» BREVDUER MED GPS - fortsat I

Skal en GPS-enhed fæstnes på en brevdue, kræves en sofistikeret teknologi. For at forstå hvordan brevduer navigerer, har forskere udviklet verdens mindste GPS-enhed.

Brevduen finder hjem ved at bruge en kombination af kort og kompas mekanismer. For at bestemme sin position i forhold til dueslaget, bruger brevduen et ”kort” af fysiske faktorer, der kan indbefatte lugt, magnetisk intensitet, infralyd, polariseret lys og muligvis landkending. De fysiske faktorer menes at forme en slags gitter. Brevduer lærer værdierne hjemme på slaget, og sammenligner dem med de værdier de møder på deres småture eller træningsture. De sidste 30 år forskere har arbejdet med brevduer, har man fundet af at der er 2 slags kompasser: Solkompasset og et magnetisk inklinations kompas. Solens azimuth (horisontal position) og intensiteten af magnetismen, fungerer som et sol og magnetisk inklinations kompas. Desuden har brevduer et internt ur, og kan kompensere for solens skiftende horisontale position i løbet af dagen.
Den traditionelle metode at studere brevduers orientering, er ved at iagttage dem med kikkert på slipstedet ved enslip, og se hvilken vej de forsvinder, - dette kaldes på engelsk vanishing bearing (Startorientering). Denne metode er selvfølgelig ikke tilfredsstillende, da man kun kan følge duerne de første kilometer. Hvis man kan kortlægge brevduers komplette rute til slaget, og sammenligne den med områdets topografiske struktur og andre mulige faktorer, kan man muligvis udlede hvorledes brevduer finder hjem over større afstande.

Observatører der bruger den traditionelle metode ved navigerings-forsøg. Der bruges kikkert for at følge duerne og bestemme retning for startorienteringen.

Hvorfor vælge GPS?
Som ansat på Institute of Zoology på Franfurt Universitetet, arbejder jeg sammen med Professor Wolfgang Wiltschko. Jeg begyndte i 1995 at udvikle en ”GPS fligth recorder” til brevduer. Et år senere stødte Eckhard Rüter til projektet. Vi har i løbet af de fem år det varede, været igennem utallige forsøg, men endte med den nuværende model. Oprindelig begyndte vi med mere traditionelle navigerings teknologi: Simpel sattelitsystem kaldet ARGOS, alm. radiosporing fra fly, og andre former. Vi endte med GPS-modellen af følgende grunde: Verdensomspændende rækkevidde, meget præcise sted bestemmelser og valg af signalfrekvens (sampling rates).

Unikke krav!
For at bygge en modtager kræves en række faktorer opfyldt:

Vægt: Brevduer vejer 300-500 gram. For at flyve normalt, må en due ikke blive tynget med mere end 10% af legemsvægten, ja faktisk skulle den være tættere på 4% af vægten.

Luftmodstand: En ”rygsæk” forstyrrer den aerodynamiske strøm omkring duen, og gør derved flyvningen mere besværlig. Vores GPS-enhed skal have et kompakt design og lav profil.

Signalfrekvens (Sampling rates): Brevduers gennemsnitlige hastighed i flugt er ca. 70 km/t. Ved den hastighed, er signalfrekvensen med én position pr. minut så lang, at der er 1 kilometer mellem hvert plot. Dette er for meget, og det blev besluttet at ét signal hvert 1-5 sekund ville være det ideelle.

Operationstid: Orienteringsforsøg med duer laves sædvanligvis i en afstand af 10-200 km, hvor duerne returnerer til slaget på mellem 3 til 24 timer. Vores batteri måtte derfor holde mindst nogle timer, og samtidig være super let.

Andre faktorer: GPS-enheden skulle selvfølgelig ikke forstyrre de magnetiske felter omkring duen, og samtidig være så lille at det ikke forstyrrer duens bevægelser. Kostprisen skal selvfølgelig også være lav, for at få så mange enheder som muligt til forsøgene.

Konklusion: Modtageren skal opfylde følgende krav: Angive positionen med en nøjagtighed på 100-300 meter, ikke større end 70 x 40 x 30 millimeter, ikke veje mere end 30 gram inklusive antenne og batteri, operationstid 3-12 timer, ingen tab af data ved strømsvigt.

Konstruktion af GPS-enheden
Med udgangspunkt i den teknologi der var tilgængelig i 1997 – var det muligt for os at konstruere en GPS-enhed til brevduer. I starten af 1998 gik vi i gang. Vi lavede først en prototype som vejede 100 gram, som vi gennem ni måneder testede og foretog forbedringer på. For eksempel, så var den passive antenne som vi anvendte fejlbehæftet i 25% af alle forsøg, fordi den ikke modtog de afsendte signaler vedrørende den aktuelle position - der blev afsendt fra GPS-enheden. Desuden gemte den eksterne data-lagrings-enhed ofte kun én af de mange værdier/positioner som der blev afsendt til den. Det betød, at vi skulle omprogrammere hele den software som vi i første omgang havde taget udgangspunkt i. Da vi konstaterede det, var det lige før, at vi havde opgivet hele projektet.

Men i foråret 1999 blev der lanceret en ny type GPS teknologi, som sparrede os for en masse bekymringer med den gamle model. Den nye prototype – version to – gav os en ny og frisk start på projektet. Eckhard Rüter og Michael Reichmann fra firmaet Rüter EPV Systeme GmbH. udviklede en ny og funktionsdygtig GPS-enhed. ETH i Zürich bidrog med udviklingen af antennen.

Den nye enhed indeholder et GPS hybrid bundkort, en data opsamlingsenhed, en strømconverter, en smal/flad antenne, et litium batteri, en ekstra mikroprocessor til styringen af det specielt programmerede software til GPS-enheden. Alle komponenter er slutteligt emballeret i tyndt plastic-folie. Det hele til sammen fylder kun 8,5 x 4 x 1,5 cm. og vejer kun 33 gram, plus 5 gram til seletøjet.

LÆS FORTSÆTTELSEN HER

 » BREVDUER MED GPS (1,66 Mb.) (DOC)

 » BREVDUER MED GPS (0,64 Mb.) (PDF)