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Per GNSS verortete Bojen und elektromagnetische Signale ermöglichen Taucher*innen die tierschonende Navigation unter Wasser. Ein Head-up-Display in der Maske zeigt die passenden Routen.
Unterwassernavigation für Taucher*innen beschränkt sich bisher vorrangig auf die Orientierung an markanten Punkten oder auf die Kompassnavigation. Zwar gibt es Konzepte, die, ähnlich einem Sonar, eine Positionsbestimmung anhand akustischer Signalquellen ermöglichen sollen, diese benötigen aber einen großen Schalldruck. Das beeinflusst das Ökosystem und versursacht Stress bei der lokalen Fauna. Ein Team um Philipp Berglez vom Institut für Geodäsie der TU Graz hat im FFG Projekt ScubaPOIs nun ein System entwickelt, das mithilfe von GNSS-gestützten Bojen, die elektromagnetische Signale aussenden, eine tierschonende, präzise Positionsbestimmung unter Wasser ermöglicht. Über ein Head-up-Display in ihrer Maske finden Taucher*innen so den Weg zu den gewünschten Zielen, zurück zum Tauchboot oder um Sperrzonen herum. Zudem sind sie im Notfall stets auffindbar. Neben der TU Graz am Projekt beteiligt waren pentamap GmbH, 1st-Relief GmbH, Oxygen Scientific GmbH, Disaster Competence Network Austria und Österreichisches Zentrum für Forschungstauchen.
Wellenausbreitung im Wasser als größte Herausforderung
Das Funktionsprinzip des Navigationssystems vereint die Präzision der Satellitennavigation mit der Übertragung von elektromagnetischen Signalen unter Wasser. Die Bojen werden im Einsatzgebiet platziert und bestimmen ihre Position über GNSS, genauer gesagt über den Galileo High Accuracy Service (HAS). Ein Signalgenerator in den Bojen sendet elektromagnetische Signale an die Taucher*innen, die einen Empfänger in der Größe einer Packung Mannerschnitten mit sich führen. Da mehrere Bojen gleichzeitig mit den Empfängern der Taucher*innen kommunizieren, lässt sich anhand der verschiedenen Distanzinformationen über das Schnittverfahren der Trilateration deren Position und Tiefe bestimmen.
„Die größte Herausforderung für uns war die Berechnung der Ausbreitung der elektromagnetischen Signale unter Wasser, um die passenden Distanzwerte zu erhalten“, sagt Philipp Berglez. „Die Eigenschaften des Wassers, etwa Salzgehalt, Temperatur, Tiefe oder Leitfähigkeit, haben hier großen Einfluss. Aufgrund dieser vielfältigen und variablen Einflussfaktoren war die Modellierung der Ausbreitungseigenschaften unter Wasser besonders anspruchsvoll.“ Dem Forschungsteam ist es gelungen, Signale horizontal über 150 Meter zu übertragen, aber was das Vordringen in größere Tiefen bis 100m betrifft, sehen die Wissenschafter*innen noch viel Optimierungspotenzial.
Mehrere Einsatzgebiete
Nützlich ist das Unterwassernavigationssystem für Taucher*innen in einigen Anwendungsbereichen. Im touristischen Bereich bietet sich der Einsatz für das Sport- und Freizeittauchen an, wo mit Positions-Bojen bestückte Tauchspots den Besucher*innen beim Finden von Unterwasser-Sehenswürdigkeiten helfen. Den Weg dorthin sehen sie im Head-up-Display ihrer Maske. Das Unternehmen Oxygen Scientific hat im Rahmen des Projekts bereits ein Head-up-Display, welches an der Maske montiert wird, entwickelt. Auch im Bereich der Gewässerökologie, der Unterwasserarchäologie und der Mülldokumentation unter Wasser ist das System nützlich.
Dem Projektteam war es neben der Entwicklung des Unterwasser-Navis wichtig, dass das System die Tierwelt - im Gegensatz zu Sonar - nicht beeinträchtigt. Testmessungen mit goldenen Regenbogenforellen wurden durchgeführt, die normalerweise sehr sensibel auf äußere Einflüsse reagieren. Bei Messungen mit unterschiedlicher Sendeleistung zeigten die Fische kein abnormales Verhalten und auch nach Ende der Messungen verhielten sie sich normal. Ebenso unbeeinträchtigt zeigten sich die Goldforellen eine Woche, einen Monat und 4 Monate nach den Messungen, womit auch zeitverzögerte Negativauswirkungen mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit auszuschließen sind.
Philipp BERGLEZ
Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn.
TU Graz | Institut für Geodäsie
Tel.: +43 316 873 6830
pberglez@tugraz.at
Das Konzept der satellitengestützten Navigationssystems für Taucher*innen.
Copyright: TU Graz - Institut für Geodäsie
Criteria of this press release:
Journalists, all interested persons
Information technology
transregional, national
Research results
German
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