JANUS - нов универсален език за комуникация на подводни роботи
През последните няколко десетилетия хората използват глобални комуникационни мрежи и различни абонатни устройства, за да комуникират от разстояние. С тяхна помощ те обменят данни, обикновено във въздуха. За да могат мрежите и устройствата да си взаимодействат помежду си, те са изградени в съответствие с различни технологии и международни стандарти, като Wi-Fi, Bluetooth и стандарти за клетъчни мрежи – 2G/GSM, 3G/WCDMA, 4G/LTE, 5G. За съжаление, за водната среда, където радиовълните практически не се разпространяват, все още не съществуват такива общоприети стандарти и базирани на тях комуникационни мрежи. Новият акустичен „език“ на JANUS може да реши този проблем, позволявайки подводни устройства от различни класове и цели да бъдат комбинирани в един вид подводен IoT.
JANUS е първият разработен международен цифров стандарт за подводни комуникации, създаден от João Alves и други изследователи от НАТО. Той описва протокол за акустични сигнали, чрез който всяка подводна система може да комуникира. Името на езика е дадено в чест на двуликия римски бог на вратите и портите, началото и края на Янус.
Акустичните сигнали отдавна се използват за подводна комуникация. Докато оптичните сигнали могат да осигурят високи скорости на данни под вода на разстояние не повече от 100 метра, звуковите вълни пътуват на много по-големи разстояния. За съжаление, тъй като сигналите за аудио обхват са сигнали с ниска честота, те не осигуряват високи скорости на данни.
Основната задача на JANUS е да осигури скачването на различни подводни устройства, способни да обменят акустични сигнали помежду си. За целта стандартът определя т.наробща честота - 11,5 килохерца. На тази честота всяка система може да обяви присъствието си. След като две системи осъществят контакт чрез JANUS, те могат да се договорят за превключване към друга честота, която е по-удобна и за двете, както и към подходящ комуникационен протокол, постигайки по-висока скорост на трансфер на данни.
В зависимост от ситуацията устройствата могат да избират или по-висока работна честота, която им позволява да комуникират с по-висока скорост, или по-ниска, която им позволява да обменят сигнали на големи разстояния, без да изразходват много енергия.
Алвес сравнява JANUS с английския, универсалният език за чужденци, за да започнат да общуват във всяка страна. Започвайки разговор на английски, който почти всеки пътешественик вече знае, и установявайки, че и за двамата например испанският е техният роден език, те могат да преминат към него като по-удобен за комуникация.
Защо е необходим единен стандарт за подводна комуникация? Например, тя ще създаде обща мрежа, която ще предостави на подводните роботи способността да получават команди от контролни центрове и да препращат събраната информация към такива центрове. Такава комуникация може да се използва за откриване на подводни аварии на нефтени платформи, търсене на мини, разузнаване, защита на пристанища и секретни обекти, за научни изследвания, за операции по търсене и спасяване и др.
Подводните устройства могат да използват JANUS не само за предаване на данни директно един на друг, но и чрез „заключващи буйове“, под вода или на повърхността на водата. Повърхностните шамандури предават данни до близките контролни центрове, използвайки традиционни радиокомуникации, като сателит. Подводниците също могат да използват JANUS като авариен канал, казва Алвес.комуникация, например молба за помощ от кораби и спасители. „Отвореният стандарт за комуникация значително ще увеличи шансовете за спасяване на тези, които са в беда“, казва ученият.
1. Изследователският кораб Alliance координира и взаимодейства с наземния команден център и подводни обекти чрез шлюзове, които представляват шамандури, плаващи на повърхността. 2. Всяка такава шамандура е оборудвана с радиокомуникация за обмен на данни с кораба (Wi-Fi или други технологии) и акустични модеми за комуникация с подводни обекти. 3. Подводницата може да комуникира с подводни роботи с помощта на акустични модеми, а на повърхността – по радио. 4. Подводните роботи са заети със събирането и обмена на събраните данни, взаимодействайки помежду си чрез акустични сигнали. Благодарение на възможността за комуникация, роботите могат да работят не само автономно, но и като част от екипи. 5. Необслужваните сензори също могат да бъдат част от мрежа, работейки заедно с роботи или просто предавайки събрани данни от време на време.
Стандартът JANUS е важен компонент на такава система, което прави възможно свързването на всички нейни подводни компоненти в една мрежа.
България разработва и подводна сонарна система за проследяване, базирана на подводни роботизирани системи, известна като проекта Harmony. В този проект подводните шамандури ще предават събраната информация по радиото, за което подводен робот всеки път ще издига на повърхността връщаща се изскачаща шамандура, оборудвана със сателитна комуникационна система.
абонирайте се за нашия "морски" канал в Telegram - Searobots