Mapping der Zukunft

(Bild: Kongsberg)

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Marine Technology Reporter holt Dr. Jyotika Virmani, Senior Director, Shell Ocean Discovery XPRIZE und Mitglieder des GEBCO-NF Alumni-Teams als Abschluss der 7 Millionen US-Dollar schnellen Shell Ocean Discovery XPRIZE-Ansätze ein.

Der Shell Ocean Discovery XPRIZE ist ein globaler Wettbewerb, der Teams dazu herausfordert, Tiefseeltechnologien für autonome, schnelle und hochauflösende Meeresforschung voranzutreiben. Der Preis wird eine noch größere Exploration und Kartierung des Meeresbodens anregen und dabei helfen, die größten Wunder und Ressourcen unseres Planeten zum Wohle der Menschheit zu entdecken. Der Gewinner wird im nächsten Jahr bekannt gegeben, aber die zweite Runde, "Competition Testing", findet im November und Dezember dieses Jahres statt. Es ist die letzte Chance für die neun Teams, die noch im Rennen sind, um zu beweisen, dass ihr Design und ihre Technik das Zeug dazu haben. Es ist knirschende Zeit.

Die zweite Runde wurde konzipiert, um die zugrunde liegenden Konzepte, Innovationen und Technologien zu erweitern, die die Teams integriert und destilliert haben, um neue Lösungen zu entwickeln, mit deren Hilfe der Meeresboden noch besser kartiert werden kann. Für die Tests müssen alle neun neuen Technologien von Land oder Luft aus starten und mit eingeschränkten menschlichen Eingriffen durchgeführt werden. Sobald das Team einsatzbereit ist, hat es eine begrenzte Anzahl von Stunden Zeit, um das Wettkampfgebiet (in Tiefen von bis zu 4.000 Metern) zu erkunden, um eine hochauflösende bathymetrische Karte, Bilder eines bestimmten Objekts und archäologische, biologische oder geologische Merkmale zu erstellen.

MTR nahm einen kurzen Blick auf die neun Finalisten nach ihrer Ankündigung bei Oceanology International 2018 in unserer April-Ausgabe und hatte seitdem eine Chance, sich mit Dr. Jyotika Virmani, Ph.D. Senior Director, Shell Ocean Discovery XPRIZE und einigen von die Köpfe hinter einem der Einträge, dem USV Maxlimer. Gebaut vom GEBCO-NF Alumni-Team, basiert der USV Maxlimer auf einem brandneuen USV namens SEA-KIT, das eine entfaltbare und wiedergewinnbare Nutzlast von bis zu 2,5 Tonnen tragen kann - in diesem Fall ein Hugin AUV von Kongsberg Maritime. Es ist ein einzigartiges AUV-USV-Konzept, das eine effizientere, sicherere und kosteneffektivere Kartierung des Meeresbodens ermöglicht und eine Plattform für zahlreiche Anwendungen in einer Vielzahl von maritimen Sektoren bietet.

Das SEA-KIT-Schiff selbst bietet eine Langstrecken-Langstrecken-Fähigkeit der nächsten Generation, die heute nicht verfügbar ist. Es ist in der Lage, monatelang ohne Hilfe zu arbeiten und ist das erste einer neuen Generation von Fahrzeugen, die wirklich unabhängig voneinander arbeiten können. Das von der britischen Firma Hushcraft, Sea-Kit, in Kombination mit der umfassenden und reichhaltigen Expertise des GEBCO-NF Alumni-Teams, des Hugin AUV und der Autonomie-, Positionierungs- und Kommunikationstechnologie von Kongsberg Maritime entwickelte System hat sicherlich das Potenzial, einen neuen, effizienteren Weg zu bieten um die Ozeane zu kartieren. Natürlich haben die anderen acht Teams alle innovative neue Konzepte zu beweisen, was es unmöglich macht, den Gewinner des Shell Ocean Discovery XPRIZE vorherzusagen. Aber wir werden es bald herausfinden.

Dr. Jyotika Virmani, Ph.D, Senior Director, Shell Ocean Discovery XPRIZE

Was erhoffen Sie sich mit dem Shell Ocean Discovery XPRIZE?
Die Shell Ocean Discovery XPRIZE zielt auf drei Hauptziele ab: Beschleunigung der Technologie in der marinen Unterwasserrobotik, insbesondere Kartierung, Bildgebung und die autonome Erkennung chemischer oder biologischer Signale; neue Märkte zu katalysieren, indem man bemannte Schiffe entfernt und den Zugang zur Tiefsee verbilligt; und schließlich, um die Öffentlichkeit zu inspirieren - diese Roboter entdecken einen neuen Unterwasserplaneten mit seltsamen Lebensformen und unbekannten Terrains. Diese exponentiellen Technologien können genutzt werden, um das Umweltmanagement in der Tiefsee, den Naturschutz und sogar den Ökotourismus zu unterstützen. Wir gehen davon aus, dass diese Technologie bis 2030 den gesamten Meeresboden in hoher Auflösung abbilden wird - im Einklang mit den Zielen von Seabed 2030.

Wie passt dieser besondere Preis zu den allgemeinen Zielen der XPRIZE-Stiftungen?
Die Shell Ocean Discovery XPRIZE ist Teil unserer Ocean Initiative, die uns auf einen unaufhaltsamen Weg zu einem gesunden, geschätzten und verstandenen Ozean bringt. Ohne etwas zu verstehen, neigen die Menschen weniger dazu, es zu schätzen, und ohne etwas zu schätzen, ist es uns egal, ob wir es gesund machen wollen. Eine Karte bietet einen grundlegenden Einblick in die Umwelt, die uns umgibt, aber wir haben im Moment nur eine gute Karte von 10-15% unseres eigenen Meeresbodens. Ohne zu verstehen, was da draußen ist, werden wir diesen Planeten, den wir Zuhause nennen, nicht wirklich schätzen können.

Was sehen Sie als die wichtigsten Herausforderungen oder Hindernisse für die Meeresforschung und wie könnte der Preis der Branche helfen, diese zu überwinden?
Der Ozean bedeckt 71% unseres Planeten und das zu erforschende Gebiet ist riesig und schwer zugänglich. Der Wettbewerb stellt das kühne Ziel dar, eine hochauflösende Karte von mindestens 250 km2 einer 500 km2 großen Wettkampfzone in 24 Stunden zu erstellen, die schnelle und autonome Lösungen erfordert, die uns helfen werden, den Tiefsee-Boden schnell zu kartieren eine hohe Auflösung und entdecken, was in den Ozeanen ist.

Ein Schlüsselelement des Wettbewerbs sind unbemannte Operationen. Kannst du erklären, warum dies als Fokus gewählt wurde?
Bei der Entwicklung dieses Preises war eines der erkannten Marktversagen die Kosten für die Kartierung des Meeresbodens aufgrund des Bedarfs an bemannten Schiffen auf See. Durch die Fokussierung auf autonome Operationen fördern wir die Entwicklung einer Reihe neuer Fahrzeuge und Ansätze, die von der Küste aus eingesetzt werden können und ein Gebiet abbilden, in dem keine Menschen auf See sind.

Die Finalisten wurden im März angekündigt; Welches waren die wichtigsten Kriterien für die Auswahl der Teams, die fortfahren würden?
Die Teamlösungen wurden hinsichtlich ihrer Leistung anhand von 11 Kriterien bewertet: Autonomie, Kollisionsvermeidung, Datenabruf, Tiefenwirkung, Ausdauer, Bildgebung, Kartenauflösung, Navigation, Seetüchtigkeit, Größe und Gewicht sowie Geschwindigkeit. Diese wurden als Technologie-Bereitschaftstest ausgewählt und gaben den Richtern Informationen darüber, wie ein Team in einem realen Szenario arbeiten würde.

Während die Teams hauptsächlich darauf ausgerichtet sind, den Preis zu gewinnen, erwarten Sie eine starke Kommerzialisierung der Technologie, die anschließend für den Wettbewerb entwickelt wird?
Eine Reihe von Technologien, nicht nur die Gewinner, sollen kommerzialisiert werden. Eine Reihe von Technologien wird benötigt, um das endgültige Ziel zu erreichen, den gesamten Meeresboden bis zum Jahr 2030 zu kartieren. Sobald wir eine Karte dieses Planeten haben, müssen andere Meeresumgebungen kartiert werden.

Der Wettbewerb gibt den Teams Anreize, bahnbrechende Technologien für die Erforschung des Ozeans zu entwickeln. Gibt es Innovationen, die Sie bisher gesehen haben und die Sie hervorheben können?
Zusätzlich zu den autonomen Operationen auf See mit landgestützten Einsätzen umfasst die Technologie, die die Teams zur Durchführung der Arbeiten unter der Oberfläche nutzen, eine Luftlandedrohne, die Bereitstellung von Unterwasserschiffen und Schwärmen von Unterwasserfahrzeugen, die gemeinsam das Wettbewerbsgebiet abdecken. zu einer Reihe von verschiedenen Ansätzen, die ein autonomes Oberflächenfahrzeug erfordern, das die unterirdische Komponente der Technologie zu dem Offshore-Wettbewerbsgebiet trägt. Wir sehen auch eine Vielzahl von Ansätzen für die schnelle Kartierung eines großen Gebiets, wobei Teams die traditionelle Boustrophedon-Manier verwenden und zwei Teams kreisförmige Gebiete kartieren, während sich ihre Unterwasserschoten vertikal durch die Wassersäule bewegen. Ein Team kartiert auch mit Laser anstelle von akustischen Techniken.

In Bezug auf das USV Maxlimer des GEBCO-NF Alumni Teams, können Sie uns sagen, was Sie am meisten an dem Konzept und der Technologie beeindruckt?
Dies ist ein Oberflächenfahrzeug, das autonom von Land aus gesteuert werden kann und die unter der Oberfläche liegende Komponente des Zugangs zum Offshore-Wettbewerbsgebiet zum Einsatz und zur Erholung auf See tragen wird. Dies ist eine wunderbar robuste und vielseitige Technologie, die in der Lage ist, eine Reihe von Seegangszuständen zu bewältigen. Obwohl wir nur gesehen haben, dass es mit einem AUV funktioniert, ist das ultimative Ziel, dass es angepasst werden kann, um eine Reihe von verschiedenen Arten von Untergrundtechnologien zu implementieren und wiederherzustellen.

Kannst du uns etwas über den finalen Test erzählen? Was werden die Lösungen der Teams tun und wie wirst du den Gewinner entscheiden?
Die Endrunde des Wettbewerbs wird die Lösungen der Teams herausfordern, den Tiefsee-Boden (bis zu 4.000 m Tiefe) mit einer horizontalen Auflösung von 5 m oder mehr und einer vertikalen Auflösung von 0,5 m oder höher autonom zu kartografieren und 10 Bilder zurück zu bringen das Meer alle innerhalb von 24 Stunden. Unsere unabhängige Experten-Jury wird die Karten anhand von Goldstandard-Grundkarten bewerten, um zu sehen, wie gut die Lösungen durchgeführt wurden. Sie werden mit Hilfe der Öffentlichkeit die Bilder beurteilen, die die Lösungen uns zurückbringen.

Wir verstehen, dass Filmregisseur James Cameron in die frühen Phasen der Preisentwicklung involviert war. Ist er noch an Bord und arbeitet aktiv mit Ihnen oder verfolgt er Entwicklungen?
Herr Cameron war ein langjähriger Verfechter der Erforschung des Ozeans, und natürlich hat er 2012 seine eigene Expedition zum Marianengraben unternommen. Er ist auch im Board of Trustees für XPRIZE und war einer der Leute, die die Initiale brachten Entstehung dieser Idee bei einer unserer jährlichen Visioneering-Veranstaltungen. Von dort aus setzte XPRIZE die vollständige Entwicklung und Gestaltung dieses Wettbewerbs fort.

Gibt es noch weitere Ozean-basierte XPRIZE für die Zukunft?
Im Rahmen der XPRIZE Ocean Initiative beginnen wir mit ersten Erkundungsarbeiten an einem potentiellen Korallenriff XPRIZE sowie einer Naturkatastrophenvorhersage XPRIZE. Korallen sind ein wichtiges Ozeanökosystem und aufgrund einer Vielzahl von Stressoren haben sie in den letzten Jahren einen starken Rückgang erlebt. Können wir diesen Rückgang stoppen oder rückgängig machen? Naturkatastrophen wie Erdbeben (und daraus resultierende Tsunamis) oder tropische Wirbelstürme haben den Verlust von Zehntausenden von Leben zur Folge (Extremereignisse können zu Verlusten von Hunderttausenden von Leben führen) und jährliche wirtschaftliche Verluste in Milliardenhöhe. Können wir solche Verluste verhindern?

Und dann gab es neun ... Von 32 Startern sind neun Teams jetzt im Rennen, um den $ 7 Millionen Shell Ocean Discovery XPRIZE zu gewinnen.

• ARGONAUGEN - Fraunhofer IOSB. Deutschland
• Blauer Teufel Ocean Engineering. Vereinigte Staaten
• CFIS. Schweiz
• GEBCO-NF Alumni. Vereinigte Staaten
• KUROSHIO. Japan
• FISCHE. Portugal
• Team Tao. Großbritannien
• Texas A & M Universität Ozeantechnik. Vereinigte Staaten
• Virginia DEEP-X. Vereinigte Staaten

Rochelle Wigley, Direktorin des Ausbildungsprogramms der Nippon Foundation / GEBCO am Zentrum für Küsten- und Meereskartierung an der Universität von New Hampshire

Warum wurde das GEBCO Trainingsprogramm eingeführt?
Das Trainingsprogramm der Nippon Foundation / GEBCO wurde 2004 ins Leben gerufen, um eine Reihe von Punkten anzugehen: Es ist das erste Programm seiner Art, das sich auf Ozeanbathymetrie konzentriert und die dafür erforderlichen Fähigkeiten. Es handelt sich um eine Initiative zum Aufbau von Kapazitäten, die Kandidaten aus hauptsächlich Entwicklungsländern einstellt. Das Programm produziert ein neues Netzwerk von engagierten Nachwuchswissenschaftlern und Meeresforschern, die in globale Meeresinitiativen einfließen und jüngere Mitglieder mit einer internationalen Vielfalt in GEBCO einbeziehen.

Was sind die Schlüsselelemente Ihrer Rolle als Projektleiter für den Eintritt des GEBCO-NF Alumni-Teams in den Shell Ocean Discovery XPRIZE?
Dies ist eine komplizierte Technologie und ein komplexes Projekt. Es war meine größte Herausforderung, alle Interessengruppen, Finanzpartner, Technologieanbieter und GEBCO Alumni-Freiwilligen zusammenzubringen. Es gibt mehrere Arbeitsgruppen und mehr als 50 internationale Einzelpersonen, die an diesem Projekt arbeiten. Wir haben alle gemeinsam auf ein Ziel für eine erfolgreiche Runde 1 hingearbeitet. Meine wichtigste Aufgabe bestand darin, sicherzustellen, dass die Kommunikationswege zwischen allen am Projekt beteiligten Gruppen offengehalten wurden.

Können Sie erklären, wie und warum Sie zu dem einzigartigen ASV / AUV-Ansatz gekommen sind, den Sie mit dem USV Maxlimer entwickelt haben?
Das Team erkannte früh, dass die meisten Technologien zur Erfüllung der Shell Ocean Discovery XPRIZE-Herausforderung kommerziell verfügbar waren, aber es fehlte ein umfassender, innovativer Workflow für die Zusammenarbeit. Wir wollten vorhandene bewährte Mittel auf neue, aufregende Weise nutzen und neue Technologien wie cloudbasierte Datenverarbeitung und unbemannte Oberflächenfahrzeuge nutzen.

Alumni des GEBCO Schulungsprogramms kommen aus der ganzen Welt; Haben Sie den Eindruck, dass der internationale Charakter der Gruppe bei der Entwicklung von Innovationen für USV Maxlimer geholfen hat?
Der Bootskonstrukteur konnte sehr gut auf das Fachwissen und das Wissen der Teammitglieder und auf die Erfüllung der Anforderungen für den Wettbewerb hören. Dies führte zu Design und Entwicklung eines innovativen neuen Oberflächenschiffs, da unser kollektives Know-how den Schiffsdesigner von Hushcraft leitete und es ihm ermöglichte, seinen Hintergrund mit dieser neuen Information zu kombinieren, um den USV Maxlimer zu produzieren. Das Team ist nicht nur international, sondern auch aus unterschiedlichen Hintergründen, und diese Vielfalt ist die Stärke des Teams.

Hat das Team irgendwelche anderen Konzepte für Ihren Shell Ocean Discovery XPRIZE-Eintrag entwickelt, der den Schnitt gemacht haben könnte?
Unser Fokus von Anfang an ist unverändert: "Das Team wird modernste Vermessungstechnologie mit neuen Innovationen in der Offshore-Logistik nutzen, die von branchenführenden Unternehmen unterstützt werden, um bathymetrische Daten mit höherer Auflösung durch autonome Mittel zu sammeln." Wir planten daher zu kombinieren aufkommende Technologie mit etablierter Hardware- und Datenautomatisierung.

Sind Sie der Ansicht, dass autonome Operationen wirklich die einzige Möglichkeit sind, die Weltmeere effizient zu kartieren, und was sind die Hauptvorteile?
Ich denke, autonomer Betrieb ist nur ein Teil der Lösung, um den Ozean der Welt effizient zu kartieren. Dies ist eine enorme Aufgabe vor uns und erfordert eine Vielzahl unterschiedlicher Ansätze. Jede Innovation spielt jedoch eine wichtige Rolle, da wir uns darauf konzentrieren, unsere Ozeane besser zu verstehen. Die Hauptvorteile bei der Verwendung von USV und AUV sind, dass sie kostengünstiger und sicherer sind, um Daten mit höherer Auflösung zu erstellen.

Sie haben USV Maxlimer im vergangenen September in Norwegen mit Kongsberg Maritime getestet. Was wollten Sie zu diesem Zeitpunkt erreichen, und alles lief nach Plan?
Unsere Seeversuche über den Sommer haben uns gut auf die Shell Ready Tests der Shell Ocean Discovery XPRIZE Technologie vorbereitet und es uns ermöglicht, alle 11 von XPRIZE definierten Kriterien erfolgreich zu erfüllen. Wir haben erfolgreich eine unbemannte (unbemannte) Doppel-USV / AUV-Operation mit 11 km2 gesammelten Daten durchgeführt und dann in einer GIS-Online-Umgebung veröffentlicht.

Wir haben herausgefunden, dass das GEBCO-NF Alumni-Team im März einer von neun Finalisten von Shell Ocean Discovery XPRIZE war. Warum hat USV Maxlimer im Wettbewerb so gut abgeschnitten?
Ich denke, der USV Maxlimer ist nur ein Teil unseres Erfolges. Jede Komponente unserer Lösung ist so wichtig wie jede andere und alle haben eine Innovation eingebaut - und dieser kohärente Ansatz zur Erzeugung von Informationen aus den bathymetrischen Daten hat unserem Team ermöglicht, so erfolgreich zu sein, wie wir es bisher waren. Jedes Stück ist ein wichtiger Teil des Puzzles - mit den Endprodukten, ob Bilder des Meeresbodens oder bathymetrische Diagramme, die die Morphologie und den Charakter des Meeresbodens zeigen, das Hauptziel des Teams ist. USV Maxlimer war erfolgreich, da sie die Möglichkeit bietet, AUV-Operationen flexibel zu implementieren, abzurufen und zu verwalten, entweder in entfernten oder autonomen Modi.

Gibt es außer Ihrem eigenen Eintrag noch andere Teams, von denen Sie das Gefühl haben, etwas Besonderes zu entwickeln?
Eines der Ziele von XPRIZE ist es, Technologie zu stimulieren und zu innovieren. Nach dem, was ich in den Lösungen anderer Teams gesehen habe, wurde dieses Ziel erreicht. Ocean Mapping hat noch einen langen Weg vor sich und ist offen für aufregende neue Innovationen - und jede Arbeit, die dies in den Fokus rückt, ist wichtig und essenziell.

Wenn Sie sich auf die letzten Phasen des Wettbewerbs zubewegen, gibt es irgendwelche Bereiche des Designs oder des Betriebs von USV Maxlimer, an denen Sie arbeiten oder nach Verbesserungen suchen?
Hushcraft, der Konstrukteur und Erbauer des SEA-KIT USV Maxlimer, entwickelt und entwickelt das Schiff weiterhin zum bestmöglichen und vielseitigsten Oberflächenschiff, das als Lösung für eine Vielzahl von maritimen Aufgaben zur Verfügung steht.

Und schließlich, glauben Sie, dass die Konzepte, Innovationen und Technologien, die für USV Maxlimer entwickelt wurden, weitreichende Auswirkungen und Anwendungen haben könnten, außer der Ozeankartierung?
Wir sind überzeugt, dass es eine breite Palette von Anwendungen gibt, für die USV Maxlimer nützlich sein wird.

Yulia Zarayskaya, Ausbildungsprogramm Alumni und Datengruppe führen, GEBCO-NF Alumni

Warum ist die Eingabe des Shell Ocean Discovery XPRIZE für die GEBCO-NF wichtig?
Als Teil der allgemeinen bathymetrischen Karte der Ozeane-Gemeinschaft ist unser größtes Ziel, die umfassendste öffentlich verfügbare Bathymetrie der Weltmeere zu bieten. Neue Technologie ist ein wesentlicher Bestandteil des großen GEBCO-NF-Projekts Seabed 2030. Shell Ocean Discovery XPRIZE bringt uns näher zusammen zu diesem Ziel.

Was ist Ihre Rolle bei GEBCO-NF?
Ich koordinierte die Datengruppe während der ersten Runde und überwachte die Logistik der Gruppe und die Entwicklung des Datenworkflows.

Können Sie einige der Datenprozesse beschreiben, die Sie verwenden, um es GEBCO-NF zu ermöglichen, seine Ziele der Kartierung der Weltmeere zu erreichen?
Wir verwenden vorhandene Software wie CARIS HIPS & SIPS und ESRI ArcGIS. Das Hauptziel des Daten-Teams ist es, unseren Workflow so autonom wie möglich zu gestalten und die Bearbeitungszeit zu reduzieren. Wenn wir ein Ziel wie die Kartierung des Ozeans in der Welt verfolgen, besteht die erste Sache darin, Ausrüstung zu entwickeln. Doch dann stehen wir vor einer weiteren großen Herausforderung - wie man eine große Menge an Daten effizient verarbeitet und mögliche menschliche Fehler reduziert. Unser Team hat sich auf die Effizienz der Datenverarbeitung konzentriert.

Besteht Enthusiasmus für die Arbeit von GEBCO-NF seitens der Regierung und der Industrie in Bezug auf die Zusammenarbeit und den Datenaustausch, z. B. mit nationalen hydrographischen Agenturen oder kommerziellen Einrichtungen?
Wir sehen einen unglaublichen Enthusiasmus vor allem in der Industrie. Die autonome Datenerfassung und -verarbeitung ist heutzutage eines der wettbewerbsfähigsten und drängendsten Probleme auf diesem Gebiet. Zu unseren Industriepartnern gehören Mapping-Equipment-Entwickler, Softwareentwickler und Serviceanbieter, und diese Zusammenarbeit ist für jede Seite nützlich.

Was sind die wichtigsten Herausforderungen, vor denen Sie bei einer so großen Aufgabe stehen?
Die größte Herausforderung für das Datenverarbeitungsteam ist die Zeit. Große Datensätze sollten verarbeitet werden, und alle Informationen sollten so visualisiert werden, dass sie für die breite Öffentlichkeit leicht verständlich sind. Schließlich sollte sie im Rahmen des XPRIZE innerhalb von 48 Stunden den Richtern online zur Verfügung gestellt werden.

Können Sie uns sagen, auf welche Produkte GEBCO-NF hinarbeitet, wie und von wem und von wem?
Das Hauptprodukt ist eine Karte des Meeresbodens, die XPRIZE uns zuweist und mindestens 10 Bilder von geologischen, biologischen oder archäologischen Objekten. Diese Produkte sollten auf die Online-Plattform ArcGIS online hochgeladen werden, auf die unser Konto von XPRIZE-Richtern zugreifen kann. Wir sind der Ansicht, dass dies als Mitglieder einer breiteren GEBCO-Gemeinschaft auch unsere Chance darstellt, zu demonstrieren, welche Art von abgeleiteten Informationen mit bathymetrischen Daten gewonnen werden können.

Und wie wird Ihr Produkt letztendlich maritimen Nutzern helfen?
Die Entwicklung der automatisierten Datenverarbeitung und -entwicklung von Informationsprodukten wird letztlich den maritimen Nutzern zugute kommen. Wir arbeiten an einer schnelleren und effizienteren Bereitstellung von Produkten für Endverbraucher und die breite Öffentlichkeit.

Maritime autonome Technologien entwickeln sich rasant. Unser Teamkonzept ist einzigartig, da es eine neue Klasse von Oberflächenschiffen nutzt, die Fahrzeuge zur Sammlung von Unterwasserdaten transportieren, einsetzen und abrufen können. Dies stellt einen enormen Fortschritt in der autonomen Technologie dar, da es eine hochauflösende Tiefenkartierung mit einem Fahrzeug ermöglicht, das von der Küste aus gestartet werden kann. Dies gibt es derzeit auf dem Markt nicht.

Wie kommt Ihre Rolle als Data Group Lead im Kontext von USV Maxlimer und XPRIZE ins Spiel?
Die Datengruppe ist in vielerlei Hinsicht die wichtigste Komponente unserer Lösung, da die Datengruppe die Informationen erzeugt, die dann für die breite Öffentlichkeit zugänglich sind. Dies hebt die gesammelten Daten hervor und fördert die Begeisterung über den Meeresboden. Der gesamte Beitrag wird nach seinem Endergebnis beurteilt - die Produkte, die wir liefern werden. Die Hauptaufgabe von USV Maxlimer besteht darin, das AUV an die Kartierungsstelle zu liefern und eine genaue Positionierung und Missionskontrolle zu gewährleisten.

Wie könnte USV Maxlimer Ihre bestehenden Prozesse ergänzen, wenn es vollständig in Betrieb genommen wird?
Die Aufgabe von USV Maxlimer besteht nun hauptsächlich darin, den Hugin AUV (den primären Datensammler) zu liefern und abzurufen und als Kommunikationsknotenpunkt während aller Operationen zu fungieren. Dieses Schiff ist jedoch für autonome Offshore-Einsätze mit langer Reichweite und langer Lebensdauer ausgelegt. Für Ocean Mapper bedeutet dies, dass wir mit ausreichend entfernten oder autonomen Datenverarbeitungsfähigkeiten und Cloud-Technologie sofortigen Zugriff auf Informationen über den Meeresboden haben können.

Wir denken über die Operationalisierung von USV Maxlimer nach dem Shell Ocean Discovery XPRIZE Wettbewerb nach. Es wird für Nearshore-, Küsten- und Offshore-Missionen geeignet sein. Da das GEBCO-NF Alumni-Team die Ziele von Seabed 2030 voll unterstützt, hoffen wir, andere zu unterrichten und autonome Kartierungstechnologien zu demonstrieren.

Sind Sie der Meinung, dass Autonomie der einzige Weg zur Verbesserung der Effizienz bei der Meereskartierung ist?
Ich würde nicht sagen, dass dies der einzige Weg ist, aber dies ist definitiv eine der effizientesten Möglichkeiten, weite Gebiete unserer Ozeane zu kartieren.

Von 1899 bis zum Meeresgrund 2030
Seabed 2030 ist ein Kooperationsprojekt zwischen der Nippon Foundation und GEBCO. Ziel ist es, alle verfügbaren bathymetrischen Daten zusammenzuführen, um bis 2030 die endgültige Weltkarte zu erstellen und für alle zugänglich zu machen.

Der Meeresboden 2030 baut auf der mehr als 100-jährigen Geschichte von GEBCO im Bereich der globalen Meeresbodenkartierung auf. GEBCO wurde als einziges internationales Gremium für die Veröffentlichung von Meeresgrundkarten gegründet. Der seit dem Jahre 1899 bestehende 7. Internationale Geographische Kongress in Berlin benannte eine Kommission für subozeanische Nomenklatur, die auch für die Veröffentlichung einer allgemeinen bathymetrischen Karte verantwortlich sein sollte.

Die Kommission trat in Wiesbaden (15.-16. April 1903) unter dem Vorsitz von Prinz Albert I. von Monaco zusammen und übernahm die in einem Memorandum von J. Thoulet definierten Merkmale. Die 24 Blätter der "Carte générale bathymétrique des océans" wurden 1905 in Paris gedruckt. Obwohl nicht allgemein bekannt, war GEBCO für alle nachfolgenden Versionen der Papierkarten und der aktuellen Produktpalette verantwortlich, zu denen globale bathymetrische Rasterdatensätze gehören. ein globaler Satz digitaler bathymetrischer Konturen; der GEBCO-Gazetteer der Unterwasser-Funktionsnamen; der digitale Atlas von GEBCO; die GEBCO-Weltkarte und das IHO-IOC GEBCO Kochbuch.

Bjørn Jalving, EVP Unterwasser, Kongsberg Maritime

Wie schwierig ist es, mit zwei Autonomieebenen unter und über der Oberfläche eine kontrollierte, sichere Navigation beider Schiffe während der Kartierung sicherzustellen?
Die Systemarchitektur der Autonomie für Planung, Analyse und Ausführung ist für AUVs und USVs ähnlich, jedoch gibt es aufgrund der Umgebung Unterschiede in Sensoren und Funktionen. Der Mangel an GPS und Funkkommunikation sind fundamentale Beschränkungen für AUVs, die durch Akustik und unterstützte Trägheitsnavigationssysteme gelöst werden.

USVs benötigen eine erweiterte Szenenanalyse und Routenplanung, um sicher in Gebieten mit maritimer Aktivität zu navigieren. Es gibt signifikante Schwellenwerte für ausreichende Funktionalität und Robustheit der einzelnen Systeme. Die kritischsten Phasen der kombinierten USV-AUV-Operation sind Start und Wiederherstellung. Wir werden immer mehr Schwärme von USV und AUV sehen, was die Operationen komplexer machen wird.

Können Sie etwas von der Kerntechnologie erklären, die es beiden Fahrzeugen ermöglicht, völlig autonom zu arbeiten? Wie funktioniert es?
Der Kern des Systems besteht in beiden Fällen aus einer Reihe von Modulen, die die Umgebung und das Fahrzeug erfassen, diese Informationen analysieren und entsprechend einem Einsatzplan ausführen, wobei eine Reihe von Fahrzeugsteuerungen wie Kurs- und Geschwindigkeitsregler, Flugbahnsteuerung und Nutzlast-Controller. Das Gehirn des Systems kann diese Informationen danach sortieren, wann und wo verschiedene Zustände auftreten sollten, und in Zukunft über neue Wege nachdenken, um eine spezifische Herausforderung zu lösen.

Sie haben USV Maxlimer und den Hugin AUV während der Seeversuche und der Technologie-Bereitschaftstests in Aktion gesehen. denkst du, dass es bereit ist, den Shell Ocean Discovery XPRIZE zu gewinnen?
Ich denke, das GEBCO-NF Alumni-Team hat eine sehr gute Strategie. Sie bauen auf kommerziell bewährten Lösungen auf, wie zum Beispiel das Positions- und Kommunikationssystem HUGIN AUV, HiPAP und das HISAS-Kartierungssystem, Partner des SEA-KIT für eine echte Offshore-USV mit Schwerpunkt auf Integration und Datenverarbeitung. Das kombinierte SEA-KIT / HUGIN-System hat einen Reifegrad, der für XPRIZE bereit ist. Es wird spannend sein, mit den anderen Teilnehmern zu vergleichen und das Ergebnis des Wettbewerbs zu erfahren.

Haben Sie und Ihr Team irgendwelche alternativen Anwendungen gefunden, die neben der Meeresboden-Kartierung auch den dualen Ansatz von oben und der Unterwasser-Autonomie unterstützen könnten?
Der HUGIN AUV hat seit 2012 eine automatische Pipeline-Verfolgung, daher ist die Pipeline-Inspektion eine naheliegende Anwendung. Wegen der Kostenvorteile denke ich, dass USV-AUV-Konzepte schnell auf Anwendungen in der Vermessung, Inspektion, Wissenschaft und Marine angewendet werden.

Kongsberg entwickelt AUVs für Unterwasser-Vermessungen seit den frühen neunziger Jahren; Wie hat diese Erfahrung Ihren Umzug in den letzten Jahren in die Entwicklung von autonomen Meeresoberflächenfahrzeugen beeinflusst?
Das Programm der Marine Autonomous Surface Vessels (MASS) in Kongsberg baut auf Technologie und Erfahrung unserer fortschrittlichen Schiffssysteme und AUVs auf. Autonomie ist eine Schlüsselmöglichkeit. Ein MASS ist jedoch mit den gleichen fortschrittlichen Lösungen ausgestattet wie für größere Schiffe, für Navigation, Manövrieren, Antrieb, Automatisierung und Leistung sowie Kommunikation, Fernsteuerung und Cloud-Funktionen. MASS ist eine große Initiative. Kongsberg baut auf ausgereifte Produkte auf, investiert in die Entwicklung und führt schrittweise Test- und Qualifizierungsprogramme durch.

Können Sie uns etwas über die jüngsten Entwicklungen in Ihrem AUV- oder USV-Portfolio für den Unterwassermarkt erzählen?
In Zusammenarbeit mit Eelume, Equinor und NTNU bringen wir neue radikale Technologien für die Inspektion, Wartung und Reparatur unter Wasser. Das Unterwasserfahrzeug heißt Eelume und ist ein selbstfahrender Roboterarm, der über große Entfernungen transportiert werden kann und IMR in engen Räumen ausführen kann. Eelume ist sehr hydrodynamisch und in der Lage, komplexe IMR. Das Fahrzeug ist für den Unterwassereinsatz konzipiert, was unserer Meinung nach die IMR-Kosten beeinträchtigen wird. Die Docking-Technologie und das kabellose Laden von Batterien sind gängige Technologiefunktionen für Unterwasser-Dockingstationen, USVs, AUVs und Eelume.

Wir arbeiten an Connectivity- und Cloud-Lösungen, um Remote-Betrieb, Autonomie und einfache Handhabung von Daten zu unterstützen. KONGSBERG hat die Mapping Cloud eingeführt, ein offenes Ökosystem zum Speichern, Analysieren und Teilen von Daten. Die erste Version von Mapping Cloud unterstützt das Kongsberg EM Fächerecholot. Wir arbeiten mit Partnern für die Datenverarbeitungslösungen. Wir erweitern die Mapping Cloud um eine einfache Handhabung aller im AUV- und USV-Betrieb aufgezeichneten Daten sowie die gesamte Palette der KONGSBERG-Sensorsysteme.

Wird Ihre Arbeit mit dem GEBCO-NF Alumni-Team künftige autonome Entwicklungen im Bereich der Fahrzeugwerbung informieren?
Ich denke, dass AUV-USV-Systeme wegen klarer Kostenvorteile zunehmend kommerziell genutzt werden. Es wird signifikante Entwicklungen in der Autonomie und der fortschrittlichen Sensorverarbeitung geben. Aber ich glaube, dass das GEBCO-NF Alumni-Team gezeigt hat, dass die Technologie verfügbar ist, und es ist eine Frage der Ocean Mapping Community, die Teile in Systemen zusammenzubringen, die die Arbeit zuverlässig erledigen.

Wenn die letzten Etappen des Shell Ocean Discovery XPRIZE-Wettbewerbs zu Ende gehen, läuft Ihre Arbeit noch? Mussten Sie in der letzten Zeit Hindernisse überwinden, um sicherzustellen, dass alles bereit ist?
Ja, es gibt viele Herausforderungen zu überwinden. Das Team um die GEBCO-NF Alumni arbeitet sehr hart mit SEA-KIT, KONGSBERG und allen Partnern zusammen, um für die zweite Runde bereit zu sein. Das GEBCO Seabed 2030 Projekt der Nippon Foundation hat unsere Sichtweise und Ambitionen für die Meeres- und Meeresbodenkartierung verändert. XPRIZE ist eine echte Herausforderung und wird erhebliche Auswirkungen haben. Es ist spannend, Teil der Vision und Lösung für einen nachhaltigen Ozean zu sein.

Welche Innovationen wurden kürzlich in Ihrer hydroakustischen Vermessungstechnologie zusätzlich zu USV Maxlimer und Hugin AUV durchgeführt, die dazu beitragen könnten, das Meeresbodenprojekt 2030 der Nippon Foundation und GEBCO zu unterstützen?
Der Zweck ist, den Meeresboden zu kartieren. Der HUGIN AUV ist mit dem neuesten HISAS 1032 Synthetik-Apertur-Sonar ausgestattet und verfügt zusätzlich über ein EM 2040 Fächerecholot als Lückenfüller. Diese Kombination bietet eine kontinuierliche breite Schwade von hoher Genauigkeit, hohe Auflösung Bathymetrie, und zusätzlich bieten die HISAS synthetischen Apertur-Sonare Bilder mit sehr hoher Auflösung.

Die HISAS-Systeme gehen tiefer und weiter, und wir sehen sehr hohe Flächendeckungsraten. Als Faustregel gilt, dass eine Verdoppelung der Flächendeckungsrate Meeresbodendaten um die Hälfte der Kosten ermöglicht. Sensoren mit hoher Flächendeckungsrate, unbemannte Roboterplattformen und Cloud-Lösungen zur effizienten Speicherung, Handhabung und gemeinsamen Nutzung von Daten sind eine hervorragende Kombination für die detaillierte Kartierung des Meeresbodens.

Neue Anwendungen für bewährte Technologie
Die Autonom-Controller-Technologie von Kongsberg kann über eine elektrische Schnittstelle in nahezu jedes Schiff integriert werden. Es bietet adaptive Wegpunktverfolgung für Vermessungs- und AUV-Operationen, während Sensordaten für die Szenenanalyse und Kollisionsvermeidung akzeptiert werden. Es ist ein autonomes System, das den Missionsplänen folgt und zusätzlich globale überwachte Operationen oder sogar direkte Bedienerkontrolle für komplexe Aufgaben bietet.

Die Lösung ist der übliche autonome Steuermotor, der von Kongsberg Maritime mit unbemannten und autonomen Schiffen verwendet wird, einschließlich des vollelektrischen Containeranlegers YARA Birkeland. Es wurde von der Kongsberg Maritime in Zusammenarbeit mit FFI, der norwegischen Forschungseinrichtung für Verteidigungsforschung, entwickelt und baut auf einer Geschichte gemeinsamer Entwicklungsprojekte auf, einschließlich des HUGIN AUV Systems.

Zusätzlich zur Autonom-Controller-Lösung wird das SEA-KIT mit dem maritimen Breitband-Funksystem (MBR) von Kongsberg Maritime für die direkte Kommunikation mit hoher Bandbreite zu Land, SeaPath 135 mit einem MRU5 + für Kurs, Lage und Position sowie dem automatischen Positionierungssystem AIS300 ausgestattet. Das akustische Positionierungs- und Kontrollsystem HiPAP von KONGSBERG wird zur Überwachung von AUV-Operationen eingesetzt.