https://utilprog.augredufilcouture.com
اختراع ومخترع

UBL.. تقنية مبتكرة تساعد المركبات ذاتية القيادة على البقاء تحت الماء دون إنفاق طاقة البطارية

يعتمد نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) على موجات الراديو، والتي تتحلل بسرعة في السوائل بما في ذلك مياه البحر. لتتبع الأجسام الموجودة تحت سطح البحر مثل الطائرات بدون طيار أو الحيتان، يعتمد الباحثون على الإشارات الصوتية. لكن الأجهزة التي تصدر الصوت وترسله تتطلب عادةً بطاريات تحتاج إلى تغيير منتظم.

ووفقاً لمجلة “موجزات التقنية”, قام الباحثون ببناء نظام تحديد دقيق خالي من البطاريات أطلق عليه اسم توطين التبعثر العكسي تحت الماء (UBL). بدلاً من إصدار الإشارات الصوتية الخاصة به، يعكس UBL الإشارات المعدلة من بيئته، مما يوفر معلومات تحديد الموقع عند صافي الطاقة صفر.

استخدم الفريق مواد “كهرضغطية” تولد شحنتها الكهربائية الخاصة استجابةً للإجهاد الميكانيكي مثل اهتزاز الموجات الصوتية.

يمكن لأجهزة الاستشعار الكهرضغطية بعد ذلك استخدام هذه الشحنة لتعكس بشكل انتقائي بعض الموجات الصوتية في بيئتها.

يترجم جهاز الاستقبال تسلسل الانعكاسات، الذي يُطلق عليه التشتت الخلفي، إلى نمط من 1 ثانية (للموجات الصوتية المنعكسة) وأصفار (للموجات الصوتية غير المنعكسة). يمكن أن يحمل الرمز الثنائي الناتج معلومات حول درجة حرارة المحيط أو الملوحة.

من حيث المبدأ، يمكن أن توفر نفس التكنولوجيا معلومات الموقع. يمكن لوحدة المراقبة أن تصدر موجة صوتية، ثم تسجل المدة التي تستغرقها هذه الموجة الصوتية للانعكاس عن المستشعر الكهروإجهادي والعودة إلى وحدة المراقبة. يمكن استخدام الوقت المنقضي لحساب المسافة بين المراقب والمستشعر الكهروضغطي. ولكن من الناحية العملية، فإن توقيت مثل هذا التشتت الخلفي معقد لأن المحيط يمكن أن يكون غرفة صدى.

لا تنتقل الموجات الصوتية مباشرة بين وحدة المراقبة والمستشعر. كما أنهم يتنقلون بين السطح وقاع البحر، ويعودون إلى الوحدة في أوقات مختلفة.

يمثل حساب الانعكاسات تحديًا أكبر في المياه الضحلة. المسافة القصيرة بين قاع البحر والسطح تعني أن إشارات الارتداد المربكة أقوى.

تغلب الباحثون على مشكلة الانعكاس بقفزات التردد. بدلاً من إرسال إشارات صوتية بتردد واحد، ترسل وحدة المراقبة سلسلة من الإشارات عبر نطاق من الترددات. لكل تردد طول موجي مختلف، لذلك تعود الموجات الصوتية المنعكسة إلى وحدة المراقبة في مراحل مختلفة. من خلال الجمع بين المعلومات حول التوقيت والمرحلة ، يمكن للمراقب تحديد المسافة إلى جهاز التتبع.

في حالة انتشار الصدى بين السطح وقاع البحر، كان على الفريق إبطاء تدفق المعلومات.

لقد قاموا بتخفيض معدل البتات، والانتظار بشكل أساسي لفترة أطول بين كل إشارة ترسلها وحدة المراقبة. سمح ذلك لصدى كل جزء بالتلاشي قبل أن يتداخل مع الجزء التالي. في حين أن معدل البت البالغ 2000 بت / ثانية كافٍ في محاكاة المياه العميقة ، كان على الباحثين أن يخفضوها إلى 100 بت / ثانية في المياه الضحلة للحصول على انعكاس إشارة واضح من المتعقب. لكن معدل البت البطيء لم يحل كل شيء. لتتبع الأجسام المتحركة ، كان على الباحثين في الواقع زيادة معدل البت.

كانت الألف بت / ثانية بطيئة جدًا في تحديد جسم محاكى يتحرك عبر المياه العميقة بسرعة 30 سم / ثانية. بمعدل 10000 بت / ثانية ، تمكنوا من تتبع الجسم من خلال المياه العميقة.

تم اختبار إثبات المفهوم في بيئة المياه الضحلة. قدرت UBL المسافة بين جهاز الإرسال وعقدة التبعثر المرتد على مسافات مختلفة تصل إلى ما يقرب من نصف متر.

يمكن لـ UBL يومًا ما أن تساعد المركبات ذاتية القيادة في البقاء تحت الماء، دون إنفاق طاقة البطارية. يمكن أن تساعد التكنولوجيا أيضًا الروبوتات الموجودة تحت سطح البحر في العمل بدقة أكبر وتوفير معلومات حول تأثيرات تغير المناخ في المحيط.

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى