Motivation
Im Unterwasserbereich sind moderne Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) gegenwärtig aufgrund spezifischer Anforderungen noch nicht so weit verbreitet, wie das in anderen Bereichen der Fall ist. Dabei ist es sowohl für Berufs- und Rettungstaucher bei der Arbeit bzw. bei der Suche in Gewässern als auch für Hobbytaucher besonders wichtig, über die aktuelle Position verlässlich informiert zu sein. Zur Vermeidung von Unfällen sollten die Taucher Positionsdaten untereinander und mit der Schiffsbesatzung über Wasser austauschen können, damit ihre genaue Position durchgehend bekannt ist. Oftmals noch angewandte Verfahren der Positionsbestimmung mit Seilen sind, aufgrund der unhandlichen Bedienung und der manuellen Aufzeichnung der Seillängen, nicht zuverlässig genug und in großen Gewässern nicht anwendbar. Daher werden verbesserte Technologien für ein zuverlässiges und selbstkalibrierendes Unterwasserlokalisierungssystem benötigt, das mit mobilen Handempfängern ausgestattet ist und die Schiffsbesatzung softwaregestützt über die genaue Position des Tauchers informiert.
Ziele und Vorgehen
Ziel des Verbundvorhabens „ULTa“ ist es, auf der Grundlage ultraschallgestützter Verfahren, ein autarkes und selbstkalibrierendes Unterwasser-Lokalisierungssystem zur Positionsbestimmung und Navigation für Taucher zu entwickeln. Dieses softwaregestützte Lokalisierungssystem basiert auf Ultraschallsendern, die an stationären Bojen oder am Schiff angebracht sind, und ein periodisches Signal aussenden. Von einem Empfänger am Armband des Tauchers wird, aufgrund der empfangenen Zeitdifferenzen von verschiedenen Sendern, die Position des Tauchers im dreidimensionalen Raum bestimmt. In Bereichen ohne direkte Sichtlinie zwischen Taucher und Sender soll die Lokalisierung über eine Sensordatenfusion mit Inertialsensoren und einem Tiefenmesser erfolgen. Die Forschungsschwerpunkte von ULTa umfassen die Analyse und Ansteuerung von Ultraschall-Wandlern, Algorithmen zur Signalverarbeitung und die Modulation des Signals. Die angestrebten Lokalisierungsalgorithmen werden Effekte wie die Mehrwegeausbreitung der Signale, Temperaturschichten und Strömungen des Wassers berücksichtigen, um die gewünschte Genauigkeit und Stabilität der Lösung zu erreichen. Außerdem soll ein taktiles Bedienkonzept entwickelt werden, bei dem durch Vibrationsmuster haptische Signale auf die Haut des Tauchers übertragen werden.
Innovationen und Perspektiven
Die Praxistauglichkeit des neuartigen Unterwasser-Lokalisierungssystems wird unter realitätsnahen Bedingungen beim Partner Free-Linked GmbH durch Inbetriebnahme mehrerer Sender und Empfänger evaluiert. Dabei sollen die Genauigkeit, Reichweite und Zuverlässigkeit des Systems untersucht werden. Im Ergebnis ist zu erwarten, dass Unfälle beim Einsatz von Tauchern besser vermieden und damit die Sicherheit erhöht wird. Neben Unternehmen und Organisationen, die Berufstaucher einsetzen, haben auch große Tauchbasen und die Deutsche Lebens-Rettungs-Gesellschaft (DLRG) e.V. großes Interesse an einem solchen System.