Для расследования совершенно неизведанные океаны, занимающие большинство на НАШЕЙ ПЛАНЕТЕ, исследователи стремятся построить подводного сеть взаимосвязанных датчиков, которые передают данные на поверхность — под водой “интернета вещей”. Но как для подачи постоянной мощности в десятки датчиков, предназначенных для проживания в течение длительного времени в глубине океана?
Исследователи Массачусетского технологического института ответ: безбатарейной систему подводной связи, которая использует почти нулевой мощности для передачи данных датчика. Система может использоваться для мониторинга температуры моря на изучение изменения климата и отслеживания морской жизни в течение длительного периода — и даже пробы воды на далеких планетах. Они представляют системы на конференции SIGCOMM на этой неделе, в документе, который стал победителем конференции “премия за лучшую статью”.
Система использует два ключевых фактора. Один, называют “пьезоэлектрический эффект”, возникает, когда колебания в некоторых материалов создавать электрический заряд. Другой — “обратное рассеяние”, в Технике связи широко используется для RFID метки, которая передает данные, отражающие модулированные сигналы от метку и вернуться к читателю.
В системе исследователей, передатчик посылает звуковые волны через воду в направлении пьезоэлектрический датчик, который имеет сохраненные данные. Когда волна попадает на датчик, материал вибрирует и сохраняет результирующий электрический заряд. Тогда этот датчик использует накопленную энергию для отражения волны обратно к приемнику — или он не отражает вообще. Чередуя отражения таким образом соответствует бит в передаваемых данных: для отраженной волны, приемник декодирует 1; Без отраженной волны, приемник декодирует 0.
“Если у вас есть способ передачи 1 и 0, вы можете отправить нам информацию”, — говорит соавтор Фадель Адиб, доцент из лаборатории и кафедры электротехники и компьютерных наук и директор-основатель сигнала кинетики исследовательской группы. “В принципе, мы можем общаться с подводных датчиков, основываясь исключительно на поступающие звуковые сигналы, чья энергия идет сбор урожая.”
Исследователи продемонстрировали свою пьезо-акустические системы обратного рассеяния в МТИ бассейн, использовать его для сбора температуры воды и измерения давления. Эта система способна передавать 3 килобайт в секунду точных данных от двух датчиков одновременно на расстоянии 10 метров между датчиком и приемником.
Приложения выходят за пределы нашей планеты. Система, Адиб говорит, Может быть использована для сбора данных в недавно обнаружен подповерхностный океан на крупнейшем спутнике Сатурна, Титане. В июне НАСА объявило о миссии Стрекоза, чтобы отправить марсоход в 2026 году, чтобы исследовать Луну, отбор проб воды водоемов и других сайтов.
“Как можно поставить датчик под воду, на Титане, который длится в течение длительных периодов времени в месте, которое сложно получить энергию?”, — говорит Адиб, соавтор бумаги с медиа-исследователь Лаборатории Чжунси Чжан. “Датчики, которые общаются без батареи, открыть возможности для зондирования в экстремальных условиях”.
