DARPA“海基物联网”是公海上的全视眼
美国国防部高级研究计划局(DARPA)12月6日公布了海基物联网(Ocean of Things)构想,根据该构想,美国海军可以通过部署数量众多的小型低成本浮标传感器来形成分布式网络,从而在广阔的海洋上实现持久的态势感知。DARPA已授权海基物联网(OoT)项目的下一阶段开发合同。
尽管卫星可以提供一些信息，但DARPA项目经理约翰·沃特森指出，它们的覆盖范围存在差距–光学卫星无法穿透云层，雷达卫星的覆盖范围有限，而且它们都无法说明对水下发生情况。
浮动传感器可以收集更多详细信息，并且可以在海上停留数月之久。全世界有近4,000个Argo科学漂浮物网络，收集有关海洋温度和盐度数据。沃特森希望看到更大低成本浮标阵列，配备更多的传感器，这些浮标将执行长达一年的任务，然后再自毁性能降低。浮筒是环保的，避免使用有毒材料。
手机行业已经开发出大量价格低廉的微型传感器，而物联网正在利用这一技术。
当前,物联网正将越来越多的智能设备联接在一起,可以对许多常见事物进行即时操控和跟踪。但是,在大部分广阔的海洋区域,还无法实现对于海上活动的实时监测。
新合同于7月底授予技术公司PARC，该公司的18公斤太阳能玻璃浮标设计在第一阶段中领先于另外两家公司胜出。“海基物联网”的每个智能浮标包含一套商用现货传感器,用于收集环境数据,如海洋温度、海况和位置,以及商船、飞机甚至海洋哺乳动物在该海区的活动数据。浮标传感器可以通过卫星定期传输数据到网络云端进行存储和实时分析。OoT将结合来自多个浮球的数据，看到的是整个图片，而不是像Waterson所说的由一个传感器收集的单一像素。
DARPA 战略技术办公室(STO)项目经理约翰·沃特斯顿称:“该项目的目标是要通过一种经济、高效的方式来提高海洋态势感知能力,使用现有平台持续监控大片海区的成本太高,通过将强大的分析工具与商业传感器技术相结合,DARPA计划打造浮标传感器网络,能显著提高海洋态势感知能力,而成本则将比现行解决方案经济得多。”
OoT的关键要素是其水听器，这是一种灵敏的水下麦克风或无源声纳，它可以接收到船舶和潜艇的发动机、螺丝和其他声音。自第二次世界大战以来，从飞机上投放的浮动声纳浮标已被用于定位潜艇，但这些浮标只能工作几个小时。OoT水听器必须工作一整年–而且它必须是负担得起的。2019年，斯克里普斯海洋学研究所的研究人员为OoT 制作了高保真水听器原型，他们估计批量生产的价格为100-150美元。
DARPA计划今年晚些时候在南加利福尼亚湾和墨西哥湾对数千个浮标阵列进行测试。最初，它们将以每三平方公里约一个浮标的速度进行布置。沃特森认为，在保持覆盖率的前提下，间隔可以增加到每二十平方公里一个浮标。他还谈到了未来更大的阵列，包括成千上万的浮子。
除了明显的军事和边境保护用途（任何船只都无法从水面或水下密集的OoT传感器场中溜走），OoT还将产生海洋学家，气象学家和生物学家感兴趣的大量数据，并计划与研究人员在线分享原始数据。研究人员在线获取数据。OoT可能能够监视鲸鱼等海洋哺乳动物，从内部观察飓风的形成，并跟踪海洋温度的变化。
沃特森说，在这种情况下，人们经常提到2014年在印度洋南部失踪的马来西亚航空公司波音777 航班MH370。如果该地区部署过OOT，则可能会发现飞机坠毁并确定了坠机地点。但是，DARPA的主要兴趣可能在于军事应用。
“由分散的传感器提供的持续覆盖范围提供了全天候覆盖范围，例如MPA（海上巡逻飞机）或SAR（合成孔径雷达）卫星等其他数据源，它们在一定时间内覆盖特定区域，然后再继续前进。
Kaushal指出，除了直接观察船只和飞机外，OoT还将能够测量温度，海洋盐度和水下环境噪声等变量，这对于在反潜作战中校准声纳非常重要。OoT将不限于任何特定角色；各种各样的传感器，再加上强大的数据处理技术，意味着可以对其进行重新配置以应对新出现的威胁。例如，OoT可能会组成一个防御性纠察队，以探测、跟踪和定位来袭的俄罗斯 “波塞冬 “核鱼雷，以便对其进行拦截。
“这符合马赛克战争的更广泛的概念，它创建了一个系统，该系统的组件可以多种方式进行改革和交互，而不必依赖分层系统，” Kaushal说。
OoT在某些方面与中国在南海建立的监视平台网络相类似，该监视平台也正在收集科学和军事数据。但是，中国的“蓝海”传感器已被束缚，并且似乎主要用于雷达和光学观测。据说在海床上有水听器阵列。相比之下，OoT体积更小，更易使用，可以部署在美国需要对海事活动进行详细，持续观察，数千只眼睛可以俯瞰海面，观察海面和海底任何地方。[David Hambling]
延伸阅读：
“海基物联网”的技术挑战在于两个关键领域:浮标研发和数据分析。
浮标研发
研发者必须设计一种智能浮标来容纳无源传感器组件,该浮标必须能在恶劣的海洋环境下生存。在安全自沉之前,每个浮标必须工作反馈自身周边信息至少一年。这些浮标需要用环保材料制造,不会对过往船只造成威胁,并遵守与保护海洋生物相关的所有联邦法律、法规和行政命令。
数据分析
“海基物联网”项目的数据分析需求要求研发者开发基于云的软件和分析技术来处理浮标的报告数据。这项工作包括浮标位置动态展示、设备状况和任务执行情况;处理海洋和气象建模的环境数据,开发算法以自动检测、跟踪和确认附近船只,并确定新出现的海洋活动标记。
