Исследователи из Стэнфордского университета создали гибридную систему для исследования морских глубин с воздуха.
Более 70% поверхности Земли покрыто водой, но лишь судоходные маршруты и предполагаемые места крушений подверглись визуализации рельефа морского дна с высоким разрешением.
Проблема в том, что граница раздела фаз вода/воздух мешает изучать рельеф мирового океана и находить подводные объекты методами радиолокационного зондирования, широко применяемыми на суше.
Звуковые волны, свет и другое электромагнитное излучение теряют большую часть энергии за счёт отражения и поглощения при переходе из воздуха в воду и обратно.
Поэтому вместо картографирования с самолётов и спутников океаны изучают с помощью гидролокаторов, установленных на океанографических судах. Это медленный и дорогостоящий метод, неэффективный для покрытия больших площадей.
Созданный в Стэнфорде фотоакустический бортовой гидролокатор (PASS) сочетает свет и звук для снижения потерь энергии на границе раздела фаз.
«Если мы сможем использовать свет в воздухе, а звук в воде, то получим лучшее из обоих миров», — пояснил ведущий автор исследования аспирант факультета электротехники Эйдан Фицпатрик.
Оптико-акустическая система сначала генерирует лазерный импульс, который проходит через воздух и поглощается поверхностью воды. В месте контакта он создаёт ультразвуковые волны, которые распространяются через толщу воды и отражаются от подводных объектов.
Отраженные ультразвуковые волны регистрируются детекторами и преобразуются в электрические импульсы. Затем картинка обрабатывается алгоритмами восстановления изображения, удаляющими часть артефактов.
На сегодняшний день PASS был успешно протестирован в условиях лаборатории. В большой аквариум поместили чистую воду и уложили на дно металлические болванки в виде буквы S.
Гибридная система восстановила их взаимное расположение и показала довольно чёткую картинку, находясь в нескольких сантиметрах над аквариумом.
Следующим шагом будет увеличение высоты до нескольких десятков метров над водой и проведение испытаний в реальных условиях. На открытой воде всегда есть волнение, и алгоритм придётся дорабатывать для динамической компенсации помех.
«Мы видим эту технологию на борту вертолета или дрона. Надеемся, что оптико-акустическая система однажды будет использоваться для картирования глубин океана с высокой скоростью и точностью. Также она имеет большой потенциал в крупномасштабных поисках
Источник: The Robot Report
Подробнее: PDF
Видео: YouTube
