Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Рисунок 1: Метод работы системы акустического позиционирования с длинной базой (LBL)

Система акустического позиционирования с длинной базой (LBL) [1] является одним из трех широких классов систем акустического позиционирования под водой , которые используются для отслеживания подводных транспортных средств и водолазов. Два других класса - это системы с ультракороткой базой (USBL) и системы с короткой базой (SBL). Системы LBL уникальны тем, что в них используются сети базовых транспондеров, установленных на морском дне, в качестве ориентиров для навигации. Обычно они размещаются по периметру рабочего места. Метод LBL обеспечивает очень высокую точность позиционирования и стабильность положения, не зависящую от глубины воды. Как правило, он лучше 1 метра и может достигать точности в несколько сантиметров. [2] Системы LBL обычно используются для точных подводных съемок, когда точность или стабильность положения судовых (SBL, USBL) систем позиционирования недостаточны.

Работа и производительность [ править ]

Рисунок 2: Команда дайверов (Envirotech Diving) с их акустической системой подводного позиционирования AquaMap LBL, включающей три базовых транспондера (B) и водолазные станции (A), установленные на скутерах. Базовые станции сначала развертываются в углах рабочего места. Затем их относительное положение точно измеряется с помощью автоматической акустической самооценки системы AquaMap. Для операций с географической привязкой базовые позиции измеряются с помощью дифференциального GPS или оборудования лазерного позиционирования (тахеометра). Во время погружения водолазная станция опрашивает базовые станции для измерения расстояний, которые затем преобразуются в положения.

Системы с длинной базовой линией определяют положение транспортного средства или водолаза путем акустического измерения расстояния от транспортного средства или водолазного запросчика до трех или более базовых ретрансляторов, развернутых на морском дне. Эти измерения дальности, которые часто дополняются данными о глубине от датчиков давления на устройствах, затем используются для триангуляции положения транспортного средства или дайвера. На рисунке 1 установленный водолазом запросчик (A) посылает сигнал, который принимается базовыми транспондерами (B, C, D). Ответят транспондеры, и ответы снова принимает водолазная станция (A). Измерения времени прохождения сигнала теперь позволяют определять расстояния AB, AC и AD, которые используются для вычисления положения дайвера с помощью алгоритмов триангуляции или поиска положения. Полученные положения относятся к расположению датчиков базовой линии.Их можно легко преобразовать в систему координат с географической привязкой, такую ​​как широта / долгота или UTM, если сначала установлены географические положения базовых станций.

Системы с длинной базовой линией получили свое название из-за того, что расстояние между базовыми транспондерами велико или похоже на расстояние между водолазом или транспортным средством и транспондерами. [3] То есть базовые транспондеры обычно устанавливаются в углах места подводных работ, в пределах которого работает транспортное средство или водолаз. Этот метод дает идеальную геометрию для позиционирования, в которой любая заданная ошибка в измерениях акустического диапазона дает только приблизительно эквивалентную ошибку местоположения. [4] Это можно сравнить с системами SBL и USBL с более короткими базовыми линиями, где отклонения от диапазона заданной величины могут привести к гораздо большим ошибкам определения местоположения. Кроме того, установка базовых транспондеров на морском дне устраняет необходимость преобразования между опорными кадрами, как в случае систем позиционирования USBL или SBL, установленных на движущихся судах. [5] Наконец, установка на морском дне делает точность позиционирования независимой от глубины воды. [6] По этим причинам системы LBL обычно применяются для задач, где требуемый стандарт точности или надежности определения местоположения превышает возможности систем USBL и SBL.

История [ править ]

Поиск и осмотр потерянной атомной подводной лодки USS Thresher океанографическим судном ВМС США USNS Mizar в 1963 году часто считается источником современных подводных акустических навигационных систем. [7] Mizar в основном использовал систему коротких базовых линий (SBL) для отслеживания батискафа Trieste 1 . Тем не менее, его возможности также включали транспондеры морского дна, которые в сочетании с ранними навигационными спутниками обеспечивали удержание станции с точностью около 300 футов, что в то время считалось замечательной. [8]

Примеры [ править ]

Рисунок 3: Точное определение местоположения атомных подводных лодок до запуска ракет было одним из первых применений систем акустического позиционирования с длинной базой. Скрытые сети ретрансляторов морского дна могут выжить и обеспечить возможность точной навигации даже после выхода из строя спутников GPS.

К середине 1960-х и, возможно, раньше, Советы разрабатывали системы подводной навигации, включая транспондеры на морском дне, чтобы атомные подводные лодки могли точно работать, оставаясь под водой. [9] Помимо навигации по каньонам и другой сложной подводной местности, также было необходимо установить местоположение подводной лодки до запуска ядерной ракеты (МБР). В 1981 году акустическое позиционирование было предложено как часть американской ракетной системы MX . [10] Была предусмотрена сеть из 150 скрытых транспондеров. Подводные лодки обычно управляются инерциальными навигационными системами, но эти системы точного счисления развивают дрейф местоположения, который необходимо корректировать с помощью случайных определений местоположения от системы GNSS. Если противник выведет из строя спутники GNSS, подводная лодка могла бы полагаться на скрытую сеть ретрансляторов, чтобы определить свое местоположение и запрограммировать собственную инерциальную навигационную систему ракеты для запуска.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Подводные акустические системы позиционирования, глава 4, PH Milne, 1983, ISBN  0-87201-012-0
  2. ^ NOAA Diving Manual, Edition 4, Underwater Navigation, Section 10.2., ISBN 0-941332-70-5 , ISBN 978-0-941332-70-5.  
  3. ^ Справочник по акустике, Малкольм Дж. Крокер 1998, ISBN 0-471-25293-X , 9780471252931, стр. 462 
  4. ^ Руководство ROV, Роберт Д. Крист и Роберт Л. Вернли-старший, Раздел 4.2.8. Возможности и ограничения акустического позиционирования, ISBN 978-0-7506-8148-3 
  5. ^ Руководство ROV, раздел 4.2.6.4 Длинная база (LBL)
  6. ^ LBL Подводные позиционирования, Hydro International Magazine, январь / февраль 2008, том 12, выпуск 1
  7. ↑ Милн, Глава 2
  8. ^ Вселенная ниже, страница 77, Уильям Дж. Брод и Димитрий Шидловски 1998, ISBN 0-684-83852-4 , ISBN 978-0-684-83852-6  
  9. ^ История русской подводной акустики, стр. 722. Олег А. Годин, Дэвид Р. Палмер, 2008, ISBN 981-256-825-5 , ISBN 978-981-256-825-0  
  10. ^ MX Missile Basing, страницы 173-175, 1981, ISBN 1-4289-2450-7 , ISBN 978-1-4289-2450-5