Un drone Flightwave Edge, piloté par Trent Lukaczyk, vole vers le R/V Falkor. Le véhicule aérien sans pilote a travaillé de concert avec la robotique sous-marine et l'équipage à bord du navire pour collecter des données. Crédit :Schmidt Ocean Institute
Utilisation simultanée de plusieurs véhicules autonomes, une équipe interdisciplinaire de scientifiques et d'ingénieurs retourne aux États-Unis après avoir exploré le front subtropical du Pacifique Nord, une frontière nette où les eaux douces froides du nord rencontrent les eaux salées chaudes du sud. Les fronts sont les phénomènes océanographiques les plus remarquables et le but de ce projet était de démontrer l'utilisation de la robotique autonome distribuée pour détecter, Piste, et caractériser ces processus complexes et dynamiques avec une grande précision à de grandes échelles spatiales et temporelles.
Réunissant l'antenne, surface, et des véhicules robotiques sous-marins avec le soutien du navire de recherche Falkor, a permis à l'équipe de localiser, carte, et explorez le front. Il a été détecté environ 1, 000 milles marins au large des côtes de la Californie du Sud plusieurs jours avant l'arrivée de l'équipe de recherche utilisant des véhicules de surface autonomes. Plusieurs sous-marins low cost, surface, et des robots aériens ont rejoint l'exploration avant de Falkor. Le système robotique distribué et le réseau de capteurs intelligents qui en ont résulté ont aidé l'équipe de recherche à suivre dynamiquement le front océanique complexe, d'une manière plus simple, plus rapide, et plus rentable qui serait possible avec des moyens traditionnels, comme compter uniquement sur les navires.
Les observations satellitaires ne sont souvent pas suffisantes pour suivre le système océanique en constante évolution. Pour localiser le front du Pacifique Nord en premier lieu, ce groupe international de scientifiques et d'ingénieurs dirigé par le Dr Joao Borges de Sousa, du Laboratorio de Sistemas e Tecnologia Subaquatica (LSTS) de l'Université de Porto a déployé un WaveGlider et deux Saildrones dans la zone de recherche cible avant l'arrivée du navire. Les données qu'ils ont acquises et transmises à Falkor par satellite ont permis à l'équipe de recherche d'optimiser les plans de déploiement de tous les véhicules autonomes, y compris ceux qui ont été livrés et déployés à partir du navire. Logiciel de contrôle multi-véhicule intelligent, Centre spatial océanique, développé au LSTS et déployé sur Falkor a été affiné tout au long de la croisière pour optimiser automatiquement les opérations de tous les robots déployés et faciliter le contrôle de la flotte robotique pour les opérateurs humains. Pour la toute première fois, une section d'un front océanique majeur a été cartographiée avec une résolution sous-méso-échelle à l'aide d'une flotte contrôlée de dizaines de robots autonomes. Cette carte détaillée du front océanique composée de manière dynamique à partir des données acquises a permis aux scientifiques d'identifier les points chauds dans lesquels des relevés coordonnés de navires robotisés ont été menés avec une résolution spatiale et temporelle adaptative.
Les véhicules autonomes - aériens et sous-marins - utilisés par l'équipe Ocean Robots bordent le pont arrière du R/V Falkor. Crédit :Schmidt Ocean Institute
L'exploitation de plusieurs actifs en haute mer peut être difficile mais, en moins de trois semaines, les robots sous-marins ont parcouru plus de 1, 000 milles nautiques pendant environ 500 heures, tandis que les véhicules de surface autonomes fonctionnaient en continu, et les véhicules aériens sans pilote ont effectué plus de 25 vols totalisant 10 heures. Ce projet démontre une nouvelle approche pour distribuer les observations de la dynamique océanique complexe à travers plusieurs sous-marins, surface, et les véhicules aériens. Au lieu d'échantillonner à partir d'un seul navire à un seul endroit, les chercheurs peuvent désormais surveiller une zone beaucoup plus vaste avec une haute résolution dans l'espace et dans le temps de manière évolutive et rentable à l'aide d'une flotte en réseau de véhicules robotiques pris en charge par un centre de commande basé sur un navire.
"Je pense qu'il est essentiel pour l'humanité de comprendre la situation dans son ensemble parce que, à la fin, nous parlons du système de survie de la Terre, ", a déclaré João Sousa. "Les océans sont une composante importante de ce système vital et ils ne sont pas aussi énormes que les gens ont tendance à le croire. En réalité, si toute l'eau des océans était mise dans une bulle, la plupart d'entre nous seraient stupéfaits de voir à quel point il est impressionnant par rapport à la taille de la Terre. Et, encore, la science manque encore de la technologie et des outils pour étudier la santé et le fonctionnement des océans en général. "
Pour permettre une présence durable dans les océans, le groupe a continué à développer son logiciel spécifique appelé Neptus et Ripples, le logiciel derrière l'Open Space Center, qui leur a permis de visualiser et de contrôler les robots en temps réel, acquérir une connaissance avancée de la situation, visualisation à distance, et contrôle, le tout via Internet. Cette chaîne d'outils logiciels leur a permis de contrôler l'ensemble des véhicules de plusieurs manières inédites, fonctionnant notamment sans escale pendant la majeure partie de l'expédition avec un seul opérateur.
