кейсы в смежных областях

🔹 Раздел 10 - выводы и направления дальнейшего развития

Полная структура публикации показана на рисунке 3. (..) @SeaRobotics

(5) 2. Связь в гетерогенной системе водных роботов

Гетерогенная связь роботов имеет решающее значение для систем с несколькими роботами, особенно в таких приложениях, как исследования океана, мониторинг окружающей среды и подводные операции [49–51]. Эти роботы, включая AUV и ASV, требуют эффективной и надежной связи [52–54].

Гидроакустическая, радио- и оптическая связь, - основные технологии связи, используемые в этих системах. Каждая из них имеет преимущества и ограничения, в зависимости от условий окружающей среды [55–57]. Основные проблемы: затухание сигнала, помехи, задержки передачи данных и дальность связи [58–60]. Недавние исследования сосредоточены на разработке гибридных систем связи, интеллектуальных систем и адаптивных технологий для решения этих проблем [61–63].

По мере развития технологий ожидается, что гетерогенные системы связи роботов станут более интегрированными и эффективными в операциях, где задействованы гетерогенные системы водных роботов.

2.1. Обзор основных коммуникационных технологий

Эффективная коммуникация между гетерогенными роботами в водной среде гарантирует, что различные типы роботов могут надежно обмениваться данными в различных условиях окружающей среды. В этом разделе рассматриваются основные коммуникационные технологии для гетерогенных водных роботизированных систем: гидроакустическая связь, радиосвязь и оптическая связь. Ниже показаны их преимущества, ограничения и подходящие сценарии применения.

Сравнение основных коммуникационных технологий для водных роботов. (..) @Searobotics

(6) Подводная акустическая связь

Особенности: высокая дальность передачи данных; низкая скорость передачи данных (порядка 1500 м/с); высокая зависимость от температуры воды, солености и глубины;

Преимущества: подходит для дальней связи; подходит для использования в условиях глубоководья;

Недостатки: ограниченная полоса пропускания; низкая скорость передачи данных; подверженность эффектам многолучевости и интерференции с шумами среды;

Сценарии: широко применяется для навигации, управления и передачи данных AUV в различных приложениях, например, в исследованиях океана, мониторинге окружающей среды и в военных применениях.

Ссылки на источники: [55, 64-75]

Радиосвязь

Особенности: быстрое распространение в воздушной среде (~3*108 м/с); распространение в воде подвержено быстрому затуханию;

Преимущества: широкая полоса пропускания; высокая скорость передачи; подходит для коммуникации между надводными роботами (роботами на поверхности воды) и оборудованием на берегу;

Недостатки: ограниченная дальность распространения под водой; в серьезной степени подвержено эффектам абсорбции и ослабления водой;

Сценарии: подходит для обеспечения связи между несколькими ASV и центрами управления, мониторинга ситуации на поверхности, миссий по поиску и спасению, и т.п.

Ссылки на источники: [76-82]

Оптическая связь

Особенности: световые лучи быстро распространяются в том числе в воде; распространяются лишь на ограниченное расстояние; их распространение в значительной степени зависит от качества воды и особенно от плотности частиц в ней;

Преимущества: высокие скорости передачи данных; подходит для приложений, где требуется высокая скорость передачи данных; высокая устойчивость к электромагнитным помехам;

Недостатки: ограниченная дальность передачи данных; требует точного наведения передатчика на приемник; подходит для использования в чистой (прозрачной) воде с малой плотностью частиц в ней;

Сценарии: подходит для передачи данных на небольшие расстояния с высокой скорость, в частности, для передачи данных между подводными роботами, когда они находятся сравнительно близко друг к другу; позволяют передавать большие объемы данных, включая передачу видео в реальном времени.

Ссылки на источники: [76,83-93] (..) @SeaRobotics

(7) Перечисленные методы по-разному работают в разных средах, как показано ниже:

Мелководье: на мелководье часто хорошо работает радиосвязь из-за ее способности быстро передавать данные на высоких скоростях, хотя эффективный диапазон ограничен. Оптическая связь может использоваться на небольших дистанциях, обеспечивая высокую пропускную способность, таких как передача видео в реальном времени между соседними роботами. Однако, в зависимости от факторов окружающей среды, таких как волны на поверхности или высокая мутность, производительность оптической связи может заметно снижаться.

Глубоководье: гидроакустическая связь остается доминирующим выбором для исследований в условиях глубоководья. Здесь большая дальность передачи и надежность работы в сложных средах перевешивают ее сравнительно низкую скорость передачи данных и уязвимость к помехам от эффектов многолучевого распространения. Однако для задач с высокой пропускной способностью в реальном времени, таких как потоковая передача видео, оптическая связь, как правило, невозможна из-за ограниченного диапазона и зависимости от условий чистой воды.

Мутная среда или среда с помехами: в средах с высокой мутностью, таких как русла рек или зоны со значительным содержанием взвешенных частиц, оптическая связь часто неэффективна. В таких условиях гидроакустическая связь предлагает лучшую альтернативу, хотя она по-прежнему сталкивается с такими проблемами, как многолучевые помехи и затухание сигнала из-за шума окружающей среды.

🔹 Гетерогенные роботизированные коммуникационные технологии в водной сфере охватывают различные подходы, каждый из которых имеет уникальные преимущества и ограничения. Гидроакустическая связь подходит для дальних и глубоких морских сред, радиосвязь имеет хорошие перспективы применения на поверхности и на мелководье, а оптическая связь отлично подходит для передачи на короткие расстояния с высокой пропускной способностью.

В дальнейшем ожидается синтез этих технологий для разработки гибридных коммуникационных систем, адаптированных к различным средам и требованиям для улучшения общей производительности гетерогенных роботизированных систем в воде. (..) @SeaRobotics