据日本东京海洋大学2019年3月29日官方网站报道,该大学海洋环境科学部山中寿郎教授、海洋电子机械工学部后藤慎平助教、日本海洋研究开发机构海洋工学中心海洋战略技术研究开发部基础技术研究开发组泽隆雄主任、株式会社岛津制作所航空机器事业部西村直喜等组成的研究团队在ROV遥控无人潜水器和有助于水下长期监测的独立型海底平台上搭载无线光通信装置(图1)进行非接触式的数据传输、接收实验,成功实现了与安装在海底平台内的摄像机间的实时数据通信,即实现了摄像机内部存储器存储的影像资料实时传送到船载侧PC端。证实了通信时无需进行水中连接器的连接工作或海底平台回收工作就可实时获取大容量数据。
以往的海洋调查中,在海中显著衰减的无线电波无法用于水下机器人和海底布放设备间的通信,声学通信成为水下通信主流。声波在水中几乎无衰减且传播距离远,即使是在水深10000m以上的马里亚纳海沟的调查中也将其用于探测器的位置确认。然而通过声通信可以传输的信息量只有几十kbps,因此其通信速度不足以传输诸如图像等大容量数据,就目前而言无法实现影像资料的传输。为了从安装在海床上的监控设备中收集观测数据,长期以来都是利用可以在水中连接的特殊连接器,或直接回收设备来提取数据的方法。但是水中连接器的连接需要对AUV和ROV等探测器进行高级控制,并且市面上售卖的大多数水中连接器抗压深度仅能达到3000~3500m,因而此种方法不能用于大深度作业。利用回收设备并提取数据的方法难以保证将设备放回同一位置,所以不能实现在不改变监控环境的情况下获取连续数据,同时此方法存在观测空白期,也容易造成海底地震监测和深海生物观测等的观测数据缺失。综上所述,需要开发一种与海底监控装置进行非接触式的高速数据回收方法。
本试验旨在克服以上问题,并验证新光无线技术用于通信的实用性。在传统的高方向性激光空间通信中,必须使无线光通信装置的光轴精准的重合。但在该系统中,使用宽波束光源且在光接收侧使用高灵敏度和宽视场的光电倍增管,防止了因光轴对不准等因素而导致的通信质量下降情况,从而实现难以保持稳定姿态的水下探测器的稳定通信。
本试验中使用的海底平台上除搭载了无线光通信装置外,还配备有高清摄像机、浊度计、计算机和供电电池。如图2所示,接近海底平台的ROV在两个无线光通信装置相向而对的位置处保持固定,而后通过远程操作使ROV和海底平台间通过无线光通信装置进行数据通信。具体过程是先通过ROV远程访问海底平台搭载的PC,之后海底平台搭载的摄像机存储的数据复制传输到控制ROV的PC端。
通过这次新开发的系统,从连接到ROV控制面板的PC端远程访问海底平台中的摄像机,可以实现从远离探测器的摄像机中实时获取海底视频,也实现了海底平台的存储器内保存的约250MB影像资料在大约2分钟内被传送到ROV控制面板的PC端,视频中可看到水母漂浮的姿态。据此验证了通过使用无线光通信装置可以对独立型海底监控设备进行远程访问和数据获取。
通过应用该系统即使在深海的长期监控中,也可以在不改变观测设备安装环境的情况下进行持续观测。预计这将能够解决在海底地震仪等回收型海底监控设备相关课题中遇到的重新安装时的环境变化以及重新安装前的空白期数据缺失等问题。此外考虑到观测数据的采样周期的设置变化以及软件更新等可能发生的情况,利用其实时数据通信功能,还可将其用于维护安装在人们无法访问环境中的硬件。同时通过消除通信连接器的耐压深度的约束条件,预计它未来在深海长期监测中将有助于伴随资源开发的环境影响评估等领域的研究。具体而言就是预计在战略创新创造计划(SIP)第2阶段实施的创新深海资源调查技术中应用于与AUV的通信。