Kommunikation und Steuerung

Bildnachweis: Cellula Robotics

Im Jahr 2025 gelang ecoSUB Robotics und Sonardyne ein Durchbruch bei autonomen Unterwasseroperationen, indem sie eine am Meeresboden montierte Navigationshilfe und einen autonomen Start von AUVs demonstrierten – eine Fähigkeit, die die Grenzen dessen, was Unterwassersysteme leisten können, erweitert.

Die Unternehmen entwickelten Meeresbodenknoten, die Sonardynes akustisches Kommunikationssystem Compatt 6 mit einem passiven Ultra-Kurzbasislinien-System (USBL) kombinieren, um vollautonome Unterwasser-Startpunkte zu schaffen, die über längere Zeiträume inaktiv bleiben können. Jeder Knoten beherbergt ein ecoSUB-AUV in einem speziellen Startrohr und verbleibt im Ruhezustand, bis er akustisch oder durch einen definierten Auslöser aktiviert wird.

Nach dem Aktivieren schaltet das ecoSUB-AUV den Knotenpunkt online, löst sich und startet aus dem Startrohr. Das AUV beginnt seine Mission ohne GNSS und empfängt stattdessen präzise akustische Positionsaktualisierungen vom Knotenpunkt in Entfernungen von bis zu 600 Metern. Mit einem Netzwerk aus vier Knotenpunkten ermöglicht diese Architektur eine großflächige Abdeckung und koordinierte Einsätze mehrerer AUVs.

Im Juni 2026 präsentierten ecoSUB und Sonardyne dieses Konzept im Rahmen der britischen Smart Sound Connect Subsurface-Demonstration in einer realen Betriebsumgebung. „Die Demonstration zeigte, wie am Meeresboden montierte Navigationssysteme eingesetzt werden können und wie ecoSUB-Plattformen diese Infrastruktur nutzen können. Dies verdeutlicht das erhebliche Potenzial für diese Art von autonomem Unterwasserbetrieb“, so Iain Vincent, Direktor und Geschäftsführer von ecoSUB Robotics.

Im Rahmen des Projekts Smart Sound Connect Subsurface, das von der Universität Plymouth in Zusammenarbeit mit dem Plymouth Marine Laboratory (PML) durchgeführt wurde, arbeiteten Plattformen von ACUA Ocean, ecoSUB Robotics, Seaber und Sonardyne sowohl über als auch unter Wasser zusammen.

Während der Demonstration navigierten sowohl das Seaber-AUV der Universität Plymouth als auch ein ecoSUB-AUV gleichzeitig ausschließlich mithilfe des Meeresboden-Knotensystems. An der Oberfläche verfolgte und steuerte ein PIONEER-USV von ACUA Ocean ein ecoSUB-AUV mithilfe eines Sonardyne Ranger 2 Gyro USBL-Positionierungssystems. Das USV erfasste zudem drahtlos Daten von einem permanent installierten akustischen Doppler-Strömungsprofiler Sonardyne Origin 600. Das Softwareentwicklungsunternehmen Marine AI demonstrierte die Fähigkeit, die Navigation auch bei GNSS-Ausfall mithilfe von Sonardynes SPRINT-Nav fortzusetzen.

Seaber Yuco und ecoSUB Robotics werden von Sonardynes Echo Explorer aus bei der Smart Sound Connect Subsurface-Demonstration eingesetzt. Bildnachweis: Sonardyne

Vom Remote Operations Center des PML aus konnten Besucher Live-Bilder verfolgen, die die Ortung und Datentelemetrie der AUVs und des Sonardyne Origin 600 ADCP an das PIONEER USV zeigten. Bildnachweis: University of Plymouth/Plymouth Marine Laboratory

Ein PIONEER USV von ACUA Ocean bei der Smart Sound Connect Subsurface-Demonstration. Bildnachweis: ACUA Ocean

„Zwei der größten Herausforderungen bei der Arbeit mit Meeresrobotik sind die Interoperabilität mehrerer Plattformen – sowohl über als auch unter Wasser – in einem Umfeld mit mehreren Organisationen“, sagte Aidan Thorn, Business Development Manager bei Sonardyne. „Wir haben gezeigt, wie dies in einer Live-Umgebung möglich ist – inklusive Publikum im Fernsteuerzentrum von PML.“

Bei Navigationsknoten am Meeresboden, die passives USBL nutzen, wird die „Intelligenz“ des Positionierungssystems von der Oberfläche auf den Meeresboden verlagert, wo sie kleine Flotten von AUVs unterstützen kann, die keine umfangreichen Navigations- und Kommunikationspakete benötigen, sagt er.

Da Unterwasserfahrzeuge, Meeresbodensysteme und Oberflächenplattformen zunehmend weiter von Versorgungsschiffen entfernt operieren, länger im Einsatz bleiben und leistungsfähigere Nutzlasten transportieren müssen, ist die Energieverfügbarkeit von zentraler Bedeutung für die Missionsplanung, das Systemdesign und die Betriebskosten. NautiGEN, ein von Cellula Robotics gegründetes Unternehmen für maritime Wasserstoffenergie, hat Brennstoffzellensysteme entwickelt, um die Einsatzdauer über die Batterieleistung hinaus zu verlängern. Die Architektur trennt die Brennstoffzelle vom gespeicherten Wasserstoff und Sauerstoff, wodurch die Missionsenergie durch Speicherung erhöht werden kann. Für Hersteller und Systemintegratoren bietet dies einen flexibleren Weg, Einsatzdauer, Nutzlastenergie, Reichweite und Einsatzverfügbarkeit optimal aufeinander abzustimmen. Zu den ersten Anwendungsbereichen gehören Unterwasserfahrzeuge, stationäre Meeresboden-Energiesysteme und unbemannte Oberflächensysteme.

Die Technologiebasis wurde bereits in einer Unterwasserumgebung demonstriert. Das Brennstoffzellensystem trieb ein Envoy-AUV von Cellula Robotics während einer über 2.000 Kilometer langen, vollständig untergetauchten Mission mit Energie an. Der Einsatz dauerte über 385 Stunden und umfasste mehr als 4.000 nichtlineare Manöver. Die Demonstration erfolgte mit der gemeinsam mit Infinity Fuel Cell und Hydrogen, Inc. entwickelten Wasserstoff-Brennstoffzellentechnologie.

Bei der Bekanntgabe einer Absichtserklärung mit Integer Technologies betonte Alex Johnson, Produktleiter bei Cellula Robotics, die Notwendigkeit von Systembewusstsein und Missionssicherheit bei Langstrecken-Unterwasseroperationen. Die Vereinbarung schafft einen Kooperationsrahmen, um Integers Bedienersoftware DIGIT COMMAND mit Cellulas Missionskontrollsoftware für deren UUV-Plattformen zu integrieren. DIGIT COMMAND ist ein Multiagenten-Missionsmanager für landseitige Bediener, der die bestehende Führungs- und Kontrollstruktur um eine Entscheidungsunterstützungsebene für alle Operationen erweitert. Integers DIGIT Mission Assurance Platform kombiniert hochpräzise digitale Zwillinge mit Echtzeit-Umweltprognosen, sodass Bediener Missionspläne bewerten, koordinieren und anpassen können. Durch die Integration von Echtzeit-Sensordaten mit physikalischen Modellen können sich die Plattformen automatisch an sich verändernde Bedrohungen anpassen.

„Die nächste Generation der Verteidigungstechnologie wird durch Software definiert sein, die nicht nur reagiert, sondern auch vorausschauend agiert“, sagte Duke Hartman, CEO von Integer. „Von der Analyse auf Plattformebene bis hin zur globalen Flottenorchestrierung bietet DIGIT die Softwarearchitektur, um im Kampf zu gewinnen. Sie stellt einen grundlegenden Wandel hin zu missionsorientierter Technologie dar und gibt Bedienern und autonomen Systemen die nötige Voraussicht, um fundierte Entscheidungen für erfolgreiche Missionsergebnisse zu treffen.“

Die Florida Atlantic University (FAU) fördert die Unterwasserkommunikationstechnologie mit einem Zuschuss in Höhe von einer Million Dollar im Rahmen der AUKUS Maritime Innovation Challenge, einer Initiative für Verteidigungsinnovationen, die vom australischen Advanced Strategic Capabilities Accelerator, dem britischen Defense and Security Accelerator und der United States Defense Innovation Unit unterstützt wird.

Das Projekt, das vom FAU Center for Connected Autonomy and Artificial Intelligence (CA-AI) in Zusammenarbeit mit Hydromea geleitet wird, hat zum Ziel, ein Unterwasserkommunikations- und Netzwerksystem der nächsten Generation zu entwickeln, das autonomen Unterwasserfahrzeugen, Meeresbodensensoren und maritimen Betreibern helfen soll, Informationen schneller, zuverlässiger und sicherer auszutauschen.

„Heutige Unterwasserkommunikationssysteme zwingen die Bediener typischerweise zur Entscheidung zwischen Reichweite und Geschwindigkeit“, sagte Dr. George Sklivanitis, Hauptforscher an der FAU. „Akustische Kommunikationssignale können große Entfernungen zurücklegen, bieten aber eine begrenzte Bandbreite, während optische Kommunikationssysteme Daten schnell übertragen können, jedoch nur über kurze Distanzen.“

Die FAU-Hydromea-Lösung vereint beide Technologien in einer einzigen programmierbaren Plattform. Akustische Langstreckenverbindungen gewährleisten eine zuverlässige Steuerung und Kommunikation, während Hochgeschwindigkeitsverbindungen über sichtbares Licht den schnellen Datenaustausch zwischen autonomen Fahrzeugen und Sensoren in der Nähe ermöglichen. Das System passt sich veränderlichen Unterwasserbedingungen an und hält die Verbindung auch in stark frequentierten oder umkämpften Umgebungen aufrecht.

George Sklivanitis, Ph.D., Hauptforscher an der FAU. Bildnachweis: FAU

Die Forscher gehen davon aus, dass die Technologie einen Weg für zukünftige operative Einsätze der alliierten Seestreitkräfte ebnen und gleichzeitig breitere Anwendungen in der wissenschaftlichen Forschung, der Umweltüberwachung und der Offshore-Industrie unterstützen wird.