EXTENSE
Entwicklung eines Messsystems (Multisensorplattform) zur Detektion und Ortung von Objekten (Kabel, Munition und Tiefseebergbau) in Sedimenten
| Laufzeit: | 01.10.2018 - 30.09.2023 |
| Leitung: | Prof. Dr.-Ing. Horst Hellbrück |
| Mitarbeiter: | Sven Ole Schmidt M.Sc., Dipl.-Ing. Fabian John, ehemalig: Dipl.-Ing. Andreas Schuldei, Dipl.-Ing.Gunther Ardelt, Dr.-Ing. Tim Suthau |
Hintergrund & Ziel
Im Verbundprojekt EXTENSE wird unter Führung der Sea & Sun Technology GmbH zusammen mit der J&C Bachmann GmbH, der Technischen Hochschule Lübeck und dem assoziierten Partner Fugro Germany Marine GmbH ein Messsystem (Multisensorplattform) zur Detektion und Ortung von Objekten (Kabel, Munition und Tiefseebergbau) in Sedimenten entwickelt.
Der Koordinator Sea & Sun Technology GmbH ist verantwortlich für die Systementwicklung des Messsystems und für die Video-Steuereinheit (Teilprojekt SYSOCU). Der Partner J&C Bachmann GmbH entwickelt eine Sonde zur Messung des zeitlichen Neutronen-Abklingspektrums sowie der prompten Gammastrahlung einer gepulsten Neutronenquelle (Teilprojekt INN). Die Technische Hochschule Lübeck, Kompetenzzentrum CoSA, entwirft einen Elektroimpedanz-Tomographie (EIT)-Sensor inkl. Bildgebung und entwickelt die Sensorfusion des Gesamtsystems (Teilprojekt FUSEIT).
Durch gegebene Gesetze müssen maritime Hochspannungskabel mit einem Abstand von mindestens einem Meter zur Sedimentkante vergraben werden, da ansonsten die Auswirkung des Kabels auf das Umfeld zu groß wäre. Gegenüber dem Stand der Technik ist das Ziel, Objekte und Materialien im Meeresboden nicht nur präziser zu lokalisieren, sondern auch besser zu identifizieren. Dies wird durch Sensorfusion in Kombination mit Sonartechnik und Positionsbestimmung erreicht, um künstliche Infrastrukturen wie Unterwasserkabel und Pipelines zuverlässig und genau zu verorten. Durch eine neue benutzerfreundliche Bedienschnittstelle, die wesentlich die Bildgebung und die mechanische Integration umfasst, unterstützt das System den Bediener durch implementiertes Expertenwissen.
Ansatz
EXTENSE | Aufbau der Multisensorplattform
Die echtzeitfähige Multisensor-Plattform wird vom Schiff aus betrieben. Die Sensoren befinden sich unter Wasser und werden über eine Unterwasser-Telemetrieeinheit mit Strom versorgt und sind mittels Ethernet als Kommunikationseinheit mit dem Schiff verbunden. Die Abbildung zeigt eine Skizze der Multisensorplattform.
Die Altimeter werden genutzt, um den Abstand zum Meeresboden und somit die aktuelle Ausrichtung der Multisensor-Plattform zu bestimmen. Mithilfe des Ultraschallsystems werden über eine KI-Lösung leitfähige Körper im Sediment detektiert. Das Elektroimpedanz-Tomographie (EIT)-Array vermisst einen künstlich geschaffenen Stromfluss im Wasser und identifiziert Anomalien, die von leitfähigen Körpern wie Hochspannungskabeln oder großen metallenen Objekten stammen. Die Arbeitsweise wird im Video unten grafisch dargestellt. Die Magnetometer nehmen das durch die Hochspannungskabel induzierte Magnetfeld wahr. Die INN des Projektpartners J&C Bachmann GmbH bietet eine Darstellung des Spektrums des Umfeldes, wohingegen die OCU des Konsortialführers Sea & Sun Technology eine optische Video-Liveübertragung bietet. Die Messungen der Sensorik werden über ein MQTT-System an Bord übertragen und dort einzeln und anschließend im Sinne einer Sensorfusion im Verbund ausgewertet.
EXTENSE | Elektro-Impedanztomographischer Ansatz zur Objektdetektion
Publikationen
| Evaluation of 3-dimensional Electrical Impedance Tomography-Arrays for Underwater Object Detection (PDF - Authors Manuscript) Sven Ole Schmidt and Fabian John and Horst Hellbrück OCEANS Conference 2022 - Chennai, 1--6, 2022. |
| Spectral Ultrasonic Underwater Buried Object Detection and Localization (PDF - Authors Manuscript) Fabian John and Sven Ole Schmidt and Horst Hellbrück OCEANS Conference 2022 - Chennai, 1--7, 2022. |
| Effect of Object Diameter Specific Reflections to Underwater Ultrasonic Multipath Diffraction Measurements Hauke Petersen and Fabian John and Horst Hellbrück Student Conference on Medical Engineering Science, 2022. |
| Feature Identifier for Underwater Ultrasonic Multipath Diffraction Model Garrett Mulkerin and Fabian John and Horst Hellbrück Student Conference on Medical Engineering Science, 2022. |
| Underwater Ultrasonic Multipath Diffraction Model for Short Range Communication and Sensing Applications with Reflector Lukas Paul Schön and Fabian John and Horst Hellbrück Student Conference on Medical Engineering Science, 2022. |
| Flexible Arbitrary Signal Generation and Acquisition System for Compact Underwater Measurement Systems and Data Fusion (PDF - Authors Manuscript) Fabian John and Sven Ole Schmidt and Horst Hellbrück Global Oceans 2021: San Diego - Porto, 1-6, 2021. |
| High Precision Open Laboratory 3D Positioning System for Automated Underwater Measurements (PDF - Authors Manuscript) Fabian John and Sven Ole Schmidt and Horst Hellbrück Global Oceans 2021: San Diego - Porto, 1-5, 2021. |
| Underwater Ultrasonic Multipath Diffraction Model for Short Range Communication and Sensing Applications Fabian John and Marco Cimdins and Horst Hellbrück IEEE Sensors Journal 21, 20, 22934-22943, 2021. |
| Gigahertz Ground Penetrating Radar (GPR) for Sediment Exploration Elsner, Christian and Fabian John and Hellbrück, Horst 2021. |
| Object Localization in Seawater via Electrical Impedance Measurements Lindenberg, Arthur-Vincent and Ardelt, Gunther and Fabian John and Hellbrück, Horst 2021. |
| Differential Ultrasonic Detection of Small Objects for Underwater Applications (PDF - Authors Manuscript) Fabian John and Roman Kusche and Felix Adam and Horst Hellbrück Global Oceans 2020: Singapore – U.S. Gulf Coast, 1-7, 2020. |
| Development of an Electro Impedance Tomography-based Platform for Measurement of burial Depth of Cables in Subsea Sediments Andreas Schuldei and Fabian John and Gunther Ardelt and Tim Suthau and Horst Hellbrück Oceans 2019, 2019. |
Projektpartner | Gefördert durch | |
| Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz
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