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Die Erfindung betrifft ein autonomes Unterwasserfahrzeug mit einem Antrieb und länglichem Gehäuse, die Tauchtiefen von 50 bis 300 m und mehr ermöglichen und mit im Gehäuse untergebrachten Kamera- und Lichtsystemen, Sensoren und Höhenmessern sowie einer Datenspeichereinheit für die zahlreichen Bilder und Schallanalysen und einer GPS-Bestimmungseinrichtung. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Ermittlung von für das Tauchen benötigten Planungsdaten unter Einsatz eines Unterwasserfahrzeuges mit Antrieb und länglichem Gehäuse, sowie darin untergebrachten Kamera- und Lichtsystemen, Sensoren und Höhenmessern, einer Datenspeichereinheit und einer GPS-Bestimmungseinrichtung.
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Der Tauchsport ist ein vergleichsweise junger Sport, der sich aber weltweit verbreitet hat. Mit dem einfachen Schnorcheln können Tiefen bis etwa 15 m erreicht werden, während das normale Flaschentauchen bis in Tiefen von 30 bis 40 m möglich ist. Danach setzt das sogenannte gehobene Sporttauchen bzw. technische Tauchen ein, wo mit speziellen Gasmischungen gearbeitet wird. Erreicht werden damit Tauchtiefen zwischen 60 und 90 m. Der Verband Deutsches Sporttauchen beschreibt diese Regionen als ganz besondere Taucherlebnisse und als Bereiche, wo praktisch noch nie jemand zuvor gewesen ist. Damit tut sich eine ganz neue Tauchregion auf, die erst seit einiger Zeit mit diesem speziellen Equipment, d. h. mit dem Mischgas für Sporttaucher möglich geworden ist. Noch viel tiefer kommen nur spezielle Klein-U-Boote, die im Luxusbereich liegen und nur von wenigen Menschen angewendet werden können. Bei diesen besonderen Tiefen muss der Sporttaucher äußerst genau planen und die notwendigen langen Dekompressionszeiten in seine Planungen mit einberechnen, um seine vollen Ressourcen einsetzen zu können. Derartige Einsätze müssen also sehr genau überlegt und ausreichend ausgearbeitet werden. Dabei ist es ausgesprochen schwierig an die dafür notwendigen Daten heranzukommen, zumal es sich ja wie weiter oben erwähnt, um Regionen handelt, in denen bisher Sporttaucher nicht gewesen sind. Grundsätzlich bekannt sind sogenannte Tauchdrohnen, die als autonome Unterwasserfahrzeuge mittels Sensoriken wie Kamera und Lichtsystem, Höhenmesser und Multibeam-Sonar, Bilder und Schallanalysen vom Meeresgrund und dem Bereich darüber machen können. Diese Tauchdrohnen werden insbesondere auch eingesetzt, um damit Fischschwärme ausfindig zu machen und genau zu untersuchen, d. h. herauszufinden, um welche Fischart und welche Fischgröße es sich handelt. Mit derartigen Tauchdrohnen ist es nicht ohne Weiteres möglich, an die weiter oben beschriebenen notwendigen Daten für das Sporttauchen in größeren Tiefen heranzukommen und zwar schon deshalb nicht, weil damit Einzelaufnahmen angefertigt werden, die eine genau Identifizierung und Beurteilung der Gegebenheiten im Bereich der Meeresbodenoberfläche nicht zulassen.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und ein dafür geeignetes Unterwasserfahrzeug zu entwickeln, mit denen der Taucher oder gar Sporttaucher optimale Planungsdaten für den vorgesehenen Unterwasseraufenthalt erhalten kann.
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Bezüglich des autonomen Unterwasserfahrzeuges wird die Erfindung dadurch gelöst, dass die Datenspeichereinheit die ermittelten Fotos und Daten über die App eines Mobiltelefons herausladbar aufgebaut und schaltbar ausgebildet ist, wobei ein Schallsensor als Höhenmesser mit einem die Position zur Meeresbodenoberfläche ermittelnden Rechner ausgestattet und im Gehäuse untergebracht ist. Mit Hilfe eines derartigen Unterwasserfahrzeuges ist es möglich, die „Unterwasserlandschaft“ optimal so darzustellen, dass der Sporttaucher sich bei der Planung genau darauf einstellen und seinen Tauchgang entsprechend planen kann. Sind die über die App und das Mobiltelefon erkennbaren Fotos nicht ausreichend und die Daten nicht interpretierbar, so kann der planende Taucher das autonome Unterwasserfahrzeug so lenken bzw. so lenken lassen, dass die noch notwendigen weiteren Informationen nun erhalten werden können. Dabei ist es von großem Vorteil, dass über den Schallsensor jeweils die genaue Position oberhalb der Meeresbodenoberfläche ermittelt werden kann, sodass die über den Rechner ermittelten und weitergegebenen Daten sofort umgesetzt werden können, um das autonome Unterwasserfahrzeug in eine Höhe über die Meeresbodenoberfläche zu führen, wo er die notwendigen korrekten Bilder dann auch aufnehmen kann. Insgesamt wird der planende Sporttaucher nun eine Planung erstellen können, mit der er dann ganz genau im vorgesehenen Befahrungsbereich alles vorher als wesentlich Erkannte sich ansehen und näher untersuchen kann. Vorteilhafterweise werden ihm die entsprechenden unter Wasser ermittelten Daten in der Regel in Bildform auf sein Mobiltelefon geleitet, sodass er entweder selbst direkt dort die notwendigen weiteren Aufbereitungen vornehmen kann oder aber mit Hilfe des Mobiltelefonherstellers und geeigneter Programme.
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Während nach der beschriebenen Vorrichtung bzw. Ausbildung des autonomen Unterwasserfahrzeuges Zwischeninformationen notwendig sind, weil ansonsten nicht sichergestellt werden kann, dass auch wirklich alle Flächen im Bereich der Meeresbodenoberfläche fotografiert worden sind, sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass die Kamerasysteme und der Antrieb über Sensoren schalt- und steuerbar sind, die das Ermittlungsgebiet durch eine Vielzahl von sich überschneidenden Bahnen und damit Fotos unterteilend einstellbar sind. Damit ist es also möglich, ohne den Eingriff von oberhalb der Wasseroberfläche ein vorgesehenes Gebiet genau so fototechnisch zu erfassen, wie es in der Wirklichkeit vorhanden ist. Mit Hilfe des Kamerasystems und des Antriebes werden die Sensoren bzw. die Teile des autonomen Unterwasserfahrzeuges so geführt, dass sie das gesamte Ermittlungsgebiet voll erfassen und dass durch diese sich überschneidende Bahnen auch wirklich alle Bereiche sicher aufgenommen werden. Mit Hilfe von im Mobiltelefon untergebrachten Programmen oder aber der vom Mobiltelefonhersteller zur Verfügung gestellten Programme können die sich überschneidenden Bahnenbilder so weit aufgearbeitet werden, dass sich daraus das genaue Bild des Ermittlungsgebietes ergibt.
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Nach einer weiteren zweckmäßigen Ausbildung ist das autonome Unterwasserfahrzeug zusätzlich oder nur mit einem Multikameraoptiksystem mit zusätzlichen Lichtsystemen ausgerüstet, die alle im oder am Gehäuse untergebracht sind. Hierdurch ist eine weitere Erhöhung der Bilderanzahl möglich, sodass beim Überfahren des Meeresgrundes bessere und mehr Detailaufnahmen geliefert werden können.
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Eine weitere zweckmäßige Ausbildung des autonomen Unterwasserfahrzeuges sieht vor, dass die GPS-Bestimmungseinrichtung den Start- oder Eintauchpunkt und den Auftauch- oder Endpunkt gleich den Bilddaten zuordnend ausgerüstet ist. Für den Planenden ist so klar, wo die Informationsfahrt begonnen und wo sie geendet hat, sodass er das gesamte Ermittlungsgebiet genau erfassen und festlegen kann. Darüber ist es von Vorteil, dass über das GPS-Bestimmungseinrichtungssystem die Möglichkeit gegeben ist, das autonome Unterwasserfahrzeug nach Meldung des genauen Auftauch- oder Endpunktes zu dem Start- oder Eintauchpunkt zurückzufahren, um dort vom Begleitpersonal aufgenommen zu werden.
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Mit Hilfe des beschriebenen autonomen Unterwasserfahrzeuges ist es möglich, das nachfolgend beschriebene Verfahren zur Ermittlung von für das Tauchen benötigten Planungsdaten zu erarbeiten und auszuwerten und zwar zu solchen Planungsunterlagen, die dann vom Sporttaucher so verwertet werden können, dass dieser im gesicherten und ihm durch die vorher vorliegenden Planungsunterlagen wohl bekannten Bereich seine Sporttauchtätigkeit durchführen kann. Hierzu sieht die Erfindung als Lösung vor, dass das Ermittlungsgebiet mit dem Unterwasserfahrzeug in zufälligen Bahnen, die in der Summe ein gutes Übersichtsbild ergeben, durchfahren wird, wobei eine Vielzahl von sich überschneidenden Fotos hergestellt wird, die in der Datenspeichereinheit zwischenabgelegt und über die App eines Mobiltelefons herausgeladen in Spezialprogrammen ausgewertet und anschaulich abgestimmt aufbereitet werden und wobei die Position zur Meeresbodenoberfläche mehrfach über Schallsensoren ermittelt und das autonome Unterwasserfahrzeug im optimalen Horizont geführt wird. Das Bewegungsmuster des autonomen Unterwasserfahrzeuges ist unregelmäßig und wird allein von der künstlichen Intelligenz (KI) bestimmt. Demzufolge wird ein Bewegungsmuster nie genau wiederholt. Mit diesem Verfahren ist es aber vorteilhaft möglich, die Meeresbodenoberfläche sehr gleichmäßig zu überfahren und unter Vermeidung von jedweden Fehlstellen oder Auslassungen ein komplettes Bild der Meeresbodenoberfläche zu erhalten und damit die Planung eines solchen Unterwasserganges genau voraus zu überlegen und dann später auch genau so auszuführen.
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Das autonome System führt also das gesamte Bewegungsmuster selbstständig aus und ist darüber hinaus so aufgebaut, dass die Überfahrhäufigkeit dort erhöht wird, wo die Meeresbodenoberfläche Erhebungen aufweist. Diese Erhebungen haben zunächst einmal den Vorteil, dass sie die eventuell vorhandene Eintönigkeit der Meeresbodenoberflächen unterbrechen und zeichnen sich weiter dadurch aus, dass hier die verschiedenen zu beobachtenden Fische und sonstigen Lebenswesen sich ansiedeln und dann vom Sporttaucher auch beobachtet werden können.
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Weiter ist es gemäß der Erfindung vorteilhaft, wenn für die Erkennung und Interpretation der Erhebungen Sensoren und Höhenmesser eingesetzt werden, um so die genaue Position der Erhebung festzuhalten und festzulegen, wobei auch die unter Wasser vorhandenen Strömungen mit einberechnet werden können, da sie mit Hilfe der Sensoren, der Höhenmesser und anderen Messeinrichtungen des autonomen Unterwasserfahrzeuges genau ermittelt und damit auch in die Planung eingeschlossen werden können.
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Darüber hinaus sieht die Erfindung vorteilhafterweise vor, dass Entscheidungsparameter für die Überfahrhäufigkeit aus früheren Ermittlungsverfahren in einem Menü abgespeichert und mit dem üblichen Fahrmenü kombiniert werden. Damit wird der künstlichen Intelligenz gleich von vornherein eine Vielzahl von Informationen gegeben, die für die Führung des Unterwasserfahrzeugs von großer Bedeutung sein können, zumal das Fahrzeug selbst auch den Erhöhungen geschickt und zweckmäßig ausweichen muss.
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Eins der möglichen Ausführungsverfahren für das erfindungsgemäße Verfahren ist das, dass bei Beginn der Ermittlungsfahrt und während dieser über Schallsensoren der Abstand zur Meeresbodenoberfläche kontinuierlich errechnet und der Abstand den Sichtverhältnissen angepasst wird. Damit ist die Möglichkeit gegeben, auch bei schlechten Sichtverhältnissen immer noch ausreichend genaue Fotos zu erstellen, wobei bei schlechter Sicht eben dann zusätzlich die Überfahrhäufigkeit noch gesteigert werden kann.
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Für das Ermittlungsverfahren insgesamt ist es wichtig, möglichst frühzeitig Erhebungen oder auch Vertiefungen also irgendwelche Anomalitäten zu erkennen, um danach das Ermittlungsgebiet genau festzulegen. Dementsprechend sieht die Erfindung vor, dass nach Ermittlung der höchsten Erhebungen das eigentliche Ermittlungsgebiet festgelegt wird, wobei diese Erhebungen eine höhere Priorität erhalten. Über die Wichtigkeit der Erhebungen ist weiter vorne bereits ausgeführt worden, dass hier ein Mittelpunkt des Lebens im Wasser in der Regel zu finden ist.
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Nach einer weiteren zweckmäßigen Ausbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Start- oder Eintauchpunkt des Unterwasserfahrzeuges und der Auftauch- oder Endpunkt der Ermittlungsfahrt über eine GPS-Bestimmungseinrichtung festgehalten wird. Damit können eventuell notwendig werdende Ersatzermittlungsfahrten genau wieder dort ansetzen und enden, wo die erste Ermittlungsfahrt gelaufen ist, wobei darüber hinaus die Möglichkeit besteht, dass der planende Sporttaucher auch das Ermittlungsgebiet genau in der vorgesehenen Weise durchschwimmen kann, wenn er seinen Tauchgang beginnt bzw. am Auftauchpunkt wieder beendet. Ein Verirren oder Ähnliches ist damit ausgeschlossen. Vorteilhaft ist es dann weiter, wenn das Unterwasserfahrzeug so ausgerüstet bzw. so geschaltet ist, dass es am Auftauch- bzw. Endpunkt der Ermittlungsfahrt automatisch wieder zum Start- oder Eintauchpunkt zurückkehrt, um so die Bedienung insgesamt sicherer und leichter zu gestalten.
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Weiter vorn ist bereits darauf hingewiesen worden, dass nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die aufgenommenen Fotos oder sonstigen Daten schon unter Wasser so behandelt und weitergeleitet werden, dass eine schnelle und genaue Bearbeitung über Wasser dann möglich ist. Hierzu sieht die Erfindung vor, dass die gesammelten Daten/Fotos in der Speichereinheit des Unterwasserfahrzeugs abgelegt, mittels App eines Mobiltelefons herausgeladen, über eine Verbindung zur Cloud des Mobiltelefonherstellers geschickt und dort von Spezialprogrammen ausgewertet und anschaulich aufbereitet werden, wobei harte Übergänge gefiltert, Bildüberschneidungen entfernt, die Helligkeit, Kontraste und Farben automatisiert überarbeitet werden. All dies dient dazu, möglichst optimale Fotos aus der Vielzahl der Aufnahmen herauszufiltern, über die dann ein genauer Überblick des Ermittlungsgebietes mit seinen Erhebungen und sonstigen Gegebenheiten möglich ist. Der Sporttaucher kann so seinen späteren Tauchgang genau so planen und durchführen, wie es durch das Unterwasserfahrzeug quasi ermittelt worden ist. Nutzer der Daten erhalten eine ansprechende Darstellung und professionelle Auswertung. In der Cloud können auch weitere Datenbanken bei der Analyse helfen. Beispielsweise ist es möglich über geeignete Programme eine altersgerechte Bestimmung von Gegenständen zu erhalten und den historischen Kontext zu sehen und zu erarbeiten. Theoretisch wäre es natürlich auch möglich, vom autonomen Tauchfahrzeug aus die Bilder und Daten direkt zu übertragen und beispielsweise in der Tauchzentrale auszuwerten. Auch wenn es sich um eine große Datenmenge und Zahl von Bilder handelt, ist die Möglichkeit gegeben über bluetooth die Daten weiterzuleiten und auszuwerten, da es keine Massendaten sind, sondern nur Lenkungs- und Informationsdaten für das Unterwasserfahrzeug selbst, das damit in seine jeweilige Position gebracht wird, wo die Bilder optimal aufgenommen werden können.
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Eine weitere Optimierung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass der Schallsensor das Unterwasserfahrzeug nach den eingegebenen Daten und/oder den KI-Algorithmen in Abhängigkeit von der Batteriereichweite und den Strömungsdaten über die Meeresbodenoberfläche führt. Weiter vorn ist darauf hingewiesen worden, dass die Erhebungen sich in der Regel vorzugsweise dazu eignen, Zentral- und/oder Ausgangspunkt der vorgesehenen Entwicklungsfahrten im Ermittlungsgebiet durchzuführen.
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Darüber hinaus ist auch die Möglichkeit gegeben, die als Zentralpunkt dienenden Erhebungen des Meeresbodens mittels Sonarmessungen über die KI zu sichten und zu analysieren und in der Datenspeichereinheit abzulegen oder wenn möglich über bluetooth weiterzugeben und dann manuell in das Setting einzugeben oder statt der Erhebungen Tiefenrestriktionen als Zentralpunkt des Ermittlungsgebietes zu ermitteln und einzusetzen.
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Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass ein autonomes Unterwasserfahrzeug und ein Verfahren vorgeschlagen werden, mit denen für den Sporttaucher die notwendigen genauen Planungsunterlagen und -informationen ermittelt werden, die es ihm möglich machen, auch in größeren Tiefen mit modifizierten Tauchausrüstungen in solche Bereiche vorzudringen, die bisher ein Mensch noch gar nicht hat sehen können. Vorteilhaft ist dabei insbesondere, dass dem planenden Taucher so viele Informationen in Form von Bildern und sonstigen Daten an die Hand gegeben werden, dass er auch wirklich seinen Tauchgang genau planen und dann durchführen kann.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt ist. Es zeigen:
- 1 ein autonomes Unterwasserfahrzeug in Seitenansicht,
- 2 ein im engen Bereich eingesetztes autonomes Unterwasserfahrzeug zur Ermittlung der Gegebenheiten im Bereich der Meeresbodenoberfläche,
- 3 das autonome Unterwasserfahrzeug im Einsatz in einem großen Ermittlungsgebiet mit einer Tiefenrestriktion als Erkennungs- und Zentralpunkt,
- 4 ein Ermittlungsgebiet in schematisierter Form mit einer Teilansicht eines Bewegungsmusters und
- 5 ein Unterwasserfahrzeug im aufgetauchten Moment.
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1 zeigt ein autonomes Unterwasserfahrzeug 1, das etwas schematisiert wiedergegeben ist. Dieses autonome Unterwasserfahrzeug 1 verfügt über ein längliches ein- oder mehrteiliges Gehäuse 5, mit einem rückwärtigen Antrieb 6 und den im Bereich des Unterbodens angeordneten Kamerasystem 7 und Lichtsystem 8. 8 ist der eigentliche Scheinwerfer, während mit 8' das Lichtsystem bezeichnet ist, das mit dem Kamerasystem 7 zusammenarbeitet. Im Gehäuse 5 sind Sensoren 9, Höhenmesser 10, eine Datenspeichereinheit 11 und die GPS-Bestimmungseinrichtung 12 untergebracht. Auf der oberen Seite des Gehäuses 5 ist ein Tragegriff 28 angebracht, der versenkt werden kann oder als Griffstange ausgebildet ist und der mit einer Antenne 30 versehen werden kann, über die gewisse Daten, insbesondere die Position des autonomen Unterwasserfahrzeuges 1 betreffend an die Wasseroberfläche gesendet werden können. Der Tragegriff 28 weist auf der Unterseite Hand- oder Fingermulden 29 auf, um ein gutes und sicheres Tragen des wertvollen autonomen Unterwasserfahrzeuges 1 sicherzustellen. Auch auf der Unterseite des Unterwasserfahrzeuges 1 ist ein Tragegriff angebracht. Einer oder beide Tragegriffe 28 dienen auch zum Anbringen von Zugleinen, sodass der Sporttaucher das Unterwasserfahrzeug 1 auch selbst zum Einsatzort tragen kann. Das Unterwasserfahrzeug 1 ist vorprogrammiert, vollständig geladen und eingeschaltet. Es kann seine „Arbeit“ am Einsatzort sofort aufnehmen, wenn der Sporttaucher den Karabinerhaken vom Tragegriff 28 gelöst hat.
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Bei 2 ist das autonome Unterwasserfahrzeug 1 im Einsatz und es befindet sich oberhalb des Meeresbodens 2, um die Meeresbodenoberfläche 3 mit vielen Fotos abzulichten, um so dem planenden Sporttaucher die Informationen und Daten zu geben, die er für einen sicheren Tauchgang benötigt. Über die Schallsensoren 17 kann das autonome Unterwasserfahrzeug 1 immer überprüfen, in welchem Abstand es sich zur Meeresbodenoberfläche 3 befindet, um sich insbesondere bei trüberem Wasser in Richtung Meeresboden 2 zu korrigieren. Mit 4 ist das Ermittlungsgebiet bezeichnet, das der Sporttaucher später genau befahren will. Auf der Oberfläche des Wassers 14 ist ein Begleitschiff 16 erkennbar, in dem ein Steuermann ein Mobiltelefon 15 bedient, mit dem er die vom autonomen Unterwasserfahrzeug 1 ausgesendeten Informationen bzw. Daten empfangen und dann weiterleiten kann. Auch hier sind wieder ein Empfänger und eine Antenne vorgesehen, um zu empfangen und weiterzuleiten. Die Kommunikation der Aufnahmedaten wird entweder über eine integrierte Handytechnologie vom Unterwasserfahrzeug 1 in die Cloud oder den Computer übertragen oder über WLAN/5G o. Ä. oder mittels Datenfunk an ein anderes Handy und dann in die Cloud oder einen Computer übertragen.
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Nach 2 ist am Grunde des Meeresbodens 2 erkennbar, dass hier eine Reihe von Erhebungen 25 den Meeresboden 2 besonders interessant machen. Ebenso wie Erhebungen 25 können auch Tiefenrestriktionen 26 gemäß 3 von besonderem Interesse sein, da sich hier sowohl Pflanzen wie auch Tiere sammeln, die dann für den Taucher besonders interessant sind. Aufgrund der Vielzahl der Erhebungen 25 wird nach 2 ein verhältnismäßig kleines Ermittlungsgebiet 4 untersucht, während nach 3 ein recht großes Gebiet vorhanden ist, wo hier die Tiefenrestriktion 26 verwendet wird, um das eigentliche Ermittlungsgebiet 4 festzulegen.
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4 schließlich zeigt eine Draufsicht auf das Ermittlungsgebiet 4, wobei die Bewegungsbahnen 32 des autonomen Unterwasserfahrzeuges 1 zufällig sind, um so eine Vielzahl von sich überschneidenden Fotos und damit Sichtungen zu erhalten. Ein solches Unterwasserfahrzeug 1 ist auch Strömungen ausgesetzt und kann daher seine Position nur bedingt exakt halten. Über die zufällig gewählten Bewegungsbahnen 32 ergibt sich ein Bewegungsmuster 33, das es möglich macht, viele Darstellungen in schneller Abfolge anzufertigen, die dann mit Hilfe weiterer Verfahren zu einer einheitlichen Ansicht zusammengeführt werden können. Fehler durch die Strömung werden ausgeglichen.
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In 1 ist kenntlich gemacht, dass zusätzlich oder auch nur ein Multikameraoptiksystem 19 dem Unterwasserfahrzeug 1 zugeordnet werden kann, um dann mit Hilfe eines zusätzlichen Lichtsystems 20 möglichst optimale Fotos herzustellen.
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Ein solches Unterwasserfahrzeug 1 ist in 5 im Einsatz gezeigt, wobei eine längliche Batterie mit 18 und ein als LED-Einheit bezeichnetes Lichtsystem mit 21 gekennzeichnet sind. 35 ist eine Induktionsaufnahme, über die die Batterie 18 geladen werden kann.
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In 2 ist der Eintauchpunkt 22 und Auftauchpunkt 23 kenntlich gemacht, die dann über das GPS-System 12 in die Planung einbezogen werden können, um so das Wiederfinden des Ermittlungsgebietes 4 auf jeden Fall sicherzustellen.
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Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen.
