На протяжении нескольких последних десятилетий люди используют для общения на расстоянии глобальные сети связи и разнообразные абонентские устройства. С их помощью они обмениваются данными, как правило, в воздушной среде. Для того, чтобы сети и устройства могли взаимодействовать друг с другом, их строят в соответствии с различными технологиями и международными стандартами, такими, например, как Wi-Fi, Bluetooth и стандарты сетей сотовой связи – 2G/GSM, 3G/WCDMA, 4G/LTE, 5G. К сожалению, для водной среды, где радиоволны практически не распространяются, подобных общепринятых стандартов и сетей связи на их основе до сих пор не существовало. Новый акустический «язык» JANUS, возможно, решит эту проблему, позволив подводным устройствам различных классов и назначений объединиться в некое подобие подводного IoT.

JANUS - это первый в истории разработанный международный цифровой стандарт для подводных коммуникаций, созданный João Alves и другими исследователями из НАТО. Он описывает протокол для акустических сигналов с помощью которого могут коммуницировать любые подводные системы. Название языку дано в честь двуликого римского бога дверей и ворот, начала и окончания Януса.

Акустические сигналы давно используется для подводных коммуникаций. Если оптические сигналы могут обеспечивать высокие скорости передачи данных под водой на расстоянии не более 100 метров, то звуковые волны распространяются на значительно большие расстояния. К сожалению, поскольку сигналы звукового диапазона – это сигналы низкочастотные, то они не обеспечивают высоких скоростей передачи данных.

Основная задача JANUS – обеспечить стыковку самых разных подводных устройств, способных обмениваться акустическими сигналами друг с другом. Для этого в стандарте определена так называемая общая частота - 11,5 килогерц. На этой частоте любая система может заявить о своем присутствии. После того, как две системы вступили в контакт через JANUS, они могут договориться о переключении на другую частоту, более удобную для обоих, а также на подходящий протокол обмена информации, добившись более высокой скорости передачи данных.

В зависимости от ситуации, устройства могут выбрать или более высокую рабочую частоту, позволяющую обмениваться данными с более высокой скоростью, или более низкую, что позволит обмениваться сигналами на больших расстояниях, не тратя на это много энергии.

Alves сравнивает JANUS с английским – универсальным языком для начала общения иностранцев в какой-либо стране. Начав разговор на английском, который сейчас знает практически каждый путешественник, и выяснив, что для обоих родным языком является, например, испанский, они могут перейти на него, как на более удобный для общения.

Стандарт JANUS был разработан командой João Alves в Центре по морским исследованиям и экспериментам стран НАТО (NATO Centre for Maritime Research and Experimentation, CMRE) в Ла-Специя (La Spezia), Италия. Проект спонсировался NATO’s Allied Command Transformatio. Это первый подводный стандарт связи, которым с 24 марта 2017 года могут пользоваться союзниками НАТО.

Зачем необходим единый подводный стандарт связи? Например, он позволит создать общую сеть, которая предоставит подводным роботам возможность получать команды из центров управления и пересылать собранную информацию в такие центры. Такую связь можно использовать для обнаружения подводных аварий на в нефтяных буровых установках, поиска мин, разведки, охраны портов и секретных объектов, для научных исследований, для поисково-спасательных операций и т.д.

Подводные устройства могут использовать JANUS не только для передачи данных напрямую друг другу, но и через «шлюзовые буи», подводные или находящиеся на поверхности воды. Надводные буи передают данные в близлежащие центры управления с использованием традиционных средств радиосвязи, например, через спутник. По словам Alves, подводные лодки также могут использовать JANUS, как аварийный канал связи, например, обращаясь за помощью к судам и спасателям. “Открытый стандарт общения существенно увеличит шансы на спасение тех, кто попал в беду», - утверждает ученый.

1. Исследовательское судно Alliance координирует и межвзаимодействует с наземным командным центром и подводными объектами через гейтвеи в качестве которых выступают плавающие на поверхности буи. 
2. Каждый такой буй оснащен радиосвязью для обмена данными с судном (Wi-Fi или другие технологии) и акустическими модемами для связи с подводными объектами. 
3. Подлодка может связываться с подводными роботами с использованием акустическим модемов, а на поверхности - по радио. 
4. Подводные роботы заняты сбором и обменом собранными данными, взаимодействуя друг с друом посредством акустических сигналов. Благодаря наличию возможности связи, роботы могут действовать не только автономно, но и в составе команд. 
5. Необслуживаемые сенсоры также могут быть составной частью сети, работая вместе с роботами или просто передавая время от времени собранные данные. 

Стандарт JANUS - важная составляющая часть такой системы, позволяющая связать в единую сеть все ее подводные составляющие. 

В России также ведутся разработки подводной системы гидроакустического слежения на базе подводных роботизированных комплексов, известные как проект "Гармония". В этом проекте подводные буи будут передавать собранную информацию по радио, для чего подводный робот станет каждый раз поднимать на поверхность возвращаемый всплывающий буй, оснащенный системой спутниковой связью.  

+ +

подписывайтесь на наш "морской" канал в Telegram - Searobots