Sistema de posicionamiento acústico corto basal

Figura 1: Método de operación de una acústica de referencia corto (SBL) sistema de posicionamiento para ROV

A acústica de referencia corto (SBL) sistema de posicionamiento es uno de los tres grandes clases de acústica submarina, sistemas de posicionamiento se utilizan para rastrear buzos y vehículos submarinos. Las otras dos clases son sistemas de línea de base ultra corta (USBL) y sistemas de línea de base larga (LBL). Como sistemas USBL, SBL sistemas no requieren cualquier fondo marino montado transpondores o equipo y son así conveniente para el seguimiento de objetivos submarinos de barcos o buques anclados o en marcha. Sin embargo, a diferencia de sistemas USBL, que ofrecen una precisión fija, SBL exactitud de colocación mejora con espaciamiento de transductor. Por lo tanto, en espacio lo permite, como al funcionamiento de los buques más grandes o un muelle, el sistema SBL puede lograr una robustez precisión y posición que es similar a que del fondo del mar montado sistemas de LBL, haciendo que el sistema adecuado para el trabajo de estudio de alta precisión. Cuando operan desde un buque más pequeño donde el espaciamiento de transductor es limitado (es decir, cuando la línea de base es corto), el sistema SBL exhibirá menor precisión.

Operación y funcionamiento

Sistemas de referencia corto determinan la posición de un objetivo seguimiento como un ROV midiendo la distancia de tres o más transductores que son, por ejemplo, sobre el lado de la nave superficial de que realicen operaciones de seguimiento de. Estas medidas de la gama, que a menudo se complementan con datos de la profundidad de un sensor de presión, se utilizan para triangular la posición del objetivo. En la figura 1, transductor de referencia (A) envía una señal que es recibida por un transponder (B) en el seguimiento objetivo. Las respuestas de transpondedor, y la respuesta es recibida por los transductores de tres base (A, C, D). Las mediciones del tiempo señal run ahora rinden las distancias B, C B y B-D. Las posiciones resultantes de destino son siempre relativas a la ubicación de los transductores de línea de base. En casos donde el seguimiento se lleva a cabo desde un barco móvil pero debe conocerse la posición de destino en coordenadas de la tierra tales como latitud/longitud o UTM, el SBL sistema de posicionamiento se combina con un receptor GPS y una brújula electrónica, ambos montados en el barco. Estos instrumentos determinan la localización y la orientación del barco, que se combinan con los datos de la posición relativa del sistema para establecer la posición del blanco de seguimiento en tierra coordenadas SBL.

Sistemas de referencia corto recibe su nombre por el hecho de que el espaciado de los transductores de línea de base (en un barco por ejemplo) es generalmente mucho menor que la distancia a la meta, como un vehículo robótico o buzo aventurarse lejos de la embarcación Como con cualquier sistema de posicionamiento de acústica, una base más grande rinde mejor colocación de la exactitud. SBL los sistemas utilizan este concepto para una ventaja mediante el ajuste de espaciado de transductor para obtener mejores resultados Cuando la operación de naves más grandes, de muelles o del hielo del mar donde puede utilizarse una mayor distancia del transductor, sistemas de SBL pueden producir un posicionamiento precisión y robustez a que del fondo del mar montado sistemas de LBL en la conciliación.

Historia

Sistemas de SBL se encuentran empleados en una variedad de aplicaciones a menudo especializadas. Tal vez la primera implementación de cualquier sistema de posicionamiento acústico submarino era un sistema SBL instalado en el buque oceanográfico de la Armada de Estados Unidos Mizar USNS. En 1963, este sistema de guiado el batiscafo Trieste 1 en el sitio del naufragio del submarino nuclear estadounidense Trilladora de USS. Sin embargo, rendimiento todavía era tan pobre que de diez inmersiones búsqueda por Trieste 1, contacto visual sólo hizo una vez con los restos.

La Institución Oceanográfica Woods Hole es utilizando un sistema de objetos punzantes SBL para guiar su vehículo robótico del océano profundo atado de JASON en relación con el MEDEA peso del tubo de succión y estación de acoplamiento con el vehículo. En lugar de seguimiento ambos vehículos con un sistema de posicionamiento de la superficie que precisión degradada como la distancia de despliegue del par, los transductores de referencia SBL se montan en MEDEA. obtención de la posición de JASON en relación a MEDEA con buena precisión independiente de la profundidad de despliegue del sistema. La precisión reportada es de 0,09 m

Ejemplo

Figura 2: El ROV SCINI junto al agujero de buceo en la isla de Heald, Antártida

Un ejemplo de tecnología SBL es actualmente (desde 2007) llevando a cabo en la Antártida, donde la Moss Landing Marine Laboratory está utilizando un sistema piloto SBL para guiar la SCINI vehículo remotamente funcionado. SCINI (Figura 2) es un (vehículo atada en forma de torpedo, pequeñaROV) diseñado para despliegue rápido y sin complicaciones y la exploración de sitios remotos alrededor de Antártida, incluyendo Isla de Heald, Del cabo Evans y Bahía de las velas. SCINI sistema está diseñado para ser compacto y ligero para facilitar el despliegue rápido en helicóptero, vehículo seguido y trineos aun hombre-transportadas. Una vez en el sitio, su torpedo en forma de cuerpo le permite acceder al océano a través de pequeño (20 cm diámetro) los agujeros taladrados en el hielo del mar. Objetivos de la misión ciencia sin embargo de alta precisión en la navegación, para apoyar tareas como correr 10 m video demanda transectos (líneas rectas), proporcionando posiciones precisas para imágenes fijas para documentar la distribución y densidad de población de organismos bentónicos y marcar y volver a visitar sitios para análisis adicionales.

El sistema de navegación de SBL (Figura 3) consta de tres pequeños, 5 cm diámetro sonar base transductores (A, B, C) que están Unidos por cable a un control de caja (D). Un pequeño (13,5 cm L x 4 cm D), cilindro en forma de transpondedor se monta en el vehículo SCINI. Precisión está optimizada haciendo uso del hielo de mar plano para colocar los transductores de referencia bien separados; aprox. 35m para implementaciones SCINI mayoría.

Figura 4 comentarios sobre operaciones SCINI guiadas por el sistema SBL. Figura 4A es una improvisada sala de control ROV, en este caso en una cabaña de acarreados en la parte superior un agujero de hielo en cabo Armitage. De izquierda a la muestra son que el ROV controles pantalla (A), la vista de cámara principal (B), la pantalla de navegación (C) y la ciencia la exhibición (D). El piloto ROV generalmente a ver la vista de cámara principal. Él se resumen en la pantalla de navegación (C), que muestra la actual posición de ROV y pista overlaid en un gráfico, para la orientación y guía del ROV a la ubicación por el científico. El científico, muestra aquí sentado a la derecha cuenta con la exhibición de ciencia (D), que combina las imágenes ROV con datos en tiempo real de posición, profundidad y tiempo. El científico tipo escrito o habla audibles observaciones en la computadora para proporcionar un contexto para los datos, nota los objetos o eventos de interés o designar el inicio o conclusión de un transecto de video (Figura 4B).

Una investigación típica de un sitio abarcará varias inmersiones, como tareas como investigación inicial, siendo la adquisición de imágenes y video transectos gradualmente se completan. Un elemento crítico en estas series de buceo es mostrar cobertura de buceo antes de la búsqueda, por lo que una inmersión sucesiva puede orientarse en una zona antes no visitada. Esto se hace mediante la producción de una parcela de cobertura acumulada de buceo (figura 4C). La trama, que se actualiza después de cada inmersión, se muestra como un mapa de fondo en la pantalla de navegación, proporcionando orientación para la inmersión continua. Muestra las pistas ROV previo con color que se utiliza para indicar profundidad. Análisis de los datos de pista muestra rendimientos la calidad de colocación para proporcionar un margen de error para las mediciones. En este caso, se ha establecido la precisión típica como m 0,54.

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  Figura 3: SBL posicionamiento implementación del sistema en el cabo Evans. Maximizar la distancia entre los transductores del sonar de línea de base (A, B, C) y disponiéndolas en un triángulo equilátero rinde mejor precisión

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  Figura 4A: sala de control SCINI con cuatro pantallas para control ROV (A), vista de cámara principal (B), pantalla de navegación de SBL (C) y anotación de imagen o pantalla (D) de la ciencia

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  Figura 4B: imágenes, posición asociado, tiempo y observación el científico o declaración se combinan en un solo registro

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  Figura 4: Una parcela de cobertura del sitio de SCINI múltiples inmersiones en cabo Armitage. Los puntos coloreados son los rastros de la posición de profundidad codificado del vehículo

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