UNSW Sydney-ingenieurs ontwikkelen nieuwe satelliettechnologie die kan worden gebruikt om de toestand van de zeeën te bepalen, evenals een aantal andere nuttige toepassingen.

Realtime informatie over wilde zeeën en ongunstige oceaanomstandigheden kan worden gebruikt om de scheepvaart veiliger en efficiënter te maken dankzij passieve radartechnologie die wordt ontwikkeld door UNSW Sydney-ingenieurs.

En de technologie heeft ook de interesse gewekt van de Australian Defence Force vanwege het vermogen om door wolken en bomen te 'kijken' terwijl de radiostilte in stand blijft.

Professor Andrew Dempster van UNSW's School of Electrical Engineering and Telecommunications heeft een nieuw type ontvanger ontwikkeld en uitgeprobeerd die zoekt naar satellietnavigatiesignalen die vanaf het aardoppervlak worden teruggekaatst in een proces dat reflectometrie wordt genoemd.

Terug stuiteren

Zoals hij uitlegt, reflectometrie kijkt naar de GPS-signalen die rechtstreeks van satellieten komen en waar, en onder welke hoek de signalen weerkaatsen van het aardoppervlak. Hij en zijn collega's hebben vier generaties ontvangers gebouwd die zijn ontworpen om te zoeken naar deze teruggekaatste GPS-signalen van satellieten boven ons.

"Deze meest recente generatie van onze GPS-ontvangers hebben we in de ruimte geplaatst aan boord van CubeSats, " Professor Dempster zegt:die ook directeur is van het Australian Centre of Space Engineering Research.

CubeSats zijn geminiaturiseerde satellieten die worden gebruikt in ruimteonderzoek en die een fractie zijn van de kosten om te lanceren en te onderhouden vanwege hun kleine proporties - de UNSW-EC0-satelliet was 10 cm x 10 cm x 20 cm en ongeveer 2 kg. Een CubeSat uitgerust met "Namuru" of "Kea" - twee van de tot nu toe geteste ontvangers - kan live analyses geven van de oceaanomstandigheden, of "zeestaat, " door teruggekaatste GPS-signalen van het zeeoppervlak op te nemen.

Hoe het werkt

"Wat we doen is de vertraging meten van de satelliet naar het oppervlak en terug naar de ontvanger op de satelliet, Professor Dempster zegt. "Omdat er meerdere facetten zijn op oceaangolven waarvan het kan reflecteren, het betekent dat we een bredere respons krijgen in die vertraging vanuit de verschillende hoeken waar de signalen worden gereflecteerd. Hoe ruwer de zeeën, hoe breder de reactie. We meten ook de Doppler-frequentieverschuiving in die gereflecteerde signalen."

Uit deze informatie, iemand die naar de informatie kijkt die door de ontvanger is geregistreerd, kan mogelijk de golfhoogten afleiden, richting van de golven, golflengte (afstand tussen golven), windsnelheid en windrichting.

Wie kan profiteren?

"Er zijn veel interessante toepassingen van deze data, ", zegt professor Dempster. "We zijn hierover in gesprek met Lloyd's Register, een bedrijf voor scheepvaart en scheepvaart. terwijl andere geïnteresseerde partijen grote maritieme bedrijven zouden zijn, oceanografen, en mensen die werken met golfenergieopwekking.

"Als een voorbeeld van hoe het nuttig zou kunnen zijn, gasmaatschappijen tanken vaak hun grote tankers op zee, wat betekent dat de veiligheid in het gedrang kan komen door weersomstandigheden. Dus als u uw schip een half uur extra kunt tanken omdat u beter op de hoogte bent van veranderingen in de toestand van de zee, dan kun je beginnen met het waarderen van wat die tijdwinst voor je bedrijf betekent."

verdedigingshoek:

Evenals de omstandigheden op zee, het apparaat kan ook schepen in de buurt oppikken omdat het GPS-signaal op een andere manier van een schip afkaatst, zegt professor Dempster. "Dit is een van de redenen waarom de ADF erin geïnteresseerd is.

"Vijf jaar geleden namen we een van deze ontvangers in een vliegtuig en vlogen ermee over een bos en namen het ruwe signaal op en speelden het af via ons nieuwe instrument. Terwijl we over het bos vlogen, we konden een hoogspanningsmast uitkiezen die anders aan het zicht zou worden onttrokken. Dit toont aan dat infrastructuur die zelfs in satellietbeelden verborgen blijft, nu kan worden gedetecteerd.

"En het feit dat het een ontvanger is, betekent dat het in radiostilte werkt - met andere woorden, het geeft je positie niet weg, dat is nog een reden waarom Defensie hierin geïnteresseerd is."

Sky is the limit

De ontvanger kan ook goed worden gebruikt door hem te integreren met een RPAS - op afstand bestuurd luchtsysteem - waar hij mogelijk kan worden gebruikt om overstromingen in kaart te brengen. Dan zijn er de persistente systemen op grote hoogte - HAPS - die autonoom vliegen op tweemaal de hoogte van gewone vliegtuigen en worden aangedreven door zonne-energie, die maanden kan blijven vliegen.

"Airbus maakt een van deze, en op zo'n grote hoogte, het is niet onderhevig aan hetzelfde weer dat vliegen op de reguliere hoogte gevaarlijk kan maken tijdens ongunstige weersomstandigheden, ' zegt professor Dempster.

"Met een constellatie van de goedkopere CubeSats die in een baan om de aarde vliegen, je zou hierop een passieve radarontvanger kunnen hebben die door bewolking en rook kan kijken, wat het erg handig zou kunnen maken om een ​​overzicht te krijgen van de omvang van overstromingen of bosbranden."

Professor Dempster zegt in de komende maanden, hij en zijn team zullen doorgaan met het stroomlijnen van de nieuwste generatie Kea-ontvangers.

"Ons nieuwe instrument gebruikt twee Kea's, een die omhoog kijkt, om positie te geven als een normale ontvanger, en een die naar beneden kijkt, om naar de gereflecteerde signalen te kijken.

"Momenteel willen we de architectuur met twee ontvangers voor het instrument behouden, maar op middellange termijn willen we een oplossing met één kaart ontwikkelen die al het GNSS-werk (Global Navigation Satellite System) doet, plus de besturingscomputer, gegevensopslag en communicatiefuncties."