Разработано первое приложение для обмена сообщениями под водой

Для миллионов людей, которые ежегодно занимаются подводным плаванием, жесты руками являются единственным способом передачи информации о безопасности и положении под водой. В то время как дайверы-любители могут использовать около 20 знаков, словарный запас профессиональных может превышать 200. 

Исследователи из Вашингтонского университета (США) создали приложение для обмена сообщениями под водой для смартфонов и смарт-часов. Команда разработала AquaApp, первое программное обеспечение для акустической связи и создания сетей под водой.

«Смартфоны полагаются на радиосигналы, например, Wi-Fi и Bluetooth, для беспроводной связи. Эти сигналы плохо распространяются под водой, в отличие от акустических. С помощью AquaApp можно обмениваться сообщениями под водой с помощью динамика и микрофона. Помимо загрузки приложения на телефон, людям понадобится только водонепроницаемый чехол для телефона, рассчитанный на глубину их погружения», — сказал один из авторов Туочао Чен.

Интерфейс AquaApp позволяет пользователям выбирать из списка 240 предустановленных сообщений, которые соответствуют жестам, используемым профессиональными дайверами, причем 20 наиболее распространенных сигналов отображаются на видном месте для быстрого доступа.

При создании приложения команде пришлось преодолеть множество технических проблем, с которыми они ранее не сталкивались на суше.

«Например, движение, вызванное находящимися поблизости людьми, волнами и объектами, может мешать передаче данных. Кроме того, микрофоны и динамики имеют разные характеристики в разных моделях смартфонов», — сказал соавтор Джастин Чан, докторант школы Аллена.

Еще одна важная проблема — различные шумы, с которыми может столкнуться приложение из-за судов, животных и даже низколетящих самолетов. Команда создала алгоритм, который позволяет AquaApp оптимизировать в режиме реального времени битрейт и акустические частоты каждой передачи на основе определенных параметров. Когда один пользователь хочет отправить сообщение на другое устройство, его приложение сначала отправляет быструю заметку, называемую преамбулой, на другое устройство. AquaApp на втором устройстве запускает алгоритм для определения наилучших условий для получения преамбулы. Затем он рекомендует первому устройству использовать те же условия для отправки сообщения.

Исследователи разработали сетевой протокол для совместного доступа к подводной сети, подобно тому, как сети Wi-Fi обрабатывают интернет-трафик, для поддержки обмена сообщениями между несколькими устройствами. AquaApp может одновременно обслуживать до 60 уникальных пользователей в своей локальной сети.

Команда протестировала AquaApp в шести местах с различными условиями: под мостом в спокойной воде, в популярном прибрежном парке с сильным течением, рядом с рыбацким причалом оживленного озера и в бухте с сильными волнами. Исследователи оценили производительность приложения на расстоянии до 113 метров и глубине до 12 метров.

«Исходя из наших экспериментов, до 30 метров — обычный диапазон для отправки и получения сообщений под водой, а 100 метров — для передачи маяков SoS. Эти возможности должны быть достаточными для большинства развлекательных и профессиональных сценариев», — сказал Чен.

Приложение уменьшило заряд батареи устройства всего на 32% в течение четырех часов, что соответствует максимальному рекомендуемому времени погружения для любительского подводного плавания.

Научная статья вышла на сайте конференции ACM SIGCOMM 2022, открытый код для Android можно найти на сайте Вашингтонского университета. 

Испытан подводный робот с сенсорной системой, максимально похожей на человеческую

15 человек на сундук мертвеца: в Карибском море исследовали затонувший галеон с сокровищами