JANUS - нова універсальна мова для спілкування підводних роботів
Упродовж кількох останніх десятиліть люди використовують для спілкування на відстані глобальні мережі зв'язку та різноманітні абонентські пристрої. З їх допомогою вони обмінюються даними, як правило, у повітряному середовищі. Для того, щоб мережі та пристрої могли взаємодіяти один з одним, їх будують відповідно до різних технологій та міжнародних стандартів, таких, як Wi-Fi, Bluetooth та стандарти мереж стільникового зв'язку – 2G/GSM, 3G/WCDMA, 4G/ LTE, 5G. На жаль, для водного середовища, де радіохвилі практично не поширюються, подібних загальноприйнятих стандартів та мереж зв'язку на їх основі досі не існувало. Нова акустична «мова» JANUS, можливо, вирішить цю проблему, дозволивши підводним пристроям різних класів і призначень об'єднатися в подібність до підводного IoT.
JANUS – це перший в історії розроблений міжнародний цифровий стандарт для підводних комунікацій, створений João Alves та іншими дослідниками з НАТО. Він описує протокол для акустичних сигналів, за допомогою якого можуть комунікувати будь-які підводні системи. Назва мови дано на честь дволикого римського бога дверей та воріт, початку та закінчення Януса.
Акустичні сигнали давно використовують для підводних комунікацій. Якщо оптичні сигнали можуть забезпечувати високі швидкості передачі під водою з відривом трохи більше 100 метрів, то звукові хвилі поширюються значно більші відстані. На жаль, оскільки сигнали звукового діапазону – це низькочастотні сигнали, то вони не забезпечують високих швидкостей передачі даних.
Основне завдання JANUS – забезпечити стикування різних підводних пристроїв, здатних обмінюватися акустичними сигналами один з одним. Для цього у стандарті визначено так званузагальна частота – 11,5 кілогерц. На цій частоті будь-яка система може заявити про свою присутність. Після того, як дві системи вступили в контакт через JANUS, вони можуть домовитися про переключення на іншу частоту, зручнішу для обох, а також на відповідний протокол обміну інформацією, досягнувши вищої швидкості передачі даних.
Залежно від ситуації, пристрої можуть вибрати або більш високу робочу частоту, що дозволяє обмінюватися даними з вищою швидкістю, або нижчу, що дозволить обмінюватися сигналами на великих відстанях, не витрачаючи багато енергії.
Alves порівнює JANUS з англійською – універсальною мовою для початку спілкування іноземців у будь-якій країні. Почавши розмову англійською, яку зараз знає практично кожен мандрівник, і з'ясувавши, що для обох рідною мовою є, наприклад, іспанська, вони можуть перейти нею, як на більш зручну для спілкування.
Навіщо потрібний єдиний підводний стандарт зв'язку? Наприклад, він дозволить створити спільну мережу, яка надасть підводним роботам можливість отримувати команди з центрів управління та пересилати зібрану інформацію до таких центрів. Такий зв'язок можна використовувати для виявлення підводних аварій на нафтових бурових установках, пошуку мін, розвідки, охорони портів і секретних об'єктів, для наукових досліджень, для пошуково-рятувальних операцій і т.д.
Підводні пристрої можуть використовувати JANUS не тільки для передачі даних безпосередньо один одному, але й через "шлюзові буї", підводні або на поверхні води. Надводні буї передають дані до прилеглих центрів управління з використанням традиційних засобів радіозв'язку, наприклад, через супутник. За словами Alves, підводні човни також можуть використовувати JANUS як аварійний каналзв'язку, наприклад, звертаючись за допомогою до судів та рятувальників. "Відкритий стандарт спілкування суттєво збільшить шанси на порятунок тих, хто потрапив у біду", - стверджує вчений.
1. Дослідницьке судно Alliance координує та міжвзаємодіє з наземним командним центром та підводними об'єктами через гейтвеї, якими виступають плаваючі на поверхні буї. 2. Кожен такий буй оснащений радіозв'язком для обміну даними із судном (Wi-Fi або інші технології) та акустичними модемами для зв'язку з підводними об'єктами. 3. Підводний човен може зв'язуватися з підводними роботами з використанням акустичним модемів, а на поверхні - по радіо. 4. Підводні роботи зайняті збором та обміном зібраними даними, взаємодіючи один з одним за допомогою акустичних сигналів. Завдяки наявності можливості зв'язку роботи можуть діяти не тільки автономно, а й у складі команд. 5. Необслуговувані рецептори також можуть бути складовою мережі, працюючи разом з роботами або просто передаючи час від часу зібрані дані.
Стандарт JANUS - важлива складова такої системи, що дозволяє зв'язати в єдину мережу всі її підводні складові.
В Україні також ведуться розробки підводної системи гідроакустичного стеження на базі підводних роботизованих комплексів, відомих як проект "Гармонія". У цьому проекті підводні буї будуть передавати зібрану інформацію по радіо, для чого підводний робот стане щоразу піднімати на поверхню буй, що повертається, оснащений системою супутниковим зв'язком.
підписуйтесь на наш "морський" канал у Telegram - Searobots