Nederlander maakt 'onderwater-gps'

Een Nederlandse promovendus heeft een systeem ontwikkeld om onder water aan locatiebepaling te kunnen doen. Normale gps werkt niet onder water, evenmin als het benodigde systeem om de tijd aan te duiden. Het systeem van de Nederlander werkt met een mesh-netwerk van nodes.

Wouter van Kleunen promoveert binnenkort aan de Universiteit Twente met het concept van de 'onderwater-gps', die werkt met een mesh-netwerk van individuele nodes. Doordat die nodes data, informatie over locatie en tijdsbepaling kunnen uitwisselen, is een preciezere locatiebepaling onder water mogelijk dan met huidige systemen.

Het mesh-netwerk maakt contact via akoestische signalen, omdat dat tot nu toe de beste manier van communicatie onder water blijkt te zijn. Van Kleunen heeft nog niet het hele systeem getest, zo is te lezen in zijn proefschrift. Wel heeft hij experimenten gedaan met gedeelten van het systeem.

Van Kleunen moest voor zijn systeem een eigen mac-protocol maken, omdat bestaande mac-protocollen voor onder water niet werken met de overdracht van locatie- en tijdsinformatie, maar alleen met andere data.

Het systeem voor nauwkeurige bepaling van positie en tijd onder water zal vooral toepassing vinden bij specialistische organisaties, zegt Van Kleunen tegen Tweakers. "Ik denk dat olie- en gasbedrijven de eerste zullen zijn die het echt gaan toepassen. Voor het monitoren van onderwaterpijpleidingen hebben ze al interesse getoond. Ze zouden lekkages kunnen detecteren aan de hand van het geluid dat ze produceren. Door de olie-industrie zal het mogelijk gebruikt gaan worden voor het ontdekken van oliereserves in de oceaanbodem."

De mesh-netwerken gaan geen wereldwijd werkend systeem vormen, zoals gps dat wel is. Wel lopen er diverse projecten om het systeem in de praktijk in te zetten. "De omgevingen zijn lastig, testen is lastig en daardoor zal adoptie langzaam zijn", denkt Van Kleunen.

Hij is vooralsnog niet van plan er een bedrijf van te maken. "Er rusten verder geen patenten op het werk en voor zover ik weet zijn de methodieken en algoritmen daarom vrij te gebruiken. De software- en hardwareontwerpen die gemaakt zijn, zijn wel beschermd en mogelijk dat daar in de toekomst nog iets mee gedaan gaat worden, in de vorm van een bedrijf, maar echt concrete plannen liggen er nog niet. Op dit moment zie ik het alleen nog als academisch project."

Reacties (53)

[Rudie_V]

Binnen niet al te korte tijd hebben we quantum gps welke overal zal werken. Geen mesh-netwerk nodig om je positie te bepalen zoals in dit artikel. Na een gps bepaling neemt de quantum gps het over.
http://www.newscientist.c...ps-in-when-gps-fails.html
http://www.extremetech.co...d-be-the-successor-to-gps

Edit: kleine wijziging in me tekst

[Reactie gewijzigd door Rudie_V op 22 juli 2024 22:54]

[HurpDerp]

Zover ik in het artikel zie (snel doorgelezen) hebben ze het daar over een quantum accelerometer of quantum kompas waarmee de positie kan worden berekend, niet te verwarren met een GPS dus Een gps werkt namelijk volgens een heel ander principe.

[Rudie_V]

Ik had wellicht gps moeten vervangen door kompass of accelerometer, daar heb je gelijk in ja.
De accelerometers worden vervangen door atomen die tot bijna het absolute nulpunt zijn afgekoeld. In deze staat zijn de atomen heel gevoelig voor het magnetisch veld en de zwaartekracht van de aarde. Dit kan weer gebruikt worden om beweging te detecteren en dat kan weer gebruikt worden om je positie verder te bepalen vanaf je laatste gps signaal. Deze methode schijnt 1000x nauwkeuriger te zijn dan met de oude accelerometers.

[HurpDerp]

Ik las het ja, kunnen wellicht interessante toepassingen voor bedacht worden!

[Verwijderd]

Heel mooi project, maar nu ook weer niet wereldveranderend. Als de olieindustrie dit echt nodig heeft hebben ze geld zat om het zelf te ontwerpen en bouwen. Immers als 1 student het in z'n eentje kan doen moet een team experts met een flink budget dit toch ook eenvoudig voor elkaar krijgen.
Sterker nog, zou me niets verbazen als de grotere industrieen hier al eigen oplossingen voor hebben. Dat deze niet wereldkundig zijn wil niet zeggen dat ze niet bestaan.

Wel mooi project en prima om het wat aandacht te geven op Tweakers.

[schaafkaas]

Het is voor een groot bedrijf juist aantrekkelijk om (niet essentieel) onderzoek door een universiteit te laten doen. Een promovendus verdient een veel lager loon dan een expert in de olie en gas industrie. Daarnaast is de expert waarschijnlijk waardevoller voor het bedrijf als deze zich bezig houdt met primaire bedrijfsprocessen. En in veel landen betaalt de overheid graag mee aan dit soort toegepast onderzoek, met directe subsidies of belastings korting. Ik spreek uit ervaring, aangezien ik net zelf een door de oile industrie gesponsorde PhD heb afgerond.

Je hebt gelijk dat dergelijke onder water positionerings systemen al lang bestaan. Kijkend naar van Kleunen's publicaties heeft hij zich vooral gericht op het netwerk protocol. Maar ja de meeste wetenschappers doen tegenwoordig nu eenmaal heel gespecialiseerd werk.

Je kunt er zeker van zijn dat dit specifieke onderdeel wetenschappelijke/maatschappelijke waarde heeft. Dat is iets waar organisaties die wetenschap financieren sterk naar kijken. Onderzoeksvoorstellen worden voorgelegd aan ervaren wetenschappers die het voorstel beoordelen op basis waarde en kans van slagen.

[Reactie gewijzigd door schaafkaas op 22 juli 2024 22:54]

[wkleunen]

Het klopt inderdaad dat dergelijke systemen positionerings-systemen al bestaan, zoals bijvoorbeeld LBL (http://en.wikipedia.org/w...oustic_positioning_system). Echter, de schaalbaarheid van dergelijke systemen is beperkt, je kan maar een beperkt aantal "pingers" volgen door de communicatie patronen die gebruikt worden.

Wij hebben in de context van onderwater sensor netwerken naar dit soort netwerken gekeken, dus doel was om een netwerk te vormen van grote aantallen van onderwater nodes die batterij gevoed zijn en liefst autonoom werken. Op dat moment zijn bestaande positie-bepaling methodieken niet meer geschikt.

Wat betreft het GPS onderwater hebben we vooral gekeken naar de netwerk / communicatie protocollen. Op dezelfde manier als GPS kun je tijd en plaatsbepaling combineren en daarmee een schaalbaar onderwater positie-bepalings systeem maken. GPS kan een oneindig aantal ontvangers ondersteunen omdat de satellieten signalen uitsturen en de ontvangers alleen maar luisteren. Voor dit systeem hebben we vooral gekeken naar wat geschedulde communicatie kan betekenen.

Daarnaast hebben we wel degelijk ook nieuwe plaatsbepalings algoritmen ontwikkeld. Deze staan echter (nog) niet in de lijst van mijn publicaties omdat deze vrij recentelijk zijn gepubliceerd. In het proefschrift introduceren we o.a. een relatieve positie bepalings algoritme dat lijkt op multidimensional scaling (http://en.wikipedia.org/wiki/Multidimensional_scaling), maar i.p.v. traditioneel alleen de positie te berekenen zowel de positie als de clock offset bepaald. Dus het combineert tijd-synchronisatie en positie-bepaling. Dit omdat het significante voordelen heeft in de communicatie overhead die nodig is.

Zie het artikel:
aLS-Coop-Loc: cooperative combined localization and time-synchronization in underwater acoustic networks
http://dl.acm.org/citation.cfm?id=2593462

De thesis zal ook tzt open-access verschijnen in de publicatie database van de universiteit.

[Verwijderd]

Student? Nee hoor het is een expert op een bepaald gebied. Verder is het vrij onzinnig om te zeggen dat er al dergelijke oplossingen zijn. Het is in elk geval niet exact zoals deze oplossing want op iets wat al is bedacht en waaraan geen toevoeging wordt aangebracht kan niet worden gepromoveerd.

Een promovendus is iemand die door het zelfstandig beoefenen van wetenschappelijk onderzoek en, hierop aansluitend, het schrijven van een proefschrift wil promoveren tot de academische graad van doctor.
_{http://nl.wikipedia.org/wiki/Promovendus}

[ppl]

En hoe noem je zo'n iemand in het Engels? Nou, daar heeft je Wikipedia link het antwoord op:

In de Angelsaksische landen wordt een promovendus een 'PhD-student', een 'PhD-candidate', of soms een 'research assistant' (met een tijdelijk contract) genoemd.

Dit zie je ook terug in hoe men deze mensen beschouwt: in Nederland vallen ze onder medewerkers en hebben ze recht op loon, in het buitenland veelal onder student en krijgen ze geen loon.

Daarbij vergeet je hier ook dat er meer dan 1 weg naar Rome leidt. Als je internationaal kijkt wat men daar aan academisch onderzoek doet vindt je dan ook heel wat overlap. Sterker nog, dat vindt je zelfs binnen dezelfde universiteit (er zijn dan meer groepen die naar hetzelfde onderwerp onderzoek doen en hierin samenwerken; hun uitgangspunt is dan alleen anders en dat heeft met hun vakgebied te maken).

[Reactie gewijzigd door ppl op 22 juli 2024 22:54]

[WhiteDog]

Nog meer akoestische signalen onder water. Zullen de dolfijnen en walvissen fijn vinden, die worden er nu al (letterlijk) gek van.

[Miks]

Leuke bewering. Kan je het wat verder uitdiepen?

[WhiteDog]

http://en.wikipedia.org/wiki/Beached_whale#Sonar

The low frequency active sonar (LFA sonar) used by the military to detect submarines is the loudest sound ever put into the seas. Yet the U.S. Navy is planning to deploy LFA sonar across 80 percent of the world ocean. At an amplitude of two hundred forty decibels, it is loud enough to kill whales and dolphins and already causing mass strandings and deaths in areas where U.S. and/or NATO forces are conducting exercises.

[XthinkZ]

Ongelovelijk Stel jezelf eens voor dat je dagenlang een 240 decibel hoge sonar ping op je af geschoten krijgt omdat je toevallig in de buurt bent van zo'n onderzeeër. (106db -110db is de sterkte van een normale alarm buitensirene en per 3 db is de herrie tweemaal zo groot. Te lang hiernaast gaan staan zorgt voor gehoorschade).
Ik kan me eigenlijk niet eens voorstellen hoe pijnlijk 240db is, behalve dat het bloed me uit de ogen schiet als ik ernaast zou staan. Een geluidsbom elke x seconden...

Beeld je ook even in dat je gehoor zo gevoelig is dat je geluiden van kilometers afstand kan onderscheiden, en je geen handen hebt om je oren te bedekken en dus geen moment rust krijgt om aan dat geluid te ontsnappen dan zo ver mogelijk ervandaan te gaan, of schrikt en te snel naar het oppevlakte wilt van grote diepte, en door gasvorming in je bloed sterft.

Er wordt beweerd dat walvissen en dolfijnensterfte erdoor wordt veroorzaakt en het is zelfs toegegeven door de amerikaanse Marine. (zie artikel).

Best debiel eigenlijk als je erover nadenkt...

[Reactie gewijzigd door XthinkZ op 22 juli 2024 22:54]

[kimborntobewild]

Best debiel eigenlijk als je erover nadenkt...

Mensen zijn ook debiel. Gemiddeld, dan. De gemiddelde mens is gewoon narcistisch en geeft geen moer om het (leef)milieu.

[HooksForFeet]

In dat artikel staat alleen maar dat het mógelijk gevolgen heeft, maar geen harde bewijzen voor zover ik kan zien. Voor de conclusie van Julia Whitty die je citeert zie ik geen wetenschappelijke onderbouwing.

[ApexAlpha]

Ik kan de bron zo snel niet vinden (iemand anders misschien wel) maar heb ooit gelezen dat er een merkbaar verschil was bij dolfijnen en walvissen toen na 9/11 de Amerikaanse Marine in oorlogsmodus ging. Dit laatste hield blijkbaar in dat schepen hun radio's en andere apparatuur uitzetten om tijdelijk stealth te zijn.

Blijkbaar had dat effect op dolfijnen en walvissen.

[HooksForFeet]

Cum hoc ergo propter hoc. Het zal vast waargenomen zijn, maar is het verband ook aangetoond?

Tussendoor: dat zou een briljante anti-stealth technologie zijn. Zeedieren observeren om te bepalen of er een schip in stealth-modus in de buurt is.

[Kalief]

In deze context moet het tegenovergestelde worden aangetoond: pas als zeker is dat die beesten er géén last van hebben mag je het toepassen.

[ApexAlpha]

Geen idee hoe en of het verband ook wetenschappelijk verantwoord is aangetoond. Maar heb even snel voor je gezocht:

http://www.cracked.com/ar...ow-911-changed-world.html

http://www.washingtonpost.../14/gIQAmQnlPR_story.html

[RadioKies]

o.a. het nieuws meld dat.
Er wordt beweerd dat de aangespoelde potvissen/walvissen en dergelijken aanspoelen doordat wij met onze technologie hun navigatie verstoren. Magnetische velden waar wij invloed op hebben, radiogolven en ook akoestiek.

@Miks reactie op mij
waarom denk je dat ik radiokies heet?

[Reactie gewijzigd door RadioKies op 22 juli 2024 22:54]

[Miks]

Ik ben niet op zoek naar "er wordt beweerd dat...". Mijn horizon mag wat bekrompen zijn, maar aangezien elke amoebe op deze planeet zijn mening aan de hele planeet kan verkondigen ben ik op zoek naar ietwat meer betrouwbare informatie.

[Verwijderd]

o.a. het nieuws meld dat.
Er wordt beweerd dat de aangespoelde potvissen/walvissen en dergelijken aanspoelen doordat wij met onze technologie hun navigatie verstoren. Magnetische velden waar wij invloed op hebben, radiogolven en ook akoestiek.

@Miks reactie op mij
waarom denk je dat ik radiokies heet?

Daar ligt me nog iets van bij inderdaad. http://www.geenstijl.nl/m...5/07/richard_radioki.html

Hier overigens het technisch schema http://www.geenstijl.nl/paginas/radiokies.html

[Verwijderd]

Nou, hiermee zal Waylon wel gevonden worden.

Ontopic: handig om vliegtuigen mee terug te vinden. Gek dat dit nooit is geïmplementeerd middels een vergelijkbare vorm.

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 22 juli 2024 22:54]

[bonyuri]

Ik neem aan dat de nodes altijd op bepaalde plekken aanwezig moeten zijn wat natuurlijk onder water een stuk moeilijker te doen is als in de ruimte.
Je kunt lastig de hele zee volhangen met dit soort apparaten, terwijl er ook nog recreatief en beroepsvaart plaatsvindt.

[uip]

Nee hoor, dat lijkt me niet nodig: " Doordat die nodes data, informatie over locatie en tijdsbepaling kunnen uitwisselen," In feite ga je je onderwater positioneren mbv een aantal boeien op het wateropp., via GPS-ontvangers ken je de precieze locatie vd boeien en kan je dit terugrekenen naar locatie.

Onderwaterpositionering lijkt me trouwens al véél langer te bestaan, oa. voor Valpijpschepen, onderwaterrobotten, militaire duikboten ...

[Reactie gewijzigd door uip op 22 juli 2024 22:54]

[HKS-Skyline]

Ik denk dat als je de zee vol hangt door deze dingen aan de kust van meerdere continenten te leggen je plaatsbepaling in bijna de hele zee kan voorzien.
Stop een tranceiver in een zwarte doos van een vliegtuig en als het in zee stort weet je precies waar hij ligt. (mits de boeien in staat zijn een SOS signaal te verwerken via het zelfde systeem) Maar zoiets is natuurlijk in te bouwen.
Signaal komt onder water een heel eind, dus ik denk dat het een levensvatbaar systeem is.

[Verwijderd]

Ik heb helaas nul verstand van de betrouwbaarheid van akoestische signalen. Maar ik kan me goed voorstellen dat -wanneer je deze nodes alleen aan de kust plaatst- een signaal een grote afstand moet afleggen. Hoe groter de afstand, hoe meer kans op verstoring. Bijvoorbeeld door temperatuur- en drukverschillen of verschillende zoutwaarden (zoals hier beschreven http://www.britannica.com...01670/Acoustic-properties)

Aangezien deze waarden continue veranderen op zee, is het dus noodzakelijk de afstand tot de node te beperken, anders komt het de precisie niet ten goede. Met alleen nodes aan de kust ga je het dus niet redden.

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 22 juli 2024 22:54]

[steven1191]

en de gewone zee bewoners:)

[Verwijderd]

"Ik denk dat olie- en gasbedrijven de eerste zullen zijn die het echt gaan toepassen. Voor het monitoren van onderwaterpijpleidingen hebben ze al interesse getoond. Ze zouden lekkages kunnen detecteren aan de hand van het geluid dat ze produceren."

ik denk dat dit systeem ook goed ingezet kan worden bij boorplatforms.
hang zo'n netwerk om je platform heen (evt aan de staanders vast) en je kunt blijkbaar lekkages horen, en dus ook direct lokaliseren en je hebt meteen een onderwater navigatie voor de reparateurs.

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 22 juli 2024 22:54]

[hansg]

Het is ook nogal onnodig, aangezien we dit ook al hebben:

http://www.extremetech.co...d-be-the-successor-to-gps

[catserv]

Dat had met de huidige gps ook redelijk bepaald kunnen worden, als deze niet was uitgeschakeld (gewoon had gewerkt)

[LittleBrittany]

Best ontopic . hadden we al lang dat vermisten vliegtuig gevonden. Gwn in de zwarte doos voegen dat gps signaaltje.

[Snow_King]

Wat ik me wel af vraag, met nog meer geluid in de oceanen, gaan we daarmee het eco-systeem niet verstoren?

Dan doen we nu op grote schaal al, maar is er naar het effect gekeken hier van?

[T_knoop]

Het mooiste zou natuurlijk zijn om iets te maken dat zowel onder- als boven water werkt. Helaas is er niet echt een golflengte waarvan de absorptie voor zowel lucht als water geschikt is, als je rekening houdt met de eisen voor bandbreedte, nauwkeurigheid en schadelijkheid.

Daarnaast vraag ik me af of het gebruik van een hele hoop ultrsound bronnen om onderwater plaatsbepaling te doen niet vervelend is voor het zeeleven. Wat dat betreft is het waarschijnlijk alleen maar goed dat dit niet op grote schaal geimplementeerd gaat worden.

[Verwijderd]

Amerika bouwt al een tijdje aan dit systeem (word onderdeel van het grid van militare drones in zee)

[PeterBezemer]

akoestische signalen, ik denk dat walvissen dat niet dol fijn vinden?

[Ypho]

Is het niet zo dat akoestische signalen qua snelheid kunnen verschillen op basis van dichtheid/zoutgehalte/temperatuur? Is het dan niet zo dat een plaatsbepaling kan afwijken omdat bepaalde signalen er langer over doen om de host te bereiken?

[buutske]

Makkelijk voor als je klakkeloos je navigatie volgt en het water in rijdt