绘制未来

海洋技术记者 • 25 九月 2018

（图片来源：Kongsberg）

海洋技术报告员 与壳牌海洋发现XPRIZE高级总监Jyotika Virmani博士及GEBCO-NF校友团队成员合作，作为700万美元Shell Ocean Discovery XPRIZE快速方法的结论。

壳牌海洋探索XPRIZE是一项全球竞赛，旨在推动团队推进深海技术，实现自主，快速和高分辨率的海洋勘探。该奖项将刺激更大的海底勘探和绘图，帮助揭示我们星球上最伟大的奇迹和资源，造福人类。获胜者将于明年公布，但第二轮“竞争测试”将于今年11月和12月举行。这是九支仍在争夺中的球队的最后一次机会，证明他们的设计和工程有所需要。这是关键时刻。

第2轮旨在扩展团队整合和提炼的基本概念，创新和技术，以开发新的解决方案，帮助绘制更多的海床。对于测试，所有九项新技术必须从岸上或空中发射并且受到人为干预。一旦投入使用，每个团队将有限的时间来探索竞赛区域（深度达4,000米），以生成高分辨率测深图，特定物体的图像并识别考古，生物或地质特征。

地铁在了九个入围简单的介绍一下下面我们四月号的在海洋国际2018公布，自那时以来有机会追赶Jyotika维尔马尼博士，博士，高级总监，壳牌发现海洋XPRIZE和一些其中一个条目背后的思想，USV Maxlimer。 USV Maxlimer由GEBCO-NF校友团队建造，基于一种名为SEA-KIT的全新USV，可携带高达2.5吨的可展开和可回收的有效载荷 - 在这种情况下，来自Kongsberg Maritime的Hugin AUV。它是一种独特的AUV-USV概念，旨在实现更高效，更安全和更具成本效益的海底测绘操作，并为广泛的海事领域的众多应用提供平台。

SEA-KIT船只本身提供了下一代远程，长航时海洋能力，目前还没有。它能够在没有帮助的情况下一次运行数月，并且是能够真正独立运行的新一代工艺中的第一个。由英国公司Hushcraft，Sea-Kit建造，结合GEBCO-NF校友团队的深厚和丰富的专业知识，Hugin AUV以及Kongsberg Maritime的自主，定位和通信技术当然有可能提供一种新的，更有效的方式映射海洋。当然，其他八支球队都有创新的新概念需要证明，因此无法预测壳牌海洋探索XPRIZE的获胜者。但我们很快就会发现。

Jyotika Virmani博士，博士，Shell Ocean Discovery XPRIZE高级总监

您希望通过Shell Ocean Discovery XPRIZE实现什么目标？
壳牌海洋探索XPRIZE旨在实现三个关键目标：加速海洋水下机器人技术，尤其是绘图，成像以及化学或生物信号的自主检测;通过拆除载人船只并使其进入深海更便宜来催化新市场;最后，为了激励公众 - 这些机器人正在发现一个拥有奇怪生命形态和陌生地形的新水下星球。这些指数技术可用于协助深海环境管理，保护甚至生态旅游。最终，我们预计这项技术将用于在2030年之前以高分辨率绘制整个海底地图 - 与海底2030的目标保持一致。

这个特殊奖项如何符合XPRIZE基金会的总体目标？
壳牌海洋发现XPRIZE是我们海洋倡议的一部分，旨在让我们走上一条通往健康，有价值和理解的海洋的不可阻挡的道路。如果不理解某些东西，人们就不太愿意重视某些东西，如果不重视某些东西，我们就不会关心它是否健康。地图提供了对我们周围环境的基本理解，但我们目前只拥有10-15％的海底地图。如果不了解那里有什么，我们就不会真正能够重视我们称之为家的这个星球。

您认为海洋探索面临的主要挑战或障碍是什么？奖项如何帮助行业克服这些挑战？
海洋覆盖了我们星球的71％，而且要探索的区域是巨大的，难以进入。比赛设立了一个大胆的目标，即在24小时内制作一个500平方公里的500平方公里竞赛区域至少250平方公里的高分辨率地图，这需要快速自主的解决方案，这将使我们在快速绘制深海地图方面有很长的路要走。高分辨率并发现海洋中的物质。

竞赛的一个关键要素是无人操作。你能解释为什么选择这个作为焦点吗？
在开发此奖项时，确定的市场失灵之一是由于海上载人船的需要而对海底进行测绘的费用。通过专注于自主操作，我们鼓励开发一系列新的车辆和方法，这些车辆和方法可以从岸上部署并绘制一个没有任何人在海上的区域。

决赛选手于3月宣布;用于选择将要进行的团队的关键标准是什么？
根据11个标准评估团队解决方案的性能：自主性，防撞，数据检索，深度能力，耐力，图像，测绘分辨率，导航，适航性，大小和重量以及速度。这些被选为技术准备测试，并为评委提供团队如何在现实世界中表现的信息。

虽然团队主要专注于赢得奖项，但您是否期望看到之后为比赛开发的技术商业化程度更高？
许多技术，不仅仅是获奖者，预计将实现商业化。为了实现到2030年绘制整个海底的最终目标，将需要一系列技术，一旦我们有了这个星球的地图，就会有其他海洋环境被映射。

该竞赛激励团队开发突破性的海洋勘探技术;到目前为止，您是否有任何创新可以突出显示？
除了在海上进行岸上部署的自主作战之外，团队用于进行地下工作的技术包括从空中无人机到部署水下吊舱，以及成群运行的水下车辆以覆盖竞赛区域，许多不同的方法需要一个自动地面车辆，该车辆将该技术的地下部分运送到离岸竞争区域。我们还看到了快速绘制大面积地图的各种方法，团队使用传统的boustrophedon方式，两个团队正在绘制圆形区域，因为他们的水下吊舱垂直穿过水柱。一个团队也使用激光而不是声学技术进行绘图。

关于GEBCO-NF校友团队的USV Maxlimer，您能否告诉我们您对概念和技术印象最深刻的是什么？
这是一种可以从岸上自主控制的地面车辆，并将该入口的地下部分带到离岸竞争区域，以便在海上进行部署和恢复。这是一种非常强大和多功能的技术，能够处理各种海洋状态。虽然我们只看到它与一个AUV一起运行，但最终目标是它可以适应部署和恢复多种不同风格的地下技术。

您能告诉我们最终的测试结果 - 团队的解决方案需要做什么以及您将如何决定获胜者？
最后一轮比赛将挑战球队的解决方案，以5米或更高的水平分辨率和0.5米或更高的垂直分辨率自动绘制深海底层（深度低至4,000米）并从中带回10张图像所有的海洋都在24小时内。我们的独立专家评审小组将根据黄金标准基准图评估地图，以了解解决方案的执行情况。他们将在公众的帮助下，判断解决方案带给我们的图像。

我们知道电影导演詹姆斯卡梅隆参与了奖项发展的早期阶段;他还在船上并积极与你合作，还是跟着发展？
卡梅伦先生一直是海洋探索的长期倡导者，当然，他还在2012年对马里亚纳海沟进行了自己的探险。他也是XPRIZE的董事会成员，并且是最初的人之一。在我们的一年一度的Visioneering活动中，这个想法的起源引起了XPRIZE的注意。从那里开始，XPRIZE继续全面开发和设计本次比赛。

未来还有其他海洋XPRIZE正在筹备中吗？
作为XPRIZE海洋倡议的一部分，我们正在开展一些关于潜在的拯救珊瑚礁XPRIZE的初步调查工作，以及自然灾害预测XPRIZE。珊瑚是一个主要的海洋生态系统，由于各种压力因素，它们在过去几年中出现了严重下降。我们可以阻止或逆转这种下降吗？地震（以及源自海啸）或热带气旋等自然灾害导致数万人丧生（极端事件可导致数十万人丧生）和每年数十亿美元的经济损失。我们可以防止这种损失吗？

然后有九个......在32名首发中，有9支球队现在正在争夺赢得价值7百万美元的Shell Ocean Discovery XPRIZE。

ARGGONAUTS - Fraunhofer IOSB。德国
蓝魔海洋工程。美国
CFIS。瑞士
GEBCO-NF校友。美国
黑潮。日本
双鱼座。葡萄牙
陶队。英国
德克萨斯A＆M大学海洋工程。美国
弗吉尼亚DEEP-X。美国

Rochelle Wigley，新罕布什尔大学海岸与海洋测绘中心日本基金会/ GEBCO培训项目主任

为什么建立GEBCO培训计划？
日本基金会/ GEBCO培训计划成立于2004年，旨在解决以下几个问题：这是第一个专注于海洋测深的项目，以及有效实现这一目标所需的技能。这是一项招募主要发展中国家候选人的能力建设举措。该计划建立了一个新的专业早期科学家和海洋地图制作者网络，以促进全球海洋倡议，并将年轻成员注入具有国际多样性的GEBCO。

作为GEBCO-NF校友团队进入Shell Ocean Discovery XPRIZE的项目负责人，您的角色的关键要素是什么？
这是一项复杂的技术和复杂的项目。将所有利益相关者，金融合作伙伴，技术提供商和GEBCO校友志愿者聚集在一起是我的主要挑战。有几个工作组和50多名国际人士参与这个项目。我们大家齐心协力，共同实现第一轮第一轮示范的目标。我最重要的角色是确保在项目上工作的所有小组之间的沟通渠道保持开放。

您能解释一下您使用USV Maxlimer开发的独特ASV / AUV方法的原因和原因吗？
该团队很早就认识到，满足Shell Ocean Discovery XPRIZE挑战所需的大部分技术都是商业化的，但缺乏全面，创新的工作流程来协同工作。我们希望利用现有的成熟手段激发新的方式并利用新兴技术，例如基于云的数据处理和无人水面舰艇。

GEBCO培训计划的校友来自世界各地;您是否觉得该集团的国际性质有助于为USV Maxlimer开发创新？
船艇设计师非常擅长聆听团队成员的专业知识和知识，以及如何满足竞争对手的要求。这转化为创新型水面船的设计和开发，因为我们的集体专业知识引导了Hushcraft的船舶设计师，并允许他将他的背景与这些新信息结合起来生产USV Maxlimer。该团队不仅是国际性的，而且来自不同的背景，正是这种多样性是团队的力量。

团队是否为您的Shell Ocean Discovery XPRIZE条目提出了可能已经削减的任何其他概念？
我们从一开始就关注的重点是：“该团队将利用最先进的测量技术和行业领先公司支持的离岸物流创新，通过自主手段收集更高分辨率的测深数据。”因此，我们计划将具有成熟硬件和数据自动化的新兴技术。

您是否认为自主运营确实是有效映射世界海洋的唯一途径，主要优势是什么？
我认为自主操作只是有效映射世界海洋的解决方案的一部分。这是我们面前的一项艰巨任务，需要采取各种不同的方法。然而，每项创新都发挥着重要作用，因为我们更专注于更好地了解我们的海洋。使用USV和AUV的主要好处是它们更便宜，更安全，可以生成更高分辨率的数据。

去年9月，你和Kongsberg Maritime一起在挪威测试了USV Maxlimer。你想在这个阶段实现什么目标，并按计划完成一切？
我们夏季的海上试验为壳牌海洋发现XPRIZE技术准备测试做好了准备，并使我们能够成功完成XPRIZE定义的所有11项标准。我们成功地操作了一个未固定（无人）双USV / AUV操作，收集了11平方公里的数据，然后在GIS在线环境中发布。

我们发现GEBCO-NF校友团队是3月份壳牌海洋发现XPRIZE的九个入围者之一。为什么USV Maxlimer在比赛中表现如此出色？
我认为USV Maxlimer只是我们成功的一部分。我们解决方案的每个组成部分都与其他任何组件一样重要，而且所有组件都内置了一些创新 - 正是这种有凝聚力的方法从所收集的测深数据中生成信息，使我们的团队能够像迄今为止一样成功。每件作品都是这个难题的重要组成部分 - 最终产品，无论是海底图像还是水深图表，显示了海底的形态和特征，是团队进入的主要目标。 USV Maxlimer取得了成功，因为她提供了在远程或自治模式下灵活部署，检索和管理AUV操作的方法。

在你自己的参赛作品之外，还有其他任何你认为已经开发出一些特别的球队吗？
XPRIZE的目标之一是刺激和创新技术。从我在其他团队解决方案中看到的情况来看，这个目标已经实现。海洋测绘还有很长的路要走，并且对令人兴奋的新创新持开放态度 - 任何使这一点成为焦点的工作既重要又重要。

当您迈向比赛的最后阶段时，您正在研究或希望改进USV Maxlimer的设计或运营的任何领域吗？
Hushcraft是SEA-KIT USV Maxlimer的设计者和建造者，他们继续设计和开发这种容器，使其成为最好的和最通用的水面容器，可用作多种海上任务的解决方案。

最后，您是否认为为USV Maxlimer开发的概念，创新和技术可能具有比海洋测绘更广泛的含义和应用？
我们相信USV Maxlimer将会有广泛的应用。

Yulia Zarayskaya，培训计划校友和数据组负责人，GEBCO-NF校友

为什么进入壳牌海洋发现XPRIZE对GEBCO-NF很重要？
作为海洋社区总体测深图的一部分，我们的更大目标是提供世界上最全面的公开海洋测深仪，新技术是GEBCO-NF主要项目Seabed 2030的重要组成部分。壳牌海洋发现XPRIZE让我们更加接近为了这个目标。

您在GEBCO-NF中的角色是什么？
我在第一轮期间协调数据小组，监督小组的后勤工作和数据工作流程的开发。

您能描述一下您正在使用的一些数据流程，以使GEBCO-NF能够实现其绘制世界海洋的目标吗？
我们正在使用现有的软件，如CARIS HIPS＆SIPS和ESRI ArcGIS。数据团队的主要目标是使我们的工作流程尽可能自主，并缩短处理时间。当我们设定诸如绘制世界海洋的目标时，首先是开发设备，然后我们面临另一个重大挑战 - 如何有效地处理大量数据并减少可能的人为错误。我们的团队将精力集中在数据处理的效率上。

您是否看到GEBCO-NF在协作和数据共享方面对政府和行业的热情，即国家水文机构或商业实体？
我们看到了令人难以置信的热情，尤其是在工业领自主数据采集和处理现在是该领域最具竞争力和最紧迫的问题之一。我们的行业合作伙伴包括地图设备开发商，软件开发商和服务提供商，这种合作对每一方都很有用。

在如此庞大的任务中，您面临的主要挑战是什么？
数据处理团队面临的主要挑战是时间。应该处理大数据集，并且所有信息都应该以对公众易于理解的方式可视化，最后，在XPRIZE的背景下，它应该在48小时内在线提交给法官。

您能告诉我们GEBCO-NF正在努力的产品是什么，它们将如何被访问以及由谁来访问？
主要产品是XPRIZE将分配给我们的给定海底区域的地图以及至少10个任何地质，生物或考古物体的图像。这些产品应上传到在线平台ArcGIS online，XPRIZE评委可以访问我们的帐户。我们认为，作为更广泛的GEBCO社区成员，我们也有机会展示使用测深数据可以获得哪种衍生信息。

您的产品将如何最终帮助海事用户？
自动化数据处理和信息产品开发的发展最终将使海事用户受益。我们正在努力为最终用户和公众提供更快，更有效的产品交付方式。

海上自治技术正在迅速发展。我们的团队理念是独一无二的，因为它采用了一种新型水面船只，可以运输，部署和检索水下数据采集车辆。这代表了自动化技术的巨大飞跃，因为它提供了高分辨率的深海测绘能力，可以从岸上发射。目前市场上并不存在这种情况。

在USV Maxlimer和XPRIZE的背景下，您作为Data Group Lead的角色如何发挥作用？
数据组在很多方面都是我们解决方案中最重要的组成部分，因为数据组可以生成随后可供公众访问的信息 - 突出显示所收集的数据并促进对海底的兴奋。整个条目将根据其最终结果来判断 - 我们将提供的产品。 USV Maxlimer的重要作用是将AUV交付到测绘站点，并提供准确的定位和任务控制。

如果USV Maxlimer全面运作，它如何能够增强现有流程？
现在，USV Maxlimer的角色主要是提供和检索Hugin AUV（主要数据收集器），并在所有操作过程中充当通信中心。但是，该船专为海上远程，长寿命自主作业而设计。对于海洋地图制作者而言，这意味着通过足够的远程或自主机载数据处理功能和云技术，我们可以即时访问有关海底的信息。

我们正在考虑在Shell Ocean Discovery XPRIZE竞赛后实施USV Maxlimer。它将能够进行近岸，沿海和近海任务。由于GEBCO-NF校友团队完全支持Seabed 2030的目标，我们希望教育他人并展示自主测绘技术。

最后，您是否认为自治是提高海洋测绘效率的唯一途径？
我不会说这是唯一的方法，但这绝对是绘制我们海洋广大区域的最有效方法之一。

从1899年到2030年的海底
Seabed 2030是日本财团和GEBCO之间的合作项目。它的目的是汇集所有可用的测深数据，以便在2030年之前生成世界海底的确切地图，并将其提供给所有人。

2030年海底基于GEBCO在全球海底测绘领域100多年的历史。 GEBCO是唯一负责出版海底地图的国际机构。自1899年成立以来，在柏林举行的第七届国际地理大会提名了一个亚海洋命名委员会，该委员会也负责出版一般的测深图。

委员会在威斯巴登召开会议（1903年4月15日至16日），摩纳哥王子阿尔伯特一世担任主席，并采纳了J. Thoulet备忘录中规定的特点。然后在1905年在巴黎印刷了24张Cartegénéralebayymétriquedesocéans。虽然并不广为人知，但GEBCO一直负责纸质海图的所有后续版本和当前的产品系列，其中包括全球网格测深数据集;全球数字测深轮廓;海底公告海底特征名称; GEBCO数字地图集; GEBCO世界地图和IHO-IOC GEBCO Cook Book。

BjørnJalving，执行副总裁海底，Kongsberg Maritime

在地表之下和之上有两级自治，在绘图操作期间确保两艘船的受控，安全导航有多大的挑战性？
用于规划，分析和执行的自治系统架构对于AUV和USV是类似的，但是由于环境的原因，传感器和功能存在差异。缺乏GPS和无线电通信是通过声学和辅助惯性导航系统解决的AUV的基本限制。

USV需要先进的场景分析和路线规划，以便在海上活动区域安全导航。对于各个系统的足够功能和稳健性存在重要的阈值。 USV-AUV联合作战的最关键阶段是发射和恢复。我们将越来越多地看到USV和AUV群，这将使运营更加复杂。

您能解释一下允许两辆车完全自主运行的核心技术吗？它是如何工作的？
在这两种情况下，系统的核心是一组感知环境和车辆的模块，分析这些信息并根据任务计划执行，利用一组车辆控制器，如航向和速度控制器，轨迹控制和负载控制器。系统的大脑可以根据不同状态的发生时间和地点对这些信息进行排序，并在未来考虑解决特定挑战的新方法。

您已经看到USV Maxlimer和Hugin AUV在海上试验和技术准备测试中的应用;你认为它准备好赢得Shell Ocean Discovery XPRIZE吗？
我认为GEBCO-NF校友团队的策略非常合理。它们以经过商业验证的解决方案为基础，如HUGIN AUV，HiPAP定位和通信系统以及HISAS绘图系统，与SEA-KIT合作，为真正的远洋USV提供服务，并专注于集成和数据处理。组合的SEA-KIT / HUGIN系统具有为XPRIZE准备的成熟度级别。与其他参与者进行比较并了解比赛结果将是令人兴奋的。

除了海底测绘之外，您和您的团队是否提出了上述双重和水下自治方法可以带来的任何替代应用？
自2012年以来，HUGIN AUV已实现自动管道跟踪，因此管道检测是一项显而易见的应用。由于成本效益，我认为USV-AUV概念将迅速应用于调查，检查，科学和海军的应用。

自九十年代初以来，Kongsberg一直在开发用于海底测量的AUV;在过去几年中，您如何通过这些经验了解开发海洋自主水面舰艇的行动？
Kongsberg的海洋自主水面舰艇（MASS）计划以我们先进的船舶系统和AUV的技术和经验为基础。自治是一项关键的支持能力。然而，MASS具有与大型船舶相同的先进解决方案，用于导航，机动，推进，自动化和动力以及通信，远程操作和云功能。 MASS是一项重大举措。 Kongsberg以成熟产品为基础，投资开发并运行逐步测试和资格认证计划。

您能告诉我们您的AUV或USV海底市场组合的近期发展吗？
我们与Eelume，Equinor和NTNU合作，为海底检查，维护和维修提供了新的激进技术。水下航行器被称为Eelume，是一种自行推进的机器人手臂，可以长距离传输并在狭窄的空间内进行IMR。 Eelume非常流体动力学，能够进行复杂的IMR。该车辆设计为海底居民，我们认为这将破坏IMR成本。对接技术和无线电池充电是海底对接站，USV，AUV和Eelume的常用技术功能。

我们致力于连接和云解决方案，以支持远程操作，自治和轻松处理数据。 KONGSBERG推出了Mapping Cloud，这是一个用于存储，分析和共享数据的开放式生态系统。 Mapping Cloud的第一个版本支持Kongsberg EM多波束回声测深仪系列。我们与合作伙伴合作开发数据处理解决方案。我们正在扩展Mapping Cloud，以便轻松处理AUV和USV操作中记录的所有数据，以及全系列的KONGSBERG传感器系统。

您与GEBCO-NF校友团队的合作是否会为未来的自动驾驶汽车商业发展提供信息？
我认为，由于明显的成本效益，AUV-USV系统将会出现越来越多的商业用途。自治和先进的传感器处理将有重大进展。但我相信GEBCO-NF校友团队已经证明该技术是可用的，海洋测绘界的一个问题是将这些部件组合在可靠地完成工作的系统中。

随着Shell Ocean Discovery XPRIZE竞赛的最后阶段结束，您的工作仍在进行中吗？您最近是否必须克服任何障碍以确保一切准备就绪？
是的，要克服许多挑战。由GEBCO-NF校友领导的团队非常努力地与SEA-KIT，KONGSBERG和所有合作伙伴一起为第2轮做好准备。日本基金会GEBCO Seabed 2030项目改变了我们对海洋和海底测绘的看法和雄心。 XPRIZE是一个真正的挑战，将产生重大影响。能够成为可持续海洋的愿景和解决方案的一部分令人兴奋。

除了USV Maxlimer和Hugin AUV之外，最近您的水声测量技术有哪些创新可以帮助实现日本财团和GEBCO的Seabed 2030项目？
目的是绘制海底图。 HUGIN AUV配备了最新的HISAS 1032合成孔径声纳，并配备了EM 2040多波束回声测深仪作为间隙填充物。这种组合提供了连续的宽幅高精度，高分辨率水深测量，此外，HISAS合成孔径声纳提供了非常高分辨率的图像。

HISAS系统越来越广泛，我们看到非常高的区域覆盖率。根据经验，区域覆盖率翻倍可使海底数据成本降低一半。具有高覆盖率的传感器，无人机器人平台和用于高效存储，处理和共享数据的云解决方案是海床详细绘图的绝佳组合。

成熟技术的新应用
Kongsberg的自主控制器技术能够通过电气接口与几乎任何容器集成。它为测量和AUV操作提供自适应航路点跟踪，同时接受用于场景分析和碰撞避免的传感器数据。它是一个自动系统，旨在遵循任务计划，此外还提供全球监督操作或甚至直接操作员控制复杂任务。

该解决方案是由Kongsberg Maritime提供的无人驾驶和自主船舶使用的通用自动控制发动机，包括全电动集装箱进料器YARA Birkeland。它由Kongsberg Maritime与挪威国防研究机构FFI共同开发，并以包括HUGIN AUV系统在内的协作开发项目为基础。

除了自治控制器解决方案之外，SEA-KIT还将配备Kongsberg Maritime的海事宽带无线电（MBR），用于高带宽直接通信到岸上，SeaPath 135带有用于航向，姿态和定位的MRU5 +以及AIS300自动定位系统。 KONGSBERG的HiPAP声学定位和控制系统将用于监督AUV的运营。

分类: Hydrgraphic, 技术, 测量师, 车辆新闻