Den kan gå minst 20 mil på batteri og jobbe på 6.000 meters dyp i 6 måneder

[inside_864319]

Den kan gå minst 20 mil på batteri og jobbe på 6.000 meters dyp i 6 måneder

[1P4XZQB7]

…og de kontrollerer disse undervannsrobotene - hvordan? Av artikkelens håndfull forslag - "…styres fra land via en tusen meter lang kabel eller trådløst via fiber, 4G eller satelitt." er det bare kabel og fiber som gir mening. Trådløst, være seg 4G eller satellitt, vil bare ikke fungere da radiodempning gjennom vann – spesielt konduktivt vann som sjøvann – er direkt astronomisk. Wikipedia, samt første og beste papir jeg fant på den saken. Samt en annet semi-relevant referanse kalt "Magnetic and Electric Effects on Water" jeg også fant og tenker kose meg med. Wikipedia sine illustrasjoner av enkelte absorpsjonseffekter i vann er uansett så stilig at de fortjener spres over det vide:

 

 

Nå vet vi at Very Low Frequency radiotransmisjon likevel går sånn passe gjennom vann, men at antennene da gjerne er på kilometers størrelse. Her kan siste utvikling med piezoaktuerte VLF antenner dramatisk redusere størrelsen, men tviler sterkt på at dette har funnet veien inn i disse UAV'ene. VLF spekteret er uansett sterkt båndbreddebegrenset, og ytterligere utsatt for forstyrrelser/konkurranse fra atomubåter rundt om på kloden.

Endret 12. september 2019 av 1P4XZQB7

[Kahuna]

Beskrivelsen av kommunikasjon var litt tynn ja men vi kan kanskje anta at den bruker samme prinsipper som HUGIN AUV? Med andre ord akustisk link. Litt usikker på båndbredden men vi kan kanskje anta at den kan 'docke' mot faste installasjoner med kablet forbindelse når større båndbredde kreves.

[Simen1]

1P..: I følge wikipedia-artikkelen ser det ut som synlig lys trenger ganske godt ned, særlig 405nm som er en vanlig blå laser-bølgelengde. Absorbsjonsraten er på ca 0,005 /m. Så lenge man holder seg til nattlige operasjoner bør det være brukbart ganske dypt ned. Ved 460m når 10% av lyset fram. Ved 920m når 1% fram.

Endret 12. september 2019 av Simen1

[1P4XZQB7]

1P..: I følge wikipedia-artikkelen ser det ut som synlig lys trenger ganske godt ned,

...i destillert vann, ja. Endret 12. september 2019 av 1P4XZQB7

[Simen1]

Ok, la oss trekke fra litt for urenheter. f.eks 90% av dybden. Da burde det holde ned til 100m dersom 1% transmisjon gir god nok S/N-rate.

[1P4XZQB7]

Ok, la oss trekke fra litt for urenheter. f.eks 90% av dybden. Da burde det holde ned til 100m dersom 1% transmisjon gir god nok S/N-rate.

 

Tenk logaritmisk, i deciBel [dB] 

 

Og så legger du til et nitall eller flere på estimatet ditt… 

 

Nordsjøen er forresten temmelig 'ugjestmild,' også i denne sammenheng.

Endret 12. september 2019 av 1P4XZQB7

[Simen1]

Eller man kan ta en litt mer praktisk tilnærming og måle sollyset som funksjon av dybden. Ikke at jeg har dykket på 100m i nordsjøen men jeg vil anta at det er ganske lyst på den dybden. Noe som selvsagt kan brukes til lysbasert kommunikasjon om natta.

[RexT]

SWiG ( https://subseawirelessgroup.com/ ) jobber med standarder for trådløs subsea kommunikasjon.

[sverreb]

Eller man kan ta en litt mer praktisk tilnærming og måle sollyset som funksjon av dybden. Ikke at jeg har dykket på 100m i nordsjøen men jeg vil anta at det er ganske lyst på den dybden. Noe som selvsagt kan brukes til lysbasert kommunikasjon om natta.

Nå vet jeg ikke hvorfor hvor lyst det er skal ha noen betydning for muligheten til å bruke optiske bølgelengder til kommunikasjon, men det til side så har vi at attenuering av lys i havvann varierer fra en 2-3 prosent/m for blått/grønt lys i det klaresete havvannet ned til 70% for rødt lys i kystnært vann. Rundt 5-10% virker naturlig å regne med for nordsjøen, som ikke er av det klareste vannet på jorden.

 

Kilde: https://www.britannica.com/science/seawater/Optical-properties

 

 

10% attenuering pr. m gjør at det er ca 0.003% av overflatelyset igjen på 100m.

5% gir 0.6%.

 

For kommunikasjon så kommer det an på hvor den andre enden av linken er og hva linkbudsjettet er (I.e. en funksjon av sendestyrke og følsomhet). For radio er et linkbudsjett på 140dB ikke uhørt. Klarer man noe tilsvarende kan man sikkert kommunisere over 100-200m i havvann med optisk lys, riktignok neppe med en klasse 1 eller klasse 2 laser.

 

Så har vi i tillegg at høyere datarate gir dårligere linkbudsjett, så video og slikt kan bli problematisk.

[Simen1]

Hvor lyst det er har betydning for støy (sollys er støy i denne sammenhengen) og dermed signal-støy-forholdet. Hvor lyst det er på 100m gir også en indikasjon på dempinga av synlig lys ned til den dybden. Er det 1% sollys på 100m må man regne med at et lys-signal med solas lysspekter gir 99% demping ned til 100m. Nå er riktignok dempinga ulik for ulike bølgelengder, så en demping på 10% i snitt over hele det synlige lysspekteret vil nødvendigvis bety ennå mer demping av rødt og mindre demping av blått. Dermed blir det en selvfølge å unngå rødt til kommunikasjon.

 

I artikkelen du linker er dempingen ved 400nm nevnt for ulike vannkvaliteter: De beste tallene er 10%/m for det skitneste vannet, ved 500nm og 2%/m for det reneste vannet, ved 460nm. Dette er antagelig målt med vannprøver hentet fra overflatevann. Vann lengre ned er vanligvis renere enn de øvre vannlagene. Ved 10%/m og 500nm har man 1% lgjen ved 43m dybde. Ved 2%/m og 460nm har man 1% igjen ved 403m. Hvis vi antar at 1% gir tilstrekkelig S/N så kan vi estimere at lys ved optimal frekvens kan brukes ned til 43-403m avhengig av vannkvaliteten. Hvis 0,1% gir tilstrekkelig S/N så kan dybden økes til 65-341m avhengig av vannkvaliteten. Enig?

 

(Regneark er et kjekt hjelpemiddel)

[Kahuna]

Eller bare en akustisk kobling..

[sverreb]

... så kan vi estimere at lys ved optimal frekvens kan brukes ned til 43-403m avhengig av vannkvaliteten. Hvis 0,1% gir tilstrekkelig S/N så kan dybden økes til 65-341m avhengig av vannkvaliteten. Enig?

 

(Regneark er et kjekt hjelpemiddel)

Du bør fortelle regnearket ditt at tre desimalers nøyaktighet ikke er noe videre poeng når du uansett opererer med så stor usikkerhet.

 

Dypere vann kan være klarere, men vann nært bunnen kan være vesentlig mer grumsete. UAVer vil forventes å operere i hovedsak nær bunnen.

 

Utover det later det til at du kommer til ca samme tall som meg, men merk det jeg sa om sikkerhet. Du trenger ganske høy lysintensitet, så her må man nok både gjøre miljøvurderinger og ha sikkerhetskrav for bruk.

[sverreb]

Eller bare en akustisk kobling..

Ulempen med akustiske signaler er at tilgjengelig båndbredde er veldig lav. Noe særlig mer enn 500kHz blir veldig vanskelig. Absorbsjon i sjøvann ved 0.5MHz er ca 120dB/km.

 

http://resource.npl.co.uk/acoustics/techguides/seaabsorption/

Endret 12. september 2019 av sverreb

[Kahuna]

Ulempen med akustiske signaler er at tilgjengelig båndbredde er veldig lav. Noe særlig mer enn 500kHz blir veldig vanskelig. Absorbsjon i sjøvann ved 0.5MHz er ca 120dB/km.

 

http://resource.npl.co.uk/acoustics/techguides/seaabsorption/

Akustiske signaler er vel litt mer robuste mot dårlig sikt? Dessuten er du ofte ute etter å kunne få kontakt med AUVen, typ 'gå opp til overflaten for å overføre data'.

[Simen1]

Ja, korte kommandoer og sånt bør være mulig å gjøre akustisk. Så kan man overføre større datamengder med lys fra 40-400m dybde i stedet for å gå helt opp til overflaten og f.eks bruke Wifi.

 

Så vidt jeg har skjønt er en stor del subsea-installasjoner på forholdsvis moderate dyp.