Akustisches Auge - Innovatives akustisches 3D-Bildgebungs- und Vermessungssystem nach bionischen Prinzipien

Die Weltmeere sind Rückgrat des weltweiten Handels. Sie sind Transitgebiet für Öl- und Gaspipelines, Strom- und Kommunikationsleitungen, leisten einen zentralen Beitrag zur Welternährung und sind Lagerstätte für fossile Brennstoffe sowie mineralische Rohstoffe. Sie spielen eine zentrale Rolle in der Energiewende als Lieferant für Wind- und Gezeitenstrom. Trotzdem sind diese komplexen Ökosysteme in weiten Bereichen noch unerforscht.

Die Untersuchung, der Schutz und die schonende Nutzung der maritimen Ressourcen sind auf leistungsfähige Sensorsysteme angewiesen. Diese müssen im Medium Wasser und in extremen Tiefen Augen und Ohren ersetzen, welche uns an Land befähigen, unsere Umwelt zu erfassen. Die bereits etablierten Sensorsysteme auf Basis von optischen oder akustischen Sensoren haben heute noch erhebliche Defizite. Sie können oft nur in der Kombination verschiedenartiger Systeme und spezieller Trägerfahrzeuge ein hinreichend genaues und robustes Bild der Unterwasser-Situation (Bodenstrukturen, Subsea-Installationen, Organismen-Besiedlung, Rohstoffverteilung etc.) liefern.

Um dieses Defizit zu beheben, zielt das Verbundprojekt auf die Entwicklung eines innovativen akustischen 3D-Bildgebungs- und Vermessungssystems ab. Dieses soll durch Umsetzung von bionischen Erkenntnissen aus der Signalverarbeitung von Fledermäusen und Delphinen erstmals die Gewinnung und Echtzeitauswertung von komplexen akustischen Raum- und Spektralinformationen ermöglichen. Das Verfahren basiert auf der Nutzung von speziell konfigurierten Ultra-Breitbandsignalen und neuartigen Auswerteprozeduren. Es impliziert eine Innovationskette, die praktisch alle Struktur- und Funktionsebenen umfasst und insgesamt eine neue Systemperformance bei der Unterwasser-Sensorik begründen wird.

Das Fraunhofer IGD befasst sich im Teilprojekt „Anwendungsspezifischen Ultraschallwandler sowie echtzeitfähige Datenaufbereitung und Visualisierung“ mit der bildlichen Darstellung und Detailauswertung der gesammelten Daten. Dazu werden neuartige Verarbeitungs- und Visualisierungstechniken entwickelt und mit speziellen Analysetools kombiniert. So wird dem Operator die 3D-Navigation im (virtuellen) Darstellungsraum, z.B. über eine VR-Brille, und neu in Farbe die Fokussierung auf bestimmte Sektoren, Shells und Objekte sowie die Auswahl/Untersuchung relevanter Eigenschaften ermöglicht. Ein Anwendungsfeld könnte die Manganknollenförderung sein, die zum jetzigen Zeitpunkt eine aufwändige manuelle Ausmessung eines Gebiets mit anschließenden Bodenproben erfordert. Das „Akustische Auge“, angebracht als intelligent-adaptives Sensorsystem in autonomen Trägerfahrzeugen (USVs, AUVs etc.), übernimmt und erleichtert die Ausmessung, Detektion und genaue Definition des Manganvorkommens.

• EvoLogics GmbH
• Fraunhofer IBMT
• GEO-DV GmbH
• Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe
• Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie
• Baltic Taucherei- und Bergungsbetriebt Rostock GmbH