Search and detection of acoustic tags using robotic USVs

Abstract

Akustisk fiskeposisjonering er et forskningsområde som omhandler utvikling av teknologien som trengs for å nøyaktig posisjonere frittlevende liv i havet, for å studere dets oppførsel. På NTNU blir det utviklet et system bestående av flere, autonome kjøretøy som har som mål å posisjonere villaks som beveger seg gjennom norske fjorder. Hvordan laksen beveger og navigerer seg gjennom den komplekse geografien i fjordene, og finner fram til gytestedet sitt i det samme området de selv ble klekket ut, er fortsatt ikke kjent for biologene. Fiskeoppdrettsnæringen i Norge er også interessert i å lære om villaksens bevegelser, fordi de selv er interessert i, og satt krav til, å redusere deres forstyrrelser på marint liv i deres operasjonsområder så langt det lar seg gjøre. NTNUs Fish Otter Project undersøker potensialet for å la en gruppe med autonome, sammenkoblede overflatekjøretøy, som opererer som bærere av akustiske mottakere, å handle som et samarbeidende system til bruk i søk og posisjonering av fisk merket med akustiske merker.

Denne masteroppgaven presenterer implementeringsprosessen til grunnlaget til programvaren som trengs for at den ene delen av fisketrackingsoppdraget, søkefasen, kan gjennoføres av autonome båter. Søkeproblemet blir definert, implementeringen blir beskrevet, og designvalg for videre arbeid i Fish Otter-prosjektet blir diskutert.

Acoustic fish tracking is a field of research concerned with developing the technology needed to be able to accurately track live and free-roaming ocean life, in order to study their behaviour. At NTNU, an autonomous multi-vehicle system is developed for the purpose of tracking wild salmon as they migrate through Norwegian fjords. How the salmon moves and navigates through the complex geography of the fjords, in order to spawn in the same place they hatched themselves, is still not understood by biologists. The aquaculture industry of Norway is also interested in researching wild salmon’s movement, as they are committed and required to operate in a manner that will disturb the surrounding wildlife as little as possible. The NTNU Fish Otter Project explores the potential of letting a group of networked unmanned surface vehicles, that operate as robotic carriers of acoustic receivers, act as a cooperative multi-agent system for search, detection and stealthy tracking of acoustically tagged fish.

This master’s thesis presents the process of implementing the foundation of software needed for the search phase of the fish tracking mission to be carried out by ASVs. The search problem is defined, the implementation is described, and design choices for further work in the NTNU Fish Otter Project are discussed.