美国“海洋物联网”全视之眼取得新进展

2020年7月底,美国国防高级研究计划局(DARPA)授予帕洛(PARC)科技公司其“海洋物联网”(OoT)项目下一阶段的开发合同,该项目旨在在海洋上部署数千个漂浮传感器(浮标),以监视从飞机到潜艇的项目。

 

海上监视侦察网络

“海洋物联网”项目名称借鉴了物联网一词,浮标作为传感器节点,将通过卫星将数据传输到“云”网络进行实时分析,目的是在大片海域实现持续的海上态势感知。虽然卫星可以提供一些信息,但DARPA项目经理约翰·沃特森指出,卫星的覆盖范围存在差距——光学卫星看不透云层,雷达卫星覆盖范围有限,而且它们都对水下发生的事情无能为力。

浮标尺寸小,而且可消耗,可以收集详细的数据信息,并且一次可以在海上停留几个月,可以部署在美国要求的任何地方,对海上活动进行详细、持续的监视侦察,数千只漂浮的眼睛可以看到海面、水下和海底。目前有一个由近4000个阿尔戈(Argo)科学团队的浮标组成的全球海洋观测网,遍布世界,收集有关海洋温度和盐度的数据。沃特森希望看到更大的带有更多传感器的低成本浮标阵列,这些浮标将执行长达一年的任务,然后沉没并降解。这些浮标是环保的,避免使用有毒材料。沃特森说:“任务传感器包括摄像机、软件定义的无线电、船舶自动识别系统接收器、麦克风和水听器。”

“海洋物联网”概念,使用浮标感知水面和水下的活动,并通过卫星传回详细信息

“海洋物联网”的一个关键部件是水听器——灵敏的水下麦克风或被动声纳,可以接收到来自船只和潜艇的发动机、螺旋桨和其它声音。自二战以来,从飞机上扔下的声纳浮标就一直被用来定位潜艇,但这些浮标只能运行几个小时。“海洋物联网”水听器必须工作一整年,而且成本可接受。2019年,斯克里普斯海洋研究所的研究人员为“海洋物联网”制作了一个高保真水听器原型,他们估计这种水听器可以批量生产,价格在100-150美元之间。

帕洛(PARC)科技公司18千克的太阳能浮标,装备各种传感器

 

军民两用优势

“海洋物联网”有明显的军事和边境保护用途——没有任何船可以在水面或水下穿过密集的传感器,还可以为大量海洋学家、气象学家和生物学家提供感兴趣的数据,如鲸鱼海洋哺乳动物、从内部观察飓风的形成、跟踪海洋温度的变化。

英国国防海上力量专家西德哈斯·考沙尔博士表示,分散部署的浮标传感器可以进行持续性覆盖,提供了相对其它数据来源更持久的24小时全天候监视,这是海上巡逻机或合成孔径雷达卫星所不能做到的。除了直接观测船只和飞机外,“海洋物联网”还将能够测量温度、海洋盐度和水下环境噪音等变量,这些变量对于在反潜行动中校准声纳非常重要。其不会局限于任何特定的角色,各种各样的传感器,加上强大的数据处理技术,意味着它可能会被重新配置以应对新出现的威胁。例如,“海洋物联网”可能会组成一个防御岗哨来探测、跟踪和定位来袭的俄罗斯“波塞冬”(Poseidon)核鱼雷,这样它们就可以被拦截。考沙尔又补充道,“这符合一个更广泛的马赛克战概念,它创造了一个整体的体系,其组成部分可以通过多种方式进行重组和交互,而不是依赖于一个分级的系统。”

2017年12月,DARPA启动“海洋物联网”项目,发布跨部门公告(BAA),计划通过部署大量低成本、智能化海上浮标以组成分布式传感器网络,实现对大范围海洋区域的持续态势感知。整个系统由海上浮标、卫星通讯系统和位于云端的数据分析系统组成,其提供的高分辨率海洋观测信息可以提高对海洋生态的认知。(可参考“海洋物联网”提升海上分布式态势感知能力

作者:北京海鹰科技情报研究所 王彤

2020-08-19智邦网

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