31/08/2022خلاصة
يُعدّ فهم البيئة البحرية أمرًا بالغ الأهمية للعديد من المهام تحت الماء، مثل الكشف عن الموارد وفحص المنشآت تحت الماء. ولا يمكن إنجاز هذه المهام دون تدخل المركبات الآلية تحت الماء (AUVs). إلا أن استخدام هذه المركبات، لتنفيذ مهام الاستكشاف تحت الماء، لا يزال محدودًا.
بسبب عدم كفاية سعة البطارية وسعة تخزين البيانات على متن المركبة. وللتغلب على هذه المشكلة، تُستخدم محطات إرساء تحت الماء لتوفير إمكانية الشحن تحت الماء ونقل البيانات للمركبات الآلية تحت الماء. صُممت هذه المحطات ليتم تركيبها في بيئة المحيط الديناميكية، حيث تُشكل العكارة وانخفاض الإضاءة تحديات رئيسية تعيق عملها.
عملية إرساء ناجحة. تُستخدم عادةً خوارزميات التوجيه البصري القائمة على علامات نشطة أو سلبية لتوجيه المركبة الآلية تحت الماء (AUV) بدقة نحو محطة الإرساء. في هذه الورقة، نقترح طريقة توجيه بصرية، باستخدام تقنية الكشف المتزامن، للتخفيف من تأثير العكارة، ورفض مصادر الضوء غير المرغوب فيها أو مصادر الإضاءة المشوشة، في آنٍ واحد. تعتمد طريقة الكشف المتزامن على تردد وميض إشارات الضوء الموجودة في محطة الإرساء.
تُزيل هذه الطريقة بنجاح تأثير الضوء غير المرغوب فيه عند الترددات الأخرى. تعتمد الطريقة المقترحة على منارتين ضوئيتين، تُصدران بتردد ثابت، مثبتتين في محطة الإرساء المحاكاة، وكاميرا sCMOS واحدة. أُجريت تجارب لإثبات صحة المفهوم. تُظهر النتائج أن طريقتنا قادرة على تمييز المنارات الضوئية عند مستويات عكارة مختلفة، ويمكنها رفض الضوء غير المرغوب فيه بكفاءة.
يتم استخدام الضوء دون الحاجة إلى معالجة صور منفصلة في هذه الخطوة من خوارزمية التوجيه القائمة على الرؤية. وقد تم التحقق من فعالية الطريقة المقترحة من خلال حساب معدل النتائج الإيجابية الصحيحة لطريقة الكشف عند كل مستوى من مستويات العكارة.
الشكل: مبدأ الكشف عن التزامن.
الشكل أ) إطار الكاميرا الخام الملتقط في مياه صافية مع وجود منارات ضوئية نشطة، مُعدّلة بتردد 63 هرتز، مثبتة على محطة الإرساء المُحاكاة في المنتصف، ومصدرين ضوئيين خلفيين ينبعثان بتردد 55 هرتز و0 هرتز. ب) النتيجة الثنائية بعد تطبيق كشف التزامن عند 63 هرتز. ج) النتيجة الثنائية بعد تطبيق كشف التزامن عند 55 هرتز.
تحليل تكنولوجيا التصوير
يتم الاستعانة بالمستشعرات البصرية في الملاحة القائمة على نظام Vsion، والتي تبين أنها تتفوق على غيرها من حيث دقة تحديد المواقع العالية، وانخفاض قابلية الكشف الخارجي، والقدرة على أداء مهام متعددة، ولكنها تعاني من توهين وتشتت الضوء في بيئة تحت الماء.
علاوة على ذلك، فإن العكارة الناتجة عن الطين الذي تثيره المركبة الآلية تحت الماء في أعماق البحار، يمكن أن تجعل تطبيق الأساليب القائمة على الرؤية أكثر صعوبة.ديانا 400BSIتوفر الكاميرا المرونة اللازمة للتجارب، مع سرعة عالية ونسبة إشارة إلى ضوضاء عالية، وقادرة على استخراج الإشارات الضعيفة في الضوضاء، والتعاون مع البرامج لتحقيق الكشف الزمني المتزامن على سلسلة الصور الزمنية.
المصدر المرجعي
أمجد آر تي، مان إم، أمجد إيه إيه، وآخرون. تتبع منارات الضوء في المياه شديدة العكارة وتطبيقها على الرسو تحت الماء[C]//استشعار ومراقبة المحيطات الرابع عشر. SPIE، 2022، 12118: 90-97.
