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Autonomy enables German survey companies to leverage opportunities from offshore wind

In the next few years, a lot of work awaits hydrographers in connection with offshore wind. But resources are limited. Therefore, more autonomy and digitalisation must enter the surveying practice. Autonomous platforms such as uncrewed surface vessels (USVs) with intelligent multibeam systems can collect data faster. Meanwhile, experts can take care of multiple projects at the same time and deal with the really tough decisions they are trained to make.

In den nächsten Jahren wartet viel Arbeit auf Hydrographen im Zusammenhang mit Offshore-Wind. Doch die Ressourcen sind begrenzt. Daher müssen mehr Autonomie und Digitalisierung in die Vermessungspraxis einziehen. Mit autonomen Plattformen wie besatzungslosen Oberflächenfahrzeugen (USV) mit intelligenten Fächerecholoten können Daten schneller erfasst werden. Währenddessen können sich die Experten um mehrere Projekte gleichzeitig kümmern und sich mit den wirklich schwierigen Entscheidungen beschäftigen, für die sie ausgebildet sind.

Ausgabe: HN 125, Seite 71–74
DOI: 10.23784/HN125-11
Autor/en: Sören Themann, Daniel Esser

Subsea positioning using camera systems

Determining the position of structures (assets) on the seabed accurately and robustly is challenging. Typically used land-based techniques such as satellite-based positioning are not available subsea due to the attenuation of radio waves in water. Visual navigation is challenging due to the lack of natural light and limited visibility. Conventional subsea positioning therefore uses acoustic techniques such as long baseline (LBL) or ultra-short baseline (USBL) positioning, with an acoustic beacon mounted on the asset. The high pressure at depth means that this hardware is heavy, bulky and expensive. Furthermore, removing the beacon after the asset was installed adds risks and complexity to the asset positioning process. To reduce the risk in subsea asset installations, Fugro developed a touchless, camera-based approach to subsea positioning: QuickVision. By combining an accurate camera system with calibrated pattern targets, this unique approach enables quicker and safer operations in a difficult environment.

QuickVision | camera system | structure from motion – SfM | V-SLAM | intelligent camera

Die genaue und zuverlässige Bestimmung der Position von Strukturen (Anlagen) auf dem Meeresboden ist eine Herausforderung. Typische landgestützte Verfahren wie die satellitengestützte Ortung sind aufgrund der Dämpfung von Funkwellen unter Wasser nicht verfügbar. Die visuelle Navigation ist aufgrund des fehlenden natürlichen Lichts und der eingeschränkten Sicht schwierig. Für die herkömmliche Unter-Wasser-Ortung werden daher akustische Verfahren wie die Long-Baseline-Ortnug (LBL) oder Ultra-Short-Baseline-Ortung (USBL) eingesetzt, bei der eine akustische Bake am Objekt angebracht wird. Aufgrund des hohen Drucks in der Tiefe ist diese Hardware schwer, sperrig und teuer. Darüber hinaus birgt das Entfernen der Bake nach der Installation der Anlage zusätzliche Risiken und macht das Verfahren zur Positionierung der Anlage komplizierter. Um das Risiko bei der Installation von Unter-Wasser-Anlagen zu verringern, hat Fugro einen berührungslosen, kamerabasierten Ansatz zur Unter-Wasser-Positionierung entwickelt: QuickVision. Durch die Kombination eines präzisen Kamerasystems mit kalibrierten Zielmustern ermöglicht dieser einzigartige Ansatz einen schnelleren und sichereren Betrieb in einer schwierigen Umgebung.

QuickVision | Kamerasystem | Structure-from-Motion – SfM | V-SLAM | intelligente Kamera

Ausgabe: HN 125, Seite 66–70
DOI: 10.23784/HN125-10
Autor/en: Merlijn van Deen

Positioning robotic systems under ice
A summary of challenges and potential ways forward

Determining the position of underwater vehicles is crucial to any operation underneath the water. But when remotely operated vehicles (ROV) and autonomous underwater vehicles (AUV) venture underneath the frozen surface of polar waters, the knowledge of their position becomes absolutely crucial. Not only because any observation is only worth half as much if you do not know where it was taken, but particularly because underneath ice cover knowing its position is crucial for a robotic vehicle to be able to travel back to a spot where it can get recovered from underneath the icy blanket. However, in the under-ice environment, many factors make position estimation significantly more difficult. These challenges and potential solutions will be summarised in the following.

autonomous vehicles | under-ice operation | acoustics | positioning | vehicle navigation

Die Bestimmung der Position von Unter-Wasser-Fahrzeugen ist für jeden Einsatz unter Wasser entscheidend. Aber wenn sich ferngesteuerte Fahrzeuge (ROV) und autonome Unter-Wasser-Fahrzeuge (AUV) unter die gefrorene Oberfläche der polaren Gewässer wagen, ist die Kenntnis ihrer Position absolut entscheidend. Nicht nur, weil jede Beobachtung nur halb so viel wert ist, wenn man nicht weiß, wo sie gemacht wurde, sondern vor allem, weil unter der Eisdecke die Kenntnis der Position entscheidend dafür ist, dass ein Roboterfahrzeug zu einer Stelle zurückkehren kann, an der es aus der Eisdecke geborgen werden kann. Unter der Eisdecke erschweren jedoch viele Faktoren die Positionsbestimmung erheblich. Diese Herausforderungen und mögliche Lösungen werden im Folgenden zusammengefasst.

autonome Fahrzeuge | Unter-Eis-Einsatz | Akustik | Positionierung | Fahrzeugnavigation

Ausgabe: HN 125, Seite 60–65
DOI: 10.23784/HN125-09
Autor/en: Christian Katlein

Autonome Unter-Wasser-Fahrzeuge für das hydrographische Monitoring von kritischen Infrastrukturen

Pipelines stellen wichtige Versorgungsleitungen dar, die Energieträger über weite Strecken transportieren und Länder miteinander verbinden. Ein regelmäßiges Monitoring und rechtzeitige Detektion kleinerer Schäden verhindern größere Unfälle mit gravierenden Folgen für Mensch und Umwelt. Dafür stellen AUVs (Autonomous Underwater Vehicles) inzwischen eine effiziente Erweiterung in der Hydrographie dar, da sie wirtschaftlich effizient und hochpräzise akustische, optische und elektromagnetische Sensordaten aus unmittelbarer Nähe der Pipeline aufnehmen können. In dem vom BMWK geförderten Forschungsprojekt CIAM werden Navigation, Objekterkennung und Autonomiegrad in einem Konsortium von neun Partnern aus Wissenschaft und Industrie weiterentwickelt.

Pipelines are important supply lines that transport energy sources over long distances and connect countries with each other. Regular monitoring and timely detection of minor damage prevent major accidents with serious consequences for people and the environment. To this end, AUVs (autonomous underwater vehicles) are now an efficient extension in hydrography, as they can record economically efficient and highly precise acoustic, optical and electromagnetic sensor data from the immediate vicinity of the pipeline. In the CIAM research project funded by the BMWK, navigation, object detection and the level of autonomy are being further developed in a consortium of nine partners from science and industry.

Ausgabe: HN 125, Seite 54–59
DOI: 10.23784/HN124-08
Autor/en: Niklas-Maximilian Schild, Lukas Klatt, Markus Kraft, Harald Sternberg

»Konvergenzzeiten treten idealerweise nur bei der Fahrt ins Einsatzgebiet auf«

Lambert Wanninger ist Geodät und Professor am Geodätischen Institut der Technischen Universität Dresden. Seit den 1990er-Jahren liegt sein Forschungsschwerpunkt auf der präzisen GNSS-Positionierung. Im Interview mit den Hydrographischen Nachrichten erklärt er, welche GNSS-Techniken im Küstenbereich für die hochgenaue Positionierung eingesetzt werden können und was auf hoher See an Genauigkeiten zu erwarten ist. Außerdem denkt er über den Einsatz von Smartphones und noch kleineren Geräten für die Positionsbestimmung nach.

Lambert Wanninger is a geodesist and professor at the Geodetic Institute of the Technical University of Dresden. Since the 1990s, his research has focused on precise GNSS positioning. In this interview with Hydrographische Nachrichten – Journal of Applied Hydrography, he explains which GNSS techniques can be used in coastal areas for high-precision positioning and what accuracies can be expected on the high seas. He also considers the use of smartphones and even smaller devices for positioning.

Ausgabe: HN 125, Seite 48–52
DOI: 10.23784/HN125-07
Autor/en: Lambert Wanninger, Patrick Westfeld, Lars Schiller

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