Mit einem neuen biomimetrischen Sonar können Menschen unter Wasser ebensogut "sehen" wie Delfine. Von diesen Meeressäugern haben die Forscher am Tropical Marine Science Institute der National University of Singapore (NUS) die eingesetzte Technik abgeschaut. Das Sonar zeichnet aufgrund von reflektierten Schallwellen ein Bild des Objekts.
Besserer Kompromiss
Die Methode basiert auf der Hypothese, dass Delfine neben breitbandigen Schallimpulsen Vorabinfos über ihre Umgebung verwenden, um ihre Echos zu interpretieren. Im Vergleich zu anderen Sonaren ähnlicher Größe und für ähnliche Zwecke bietet das vom NUS-Team entwickelte Sonar einen besseren Kompromiss zwischen der Klarheit des Sonarbilds, der Zahl der Sensoren und der Größe des verwendeten Sensor-Arrays.
Die Wissenschaftler:innen haben beobachtet, dass Delfine in der Lage sind, Objekte unter Wasser akustisch zu scannen und passende Objekte dann visuell auszuwählen – in erster Linie, um sie zu fressen. Das zeigt, dass die akustischen Echos, die ein Delfin registriert, Informationen über die Form des Objekts enthalten. Die Forscher:innen haben dann die Echos aufgezeichnet, die die Delfine empfangen.
Scharfe gepulste Klicklaute
Basierend auf seinen Beobachtungen hat das Team ein biomimetisches Sonar nach dem Vorbild des Delfins gebaut. Es ist etwa 25 Zentimeter breit und sendet scharfe gepulste Klicklaute aus, die denen der Delfine ähneln. Die Forscher:innen setzen hierfür drei Geräte ein, die Objekte aus unterschiedlichen Richtungen scannen. Anschließend werden die akustischen Echos verarbeitet, die aufgrund des Ortungssystems der Delfine als auch der drei Sonare entstanden. Die Bilder wurden dann verglichen. Darauf aufbauend kommt eine Bildverarbeitungs-Software zum Einsatz, die die akustischen Daten in Bilder umwandelt. Ihr genügen nur drei Klickgeräusche, um ein Bild zu erzeugen.
Die neue Methode könnte in kommerziellen und militärischen Unterwassersonaren eingesetzt werden, um den Meeresboden zu scannen. Typische Formationen könnten zur Navigation genutzt werden, meinen die Wissenschaftler:innen hierzu . Weil das System so kompakt ist, könnte es auch auf Unterwasserroboter montiert und zur Erforschung der Ozeane genutzt werden.
www.nus.sg.edu
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