الاتصالات والتحكم

حقوق الصورة: Cellula Robotics

في عام 2025، حققت شركتا ecoSUB Robotics و Sonardyne إنجازًا كبيرًا في العمليات المستقلة تحت الماء من خلال عرض نظام الملاحة بمساعدة مثبت في قاع البحر وإطلاق المركبات الآلية تحت الماء بشكل مستقل - وهي قدرة تدفع حدود ما يمكن أن تحققه الأنظمة تحت سطح البحر.

طورت الشركتان وحدات قاع البحر التي تجمع بين نظام الاتصالات الصوتية Compatt 6 من سونارداين ونظام خط الأساس القصير للغاية السلبي (USBL) لإنشاء نقاط إطلاق تحت سطح البحر ذاتية التشغيل بالكامل، قادرة على البقاء في حالة سكون لفترات طويلة. تحتوي كل وحدة على مركبة ecoSUB AUV داخل أنبوب إطلاق مخصص، وتبقى في حالة سبات حتى يتم تنشيطها صوتيًا أو بواسطة إشارة محددة.

بمجرد تنشيطها، تقوم المركبة الآلية تحت الماء ecoSUB بتشغيل العقدة، ثم تنطلق من أنبوب الإطلاق. تبدأ المركبة مهمتها دون استخدام نظام تحديد المواقع العالمي (GNSS)، معتمدةً بدلاً من ذلك على تحديثات دقيقة لموقعها صوتيًا من العقدة على مسافات تصل إلى 600 متر. وبفضل شبكة من أربع عقد، يمكن توسيع نطاق هذه البنية لتغطية مساحات واسعة واستجابة منسقة من عدة مركبات آلية تحت الماء.

في يونيو 2026، وخلال عرض "الصوت الذكي المتصل تحت السطح" في المملكة المتحدة، عرضت شركتا ecoSUB وSonardyne هذا المفهوم في بيئة تشغيلية حقيقية. وصرح إيان فينسنت، المدير العام لشركة ecoSUB Robotics: "أظهر العرض التوضيحي كيفية استخدام أنظمة الملاحة المساعدة المثبتة في قاع البحر، وكيف يمكن لمنصات ecoSUB الاستفادة من هذه البنية التحتية، مما يُبرز الإمكانات الكبيرة لهذا النوع من العمليات المستقلة تحت سطح البحر".

شهد مشروع "الصوت الذكي المتصل تحت السطح"، الذي قادته جامعة بليموث بالتعاون مع مختبر بليموث البحري (PML)، منصات من ACUA Ocean و ecoSUB Robotics و Seaber و Sonardyne تعمل معًا فوق وتحت السطح.

خلال العرض التوضيحي، قامت كل من مركبة Seaber AUV التابعة لجامعة بليموث ومركبة ecoSUB AUV بالتنقل في آنٍ واحد باستخدام مصفوفة عقد قاع البحر فقط. وعلى السطح، قامت مركبة PIONEER USV التابعة لشركة ACUA Ocean بتتبع والتحكم في مركبة ecoSUB AUV باستخدام نظام تحديد المواقع Sonardyne Ranger 2 Gyro USBL. كما قامت المركبة USV بجمع البيانات لاسلكيًا من جهاز قياس سرعة التيار الصوتي Sonardyne Origin 600 المثبت بشكل دائم، وقد أظهرت شركة Marine AI المتخصصة في هندسة البرمجيات البحرية القدرة على مواصلة الملاحة حتى في حالة انقطاع إشارة GNSS، وذلك باستخدام نظام SPRINT-Nav من Sonardyne.

يتم نشر روبوتات Seaber Yuco و ecoSUB من منصة Echo Explorer التابعة لشركة Sonardyne في عرض Smart Sound Connect Subsurface. حقوق الصورة: Sonardyne

من مركز العمليات عن بُعد التابع لمختبر بليموث البحري، تمكن الزوار من مشاهدة بث مباشر يُظهر تتبع وقياس البيانات عن بُعد من المركبات الآلية تحت الماء وجهاز قياس سرعة التيار الصوتي Origin 600 من شركة سونارداين إلى المركبة السطحية غير المأهولة PIONEER. حقوق الصورة: جامعة بليموث/مختبر بليموث البحري

مركبة سطحية غير مأهولة من طراز بايونير تابعة لشركة أكوا أوشن في عرض سمارت ساوند كونكت تحت السطح. حقوق الصورة: أكوا أوشن

قال إيدان ثورن، مدير تطوير الأعمال في شركة سونارداين: "يُعدّ تشغيل منصات متعددة، سطحية وتحت سطح البحر، ضمن بيئة تضمّ منظمات متعددة، من أكبر التحديات التي تواجه العمل في مجال الروبوتات البحرية. وقد أوضحنا كيف يمكن تحقيق ذلك في بيئة حقيقية، بحضور جمهور في مركز التحكم عن بُعد التابع لشركة PML".

ويقول إن عقد الملاحة في قاع البحر التي تستخدم تقنية USBL السلبية تنقل "ذكاء" نظام تحديد المواقع من السطح إلى قاع البحر، حيث يمكنها دعم أساطيل صغيرة من المركبات الآلية تحت الماء التي لا تحتاج إلى حزم ملاحة واتصالات كبيرة.

مع تزايد الطلب على المركبات تحت سطح البحر، وأنظمة قاع البحر، والمنصات السطحية للعمل على مسافات أبعد عن سفن الدعم، والبقاء في الخدمة لفترات أطول، وحمل حمولات ذات قدرات أكبر، أصبح توفر الطاقة عنصرًا أساسيًا في تخطيط المهام، وتصميم الأنظمة، وتكاليف التشغيل. وقد طورت شركة NautiGEN، المتخصصة في طاقة الهيدروجين البحرية والمنبثقة عن شركة Cellula Robotics، أنظمة خلايا وقود لزيادة مدة التشغيل بما يتجاوز طاقة البطاريات. يفصل هذا التصميم محطة توليد الطاقة بخلايا الوقود عن الهيدروجين والأكسجين المخزنين اللذين يغذيانها، مما يسمح بزيادة طاقة المهمة من خلال التخزين. يوفر هذا للمصنعين والمكاملين مسارًا أكثر مرونة لتحقيق التوازن بين مدة التشغيل، وطاقة الحمولة، والمدى، وتوافر المهمة. تشمل التطبيقات الأولية المركبات تحت سطح البحر، وأنظمة الطاقة الثابتة في قاع البحر، والأنظمة السطحية غير المأهولة.

لقد تمّ بالفعل إثبات جدوى هذه التقنية في بيئة تحت سطح البحر. فقد قام نظام خلايا الوقود بتشغيل مركبة Envoy AUV التابعة لشركة Cellula Robotics خلال مهمة غاطسة بالكامل لمسافة تزيد عن 2000 كيلومتر على مدار 385 ساعة من التشغيل المتواصل، بما في ذلك أكثر من 4000 مناورة غير خطية. وقد تحقق هذا الإنجاز باستخدام تقنية خلايا وقود الهيدروجين التي طُوّرت بالتعاون مع شركتي Infinity Fuel Cell وHydrogen, Inc.

أثناء الإعلان عن مذكرة تفاهم مع شركة إنتجر تكنولوجيز، أكد أليكس جونسون، مدير المنتجات في شركة سيلولا روبوتيكس، على أهمية الوعي بالنظام وتعزيز الثقة في تنفيذ المهام في العمليات البحرية بعيدة المدى. تُرسّخ هذه الاتفاقية إطار عمل تعاوني لدمج برنامج تشغيل DIGIT COMMAND من إنتجر مع برنامج التحكم في المهام من سيلولا لمنصات المركبات البحرية غير المأهولة. يُعدّ DIGIT COMMAND نظامًا لإدارة المهام متعدد العوامل، مصممًا للمشغلين على الشاطئ، حيث يُزوّد أنظمة القيادة والتحكم الحالية بطبقة دعم اتخاذ القرار في جميع العمليات. تدمج منصة DIGIT Mission Assurance من إنتجر التوائم الرقمية عالية الدقة مع التنبؤات البيئية الآنية، مما يُمكّن المشغلين من تقييم خطط المهام وتنسيقها وتكييفها. ومن خلال دمج بيانات المستشعرات الآنية مع النماذج الفيزيائية، تستطيع المنصات التكيف تلقائيًا مع التهديدات المتغيرة.

قال ديوك هارتمان، الرئيس التنفيذي لشركة إنتجر: "سيُحدد الجيل القادم من تكنولوجيا الدفاع ببرمجيات قادرة على التنبؤ، لا مجرد الاستجابة. فمن خلال تحليل أداء المنصات إلى تنسيق الأساطيل العالمية، توفر منصة DIGIT بنية برمجية لتحقيق النصر في المعركة. إنها تمثل تحولاً جذرياً نحو التكنولوجيا الواعية بالمهام، مما يمنح المشغلين والأنظمة المستقلة القدرة على استشراف المستقبل لاتخاذ قرارات واثقة تضمن نجاح المهام."

تعمل جامعة فلوريدا أتلانتيك (FAU) على تطوير تكنولوجيا الاتصالات تحت سطح البحر بمنحة قدرها مليون دولار من خلال تحدي AUKUS للابتكار البحري، وهي مبادرة ابتكار دفاعي مدعومة من قبل مسرع القدرات الاستراتيجية المتقدمة في أستراليا، ومسرع الدفاع والأمن في المملكة المتحدة، ووحدة الابتكار الدفاعي في الولايات المتحدة.

يهدف المشروع، الذي يقوده مركز FAU للاستقلالية المتصلة والذكاء الاصطناعي (CA-AI) بالتعاون مع شركة Hydromea، إلى تطوير نظام اتصالات وشبكات تحت الماء من الجيل التالي مصمم لمساعدة المركبات الآلية تحت الماء وأجهزة استشعار قاع البحر والمشغلين البحريين على تبادل المعلومات بسرعة وموثوقية وأمان أكبر.

قال جورج سكليفانيتيس، الحاصل على درجة الدكتوراه، الباحث الرئيسي في جامعة فلوريدا أتلانتيك: "عادةً ما تجبر أنظمة الاتصالات تحت الماء الحالية المشغلين على الاختيار بين المدى والسرعة. يمكن لإشارات الاتصالات الصوتية أن تنتقل لمسافات طويلة ولكنها توفر نطاقًا تردديًا محدودًا، بينما يمكن للاتصالات الضوئية نقل البيانات بسرعة ولكن فقط عبر مسافات قصيرة."

سيجمع حل FAU-Hydromea بين التقنيتين في منصة واحدة قابلة للبرمجة. ستوفر روابط صوتية بعيدة المدى اتصالات تحكم وقيادة موثوقة، بينما ستتيح روابط الضوء المرئي عالية السرعة تبادل البيانات بسرعة بين المركبات ذاتية القيادة وأجهزة الاستشعار القريبة. سيكون النظام قادرًا على التكيف مع الظروف المتغيرة تحت الماء والحفاظ على الاتصال حتى في البيئات المزدحمة أو المتنازع عليها.

جورج سكليفانيتيس، حاصل على درجة الدكتوراه، الباحث الرئيسي في جامعة فلوريدا أتلانتيك. حقوق الصورة: جامعة فلوريدا أتلانتيك

يتوقع الباحثون أن توفر هذه التقنية مساراً نحو النشر العملياتي المستقبلي للقوات البحرية المتحالفة مع دعم تطبيقات أوسع في البحث العلمي والرصد البيئي والصناعات البحرية.