MIT maakt draadloze communicatie tussen water en lucht mogelijk

Abonneer je gratis op Techzine!

Het is onderzoekers van MIT gelukt om draadloze communicatie tussen een vliegtuig en een onderzeeër mogelijk te maken. Het is een geheel nieuw systeem dat gebruik maakt van sonarsignalen die vibraties veroorzaken die gedecodeerd kunnen worden door een ontvanger in een vliegtuig. Daarmee lossen ze een grote uitdaging rond draadloze communicatie op.

De onderzoekers schrijven op de site van MIT uitgebreid over de ontwikkeling. Momenteel is het nog niet mogelijk voor onderzeeërs om data te delen met het vasteland. Dat komt omdat in beide situaties een ander soort draadloos signaal gebruikt wordt, dat enkel werkt voor een van de twee mediums. Radiosignalen die door de lucht reizen, sterven snel in het water. Akoestische signalen werken juist goed onderwater, maar breken zelden door het wateroppervlak. Kortom: er zijn grote inefficiënties in deze vormen van communicatie, vooral als ze gekruist moeten worden.

Trillingen van het wateroppervlak

MIT-onderzoekers hebben een systeem ontwikkeld dat het probleem op een compleet nieuwe manier oplost. Een onderwaterzender stuurt een sonarsignaal naar het wateroppervlak, waar kleine trillingen corresponderen met de 1’en en 0’en die verzonden worden. Boven het oppervlak is er een ontvanger, die deze kleine verstoringen kan detecteren en decoderen.

Het systeem, dat translational acoustic-RF communication (TARF) heet, bevindt zich nog in een vroeg stadium van ontwikkeling. Desondanks is het een mijlpaal in de ontwikkeling van communicatievormen. Dankzij het systeem zouden militaire onderzeeërs niet langer naar het oppervlak hoeven gaan om te communiceren met vliegtuigen. En drones onderwater hoeven niet meer naar het oppervlak te gaan om data naar onderzoekers door te zetten.

Zwarte doos

Maar de toepassingen van TARF gaan verder dan alleen de militaire. Het zou bijvoorbeeld ook kunnen dienen om vliegtuigen die boven de oceaan verloren gaan sneller te vinden. Zo zou een zwarte doos elke paar minuten of uren een TARF-signaal kunnen uitzenden, waardoor ze dan wellicht sneller gevonden kunnen worden.

Het systeem werkt overigens relatief eenvoudig. De akoestische zender stuurt sonarsignalen via een standaard akoestische speaker. Een 0 zou bijvoorbeeld op 100 hertz uitgezonden kunnen worden en een 1 op 200 hertz. Als het signaal het wateroppervlak raakt, veroorzaakt dat hele kleine trillingen, die hooguit enkele micrometers groot zijn. Om snelle communicatie mogelijk te maken, wordt op meerdere frequenties tegelijk uitgezonden.

Detecteren signalen

Volgens de onderzoekers was het vooral ingewikkeld om uit te vogelen hoe de minuscule trillingen op het wateroppervlak gedetecteerd kunnen worden. Zelfs een erg kalme oceaan heeft golven van ongeveer twee centimeter hoog, die wel 100.000 keer zo groot zijn als de vibraties. Een ruwe zee heeft golven die wel een miljoen keer groter zijn.

Om dat op te lossen, ontwikkelden de onderzoekers een algoritme dat signalen van elkaar kan onderscheiden. Een natuurlijke golf beweegt op 1 of 2 hertz. Door de sonargolven op totaal andere frequenties te plaatsen, was het beter te doen om deze van elkaar te onderscheiden. Momenteel werkt TARF tot golven van 16 centimeter.