Underwater Acoustic Sensing
Akustik algılar, sualtı ortamlarda algı için en yüksek yöntem olarak duruyor, elektromanyetik dalgalar hızla ve optik sistemler, daraltılmış uzaktan kumandanlar ve sınırlı sayıdaki sular (AUVs), büyük otonom ve ses kasetleri, akustik sensörler, altmış nesneler ve on kilometreler boyunca iletişim kurmak için temel olan bu teknoloji, kompakt uzaktan kumandanlı denizler dahil olmak üzere modern su geçirmez platformlar tarafından kısıtlanmış durumda.
Modern akustik algılarının genişliği yan-scan ve multibeam sonlayıcıları yüksek çözünürlüklü deniz haritaları için haritalama, astronomik çizelgeleme, okyanusografik ölçümler için akustik Doppler hız logları ve ortam gürültülerini veya insan yapımı imzaları yakalamak için pasif dinleme sistemleri.Bu sensörleri on yıl önce donanıma sahip olmayan bir seviyeye çıkarmak için.
Key Technological Sürücüler
Akustikg algılamada ilerleme transdüser malzemeler, gömülü işleme ve veri odaklı algoritmaların atılımlarıyla yönlendirilir. Bu gelişmeler, yoksul angular çözümü, yüksek güç tüketimi ve çok fazla ayrımcılığa yol açıyor. Sonuç, öncekilerinden daha küçük, daha akıllı ve çok yetenekli bir sensörlerin yeni bir neslidir.
Yüksek Lisans Transducer Dizileri
Geleneksel son sistemler on ila yüzlerce kilohertz aralığında çalışır. Son yenilikler taşıyıcı frekansları yoğun, yoğun olan, yüzeysel olmayan yüzeylere iten kompakt transdüserler sağlar.[Dönemli tasarımları [PMT-L) tek kristaller olağanüstü yüksek elektromekanik darbe katları sağlar, transistörlerin yapımına olanak sağlar.
Geniş bant operasyonu başka bir kritik sınırdır. Modern transdüserler, AUV'lerin burun konsüllerini veya daha önce uygulanan su sütununun gerçek zamanlı 3D görselleştirilmesini sağlayan, daha büyük bir akustik gözlemleyerek verileri sentezlemek için çeşitli yöntemlere entegre edilebilir.
Makine Öğrenme ve Signal Processing
Akustik verilerin sayısallaştırılması, ham oğlumar'ın harekete geçirilebilir içgörülebilir bilgi birikimine dönüştüğü makine öğrenme tekniklerine kapı açtı. Deep sinir ağları, özellikle de konvolu ve tekrarlayan mimariler, şimdi nesne sınıflandırması, hedef izleme ve Amerika Birleşik Devletleri'nde eğitim gören araştırma yöntemleri[Uygun veri setleri, balık türleri, alt deniz altyapı anomalileri veya madenleri ve patlamamış veya yeniden yönlendirilmemiş veya yüksek doğrulukla ilgili ayrıntılı bilgi için gerekli verileri tespit edebilir).
Signal processing seviyesinde, adaptif filtreleme algoritmaları şimdi, daha uzun aralıklarda sessiz hedefler tespit etmek gibi zaman tasarrufu ve dalga kaynaklı balon bulutları yapabilmeleri için AUV algılaması sağlar.Gerverme öğrenme yöntemleri, düşük sinyal algılama yönteminin geri çekilmesini sağlar, sistem ayarlayıcı tekrarlama frekansının tespit edilmesini sağlar ve güçlendirici veri toplama hedeflerini gerçek zamanlı olarak optimize eder.
Miniaturisation and System Entegrasyon
Elektronikin sürekli minimasyonu, tek bir ayarlı birimdeki akustik sensörlerden daha büyük bir akıllı telefona sahiptir, bu mikro-sonuçlu sistemlerde 200 gramdan daha az ağırlıkta bulunan ve 5 watt altında tüketilebilecek, ancak engelleyici, analog-devrim dönüştürücü ve tek bir paketteki akustik iletişim sağlar.Bu tür faktörler, küçük bir mikro-altınlık alanı takip eden ve 5 watt altında toplanabilir, ancak engelleyici, alt-sayılı bir şekilde iletişim sağlar.
Katkıda bulunan ilerlemeler, karmaşık transdüser konutların üretimini, kiriş kalıpları optimize eden ve iç yansımaları azaltabilecek şekilde etkinleştirmiştir. Multi-mal baskı, tek bir inşadaki polimer eşleştirme katmanlarıyla birlikte, montaj adımlarını ve güvenilirliğini artırmayı sağlar.
Enerji-Efficient Acoustic Modems
İletişim, farklı sularda 1'den daha az miktarda şarj edilebilir olan on iki kilometreden fazla sürede verileri gönderen akustik modemler üretmiştir.Orthogonal frekans-division multiplexing (OFDM) ve turbo, çok fazla algılama sonucunda oluşan akustik modemler üreterek, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte olan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte olan otomatik olarak dağıtılabilir.
Enerji hasat da ufukta: prototip modemler, çevre akustik enerji veya okyanus akımlarından gelen gücü, derin deniz sensör ağları için gerçekten sürekli dağıtım vaat ediyor. ultra-düşük güç akustik uyanma devreleriyle birlikte, bu modemler onları aktif bir şekilde tetikledikçe, batarya tüketimini ciddi bir şekilde azaltabiliyor.
Underwater Mechatronics'te Uygulamaları Genişleme
Daha yüksek çözünürlüklü algılama, akıllı işleme ve daha düşük güç bütçelerinin etkisi, çeşitli alanlarda kabul edildi.Her uygulama belirli operasyonel kısıtlamalara ve çevresel koşullara uygun olarak akustik algılamayı benzersiz şekillerde kullandı.
Özerk Sualtı Araç Navigation
Aşırı sıcaklık ölçümleri gibi akustik konumlama sistemleri, GPS düzeltmeleri için saatlerce çalışabilir.(LBL) AUVS için son derece ayrıntılı ölçümler sağlar.Simultane bir şekilde görüntüleme ve haritalama (SLAM)[Döneticileri kullanarak, görüntüleme cihazı kullanan bir dizi teste olanak sağlar.
Deniz Biyolojisi ve Ekosistemi İzleme
Balologlar, genişleyen yankıları kullanarak balık ve hayvanat bahçesi planlı türlerin frekans bağımlı akustik imzalara dayanan olduğunu tespit ederler.[/FONT][/FONT=0)Organizasyonlar NOAA) gibi, AUV'ler bölmek için donanımlı bir araya gelir - makine öğrenme sınıfları otomatik olarak daha az invazif ve genişleyen aramalar, akustik izleme, deniz dalgalarının takip edilmesi için tehlikeli haritaları kullanarak tehdit eder.
Subsea Altyapısı Muayenesi
Enerji ve telekomünikasyon sektörleri, düzenli denetim gerektiren alt deniz hatlarına ve üretim katmanlarına güveniyor. Akustik sensörler, hava kirliliğine yol açmadan kaynaklanan yüksek frekanslı adımların belirlenmesine izin veriyor ve bu sensörlerin yakınında bulunan ve son kontrol sistemleri, engellerin önlenmesine yardımcı olan üç boyutlu profiller, sualtı yapılarındaki bulutları takip ediyor ve Aomali temizleme işlemine izin veriyor.
Güvenlik ve Savunma
Deniz Kuvvetleri, deniz kenarındaki akustik sensörlerin, minimum yanlış alarmlarla ilgili nesneleri sınıflandırmasına izin veriyor, son zamanlardaki küçük yersiz sualtı araçlarının uçsuz denizlere nüfuz edilmesi için kullanılan küçük zeminler için kullanılan aperture sonlu (SAS) deniz zeminlerini kullanarak, deniz zeminlerine karşı dayanıklı olmayan bir şekilde dağıtık ağlama ve takip eden bariyerler oluşturmak için daha fazla sayıdaki küçük yerlerin belirlenmesi için sağlam bir şekilde tasarlanmış.
Bilimsel ve Arkeolojik Araştırmalar
Derin deniz arkeologları, gömülü yapıların keşfini kullanarak düşük frekanslı seslere dayanan, denizlerin etrafındaki uzaysal hızlara bağlı olarak, denizlerin genişleyen havalimanlarını ölçerek, denizlerin çökmüş hava kirliliğini ölçen yeni kimyasalları ölçerek, deniz düzlemlerini ölçen yüksek çözünürlükte kullanarak, deniz düzlemleri ölçen yeni kimyasalları ölçen yeni kimyasalları ölçerek genişleterek, deniz düzlemleri kullanarak, sualtın sualtı hıza doğrultme modellerini ölçen yüksek çözünürlükte kullanarak, deniz düzlemleri ölçen bir şekilde genişleterek, deniz yüzeyinin etrafındaki hava kirliliğini ölçen havale ölçen hava kirliliğini ölçen su kaydırakları ölçmektedir.
Aquaculture ve Hassas Balık Çiftliği
Gelişen bir uygulama, aquaculture'te akukan algılamanın kullanımıdır. Akıllı balık çiftlikleri, görüntüleme sonlarını stok yoğunluğu, beslenme davranışı ve net bütünlüğü izlemek için kapalı olarak yapılır.AUV'ların ve moored sonların kombinasyonu, stresli kullanım olmadan balık biyokütlelerinin tam bir resmini sağlayarak, önceden belirlenmiş seslendirme risklerini azaltır, balıkların beslenme sistemlerini yalnızca balıkların aktif olarak yemesi, atık ve çevresel etkisini azaltır.
Kalıcı Zorluklar ve Gelişen Çözümler
İnanılmaz bir ilerlemeye rağmen, sualtı alanında akustik algı hala önümüzdeki on yıl araştırmayı tanımlayan fizikten gelen engeller ve mühendislik ticaretleriyle karşı karşıyadır.
Çevresel Gürültü ve Multipath Propagation
Sualtı akustik kanalı, farklı gecikmeler ve fazlar ile alıcının en zorlu iletişim ortamlarından biridir.Görüntüdeki son zamanlardaki seslendirme sistemleri ve hayaletleri kullanarak, çok yönlü bir şekilde sorgulanabilir aynalar sunar.Çok fazla içgüdüsel koşullar altında, yüksek derecede dinamik koşullar altında alıcıya ulaşırken, iletişim sistemleri ve hayaletler ile iletişim sistemleri arasındaki asimetrik bir şekilde müdahale eder.
Gelişmiş malzemeler ve Sensör Durability
Transduceratif malzemeler, büyük derinliklerde depoya koyulabilen ve eşleşen katmanlar, titanyum alaşımları ve karbon-gerçekçi polimerleri korumak için daha kolay bir şekilde baskı toleransı sağlar.Bu tür kaplamalarda, yüksek çözünürlükte bulunan küçük kaplamalar için yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte baskı sağlar.
Adaptif Algoritmalar ve Bilişsel Sonar
Kanal işleme zincirine öğrenme entegrasyonu sadece başlangıçtır. Future sistemleri, geniş çaplı yeniden yapılandırma olmadan doğrudan bir şekilde sabitlenen algılama, veri akışlarını anlamalı ve otomatik olarak güvenebileceğiniz bir sistem haline getirecek.[FONT=0) Çok fazla araç arasındaki algılama (Dönetici) ve veri akışına bağlı olarak, tüm dinamikleri açıklayarak, düşük seviyeli iletişim araçlarına uygun şekilde iletişim kurmanın gerekli olan tüm dinamikleri pekiştirmek için bir sistem tarafından kontrol edilmesi için bir sistem tarafından belirlenen bir şekilde bir araya getirilmesine izin verecektir.
Swarm Robotics ve Collaborative Sensing
Sualtı araçlarının daha küçük ve daha ucuz hale geldiği için, koordineli filoların vizyonu büyük okyanus alanlarının uygun hale gelmesini gerektirir.Akustik swarming, Bilim Robotu'nda yayınlanan merkezi bir çalışma olarak, yalnızca pasif aralıkları kullanarak yerelleştirilmiş turizme yönelik olarak, yüksek çözünürlükte bulunan yerelleştirilmiş yörüngelerde bulunan ve yüksek çözünürlükte bulunan bir akışa sahip olan bir akışa sahip olan bir akışa sahip olan bir akışa sahip olan bir akışa sahip olan bir akışa sahip olan bir akışa sahip olan bir akışa sahip olan bir sistem algısı ilerleyicisi ile birlikte, yüksek çözünürlükte bulunan bir araya gelir.
Kuantum ve Biyo-inspired Sensing
Daha ileri bakmak, ortaya çıkan fizik sualtı akustiklarını bozabilir. Kuantum magnetometri ve gradiometri akustik emisyonlar olmadan navigasyon için soruşturma altındayken, potansiyel olarak, çocuklu spermlerin bu türlerine rakip olan biyolojik algılayıcılar, ultra hızlı hedef sınıflandırmaya odaklanabilen metamalzemeler keşfederler, bu kavramlar, uzun süre boyunca kapalı görüntülemede yan yanardağların yüksek çözünürlükte ve yüksek çözünürlükte görüntülerini açarak, mikrobiyönemesel görüntülemede incelenebilirler.
Güç Yönetimi ve Data Band geniş
Enerji verimli modemlerle bile, modern yüksek çözünürlüklü sonlar tarafından üretilen veri hacmi, enerji ve depolama yeteneklerinin aşırı derecede azaltılmasıdır. Öğrenilen temsilleri kullanarak, veri ayak izlerini, potansiyel olarak 10 ila 100 faktörlü örnekleme stratejileri olmadan azaltılabilir, sensör kayıtlarının yalnızca anlamlı değişiklikler gerçekleştiğinde, daha fazla enerji ve depolamayı korur.
Akustik algı noktaları daha akıllı, daha özerk ve daha derin okyanus operasyonlarının kumaşına entegre edilmiş bir şekilde işaret ediyor.Uygunluk deniz limanlarını güvence altına almak ve insan deniz tarihinin son ellinci bölümünü keşfetmemiz için, bu görünmez ses dalgaları sadece yüzeyin altında saklı dünyayı ortaya çıkarmaya devam edecek.Akustik fizikçiler, materyaller bilim adamları, makine öğrenme mühendisleri ve deniz robotları, bir sonraki sualtı mechatronic platformlarının sağlığını izlemek için önümüzdeki nesilleri garanti edecek.