CPS:Small:Data-driven Re-configurable Swarm of Autonomous Underwater Vehicles for Underwater Wireless Communication
CPS:Small:Data-driven Re-configurable Swarm of Autonomous Underwater Vehicles for Underwater Wireless Communication
批准号:
1932595
负责人:
Reza Alam
金额:
$50.0万
依托单位国家:
美国
项目类别:
Standard Grant
财政年份:
2019
资助国家:
美国
项目状态:
已结题
起止时间:
2019-10-01 至 2024-09-30
中文摘要
该项目的目标是利用一群小型自主水下机器人(AUV)实现高带宽的水下无线通信,这些AUV将激光束从海床转发到海洋表面。这种方法是对专门设计的AUV的先进控制,以及对洋流的预测,这样每个AUV单元就可以可靠地从较低深度的单元接收信号,放大信号并将其发送到上面的下一个单元,直到信号到达表面,在那里它可以很容易地到达卫星,从而到达世界上的任何地方。水下无线数据通信是海洋工程中最重要的突出问题之一,阻碍了几乎所有的重大科学考察和产业发展。这是因为无线电波被水大量吸收(例如,水下没有手机、Wi-Fi或全球定位系统(GPS)),声波的数据传输速率很低。本文提出的实时海底监测技术为研究人员和工程技术人员提供了一种新的、独特的工具来仔细执行、观察和评估深海勘探和作业。其关键技术目标是展示通过一群AUV进行无线高带宽水下数据通信的第一个概念验证。对于可见光,可获得水中电磁波的最大范围(最小吸收)。因此,AUV单元的指向精度和灵活性是成功的关键挑战。所提出的受控群体运动采用分层控制体系结构,包括集中式和分散式控制器的组合,以最大限度地提高通信线路的自主性、可靠性和鲁棒性。制造的AUV单元具有三层稳定系统,为每个单元提供所需的敏捷性、姿态精度和稳定性。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。
英文摘要
The goal of this project is to achieve high-bandwidth underwater wireless communication using a flock of small Autonomous Underwater Vehicles (AUVs) that relay a laser beam from the seabed to the surface of the ocean. The approach is advanced control of specially-designed AUVs, along with prediction of ocean currents, so that each AUV unit can reliably receive the signal from a unit at a lower depth, amplify the signal and send it to the next unit above, until the signal reaches the surface where it can easily reach satellites and hence anywhere in the world. Underwater wireless data communication is one of the most important outstanding problems in ocean engineering, impeding nearly all major research expeditions and inhibiting industrial development. This is because radio waves are heavily absorbed by water (e.g. no cell phones, Wi-Fi, or Global Positioning System (GPS) underwater), and acoustic waves have low data-transfer rates. A real-time seabed monitoring technology, as proposed here, gives researchers and engineers a novel and unique tool to carefully perform, watch, and assess deep ocean explorations and operations.The key technical objective is to demonstrate the first proof-of-concept of wireless high-bandwidth underwater data communication via a flock of AUVs. Maximum range (minimum absorption) of electromagnetic waves in water is obtained for visible light. Therefore, pointing precision and agility of AUV units are the key challenges to success. The proposed controlled swarm motion uses a hierarchical control architecture comprising a combination of centralized and decentralized controllers to maximize the communication line's autonomy, reliability, and robustness. The fabricated AUV units feature a three-layer stabilization system that provides the needed agility, attitude accuracy, and stability for each unit.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
期刊论文(1)
专著(0)
科研奖励(0)
会议论文
DOI:
10.1016/j.oceaneng.2021.108922
发表时间:
2021-04-06
期刊:
OCEAN ENGINEERING
影响因子:
5
作者:
[Immas, Alexandre, Do, Ninh, Alam, Mohammad-Reza]
通讯作者:
Alam, Mohammad-Reza
I-Corps: Low-weight Autonomous Underwater Vehicle (AUV) with Wireless Communication
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批准号:2006307
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项目类别:Standard Grant
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资助金额:$5.0万
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财政年份:2020
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负责人:Reza Alam
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依托单位:
Flocks of Swimming Micro-robots with Long-range Hydrodynamic Interaction and Objectives
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批准号:1562871
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项目类别:Standard Grant
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资助金额:$47.5万
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财政年份:2016
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负责人:Reza Alam
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依托单位:
EAGER: Collaborative Research: Cloaking in stratified fluids
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批准号:1414579
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项目类别:Standard Grant
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资助金额:$5.0万
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财政年份:2014
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负责人:Reza Alam
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依托单位:
国内基金
海外基金
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昼夜节律性small RNA在血斑形成时间推断中的法医学应用研究
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批准号:
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项目类别:省市级项目
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资助金额:--
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批准年份:2024
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负责人:
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依托单位:
tRNA-derived small RNA上调YBX1/CCL5通路参与硼替佐米诱导慢性疼痛的机制研究
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批准号:
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项目类别:省市级项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2022
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负责人:张祥忠
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依托单位:
Small RNA调控I-F型CRISPR-Cas适应性免疫性的应答及分子机制
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批准号:32000033
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:24.0万元
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批准年份:2020
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负责人:林平
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依托单位:
Small RNAs调控解淀粉芽胞杆菌FZB42生防功能的机制研究
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批准号:31972324
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项目类别:面上项目
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资助金额:58.0万元
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批准年份:2019
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负责人:高学文
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依托单位:
变异链球菌small RNAs连接LuxS密度感应与生物膜形成的机制研究
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批准号:81900988
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:21.0万元
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批准年份:2019
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负责人:毛梦莹
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依托单位:
肠道细菌关键small RNAs在克罗恩病发生发展中的功能和作用机制
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批准号:31870821
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项目类别:面上项目
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资助金额:56.0万元
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批准年份:2018
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负责人:陈江宁
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依托单位:
基于small RNA 测序技术解析鸽分泌鸽乳的分子机制
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批准号:31802058
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:26.0万元
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批准年份:2018
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负责人:麻慧
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依托单位:
Small RNA介导的DNA甲基化调控的水稻草矮病毒致病机制
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批准号:31772128
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2017
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负责人:吴建国
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依托单位:
基于small RNA-seq的针灸治疗桥本甲状腺炎的免疫调控机制研究
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批准号:81704176
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2017
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负责人:赵继梦
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依托单位:
水稻OsSGS3与OsHEN1调控small RNAs合成及其对抗病性的调节
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批准号:91640114
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项目类别:重大研究计划
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资助金额:85.0万元
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批准年份:2016
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负责人:何祖华
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依托单位: