Система акустического позиционирования с длинной базой
Система акустического позиционирования с длинной базой (LBL). [ 1 ] — один из трех широких классов систем подводного акустического позиционирования , которые используются для отслеживания подводных аппаратов и водолазов. Два других класса — это системы со сверхкороткой базовой линией (USBL) и системы с короткой базовой линией (SBL). Системы LBL уникальны тем, что в качестве ориентиров для навигации они используют сети базовых транспондеров, установленных на морском дне. Обычно они размещаются по периметру рабочей площадки. Метод LBL обеспечивает очень высокую точность позиционирования и стабильность положения независимо от глубины воды. Обычно оно 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 систем позиционирования (SBL, USBL) недостаточна.
Эксплуатация и производительность
[ редактировать ]
Системы с длинной базовой линией определяют положение транспортного средства или водолаза путем акустического измерения расстояния от запросчика транспортного средства или водолаза до трех или более развернутых на морском дне базовых транспондеров. 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 на дайвере запросчик (A) отправляет сигнал, который принимается базовыми транспондерами (B, C, D). Транспондеры отвечают, и ответы снова принимаются дайверской станцией (А). Измерения времени прохождения сигнала теперь позволяют определить 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, например широту/долготу или UTM, если сначала установить географическое положение базовых станций.
Системы с длинной базовой линией получили свое название из-за того, что расстояние между транспондерами базовой линии велико или аналогично расстоянию между дайвером или транспортным средством и транспондерами. [ 3 ] То есть базовые транспондеры обычно устанавливаются в углах места подводных работ, на котором работает транспортное средство или водолаз. Этот метод обеспечивает идеальную геометрию для позиционирования, при которой любая заданная ошибка в измерениях акустической дальности приводит только к эквивалентной ошибке позиционирования. [ 4 ] Это можно сравнить с системами SBL и USBL с более короткими базовыми линиями, где помехи дальности заданной величины могут привести к гораздо большим ошибкам определения местоположения. Кроме того, установка транспондеров базовой линии на морском дне исключает необходимость преобразования между системами отсчета, как в случае с системами позиционирования USBL или SBL, установленными 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 позиционирования превышает возможности систем USBL и SBL.
История
[ редактировать ]Поиск и осмотр затерянной атомной подводной лодки USS Thresher океанографическим судном USNS Mizar в 1963 году часто считают источником создания современных подводных акустических навигационных систем. [ 7 ] Mizar в основном использовал систему с короткой базой (SBL) для отслеживания батискафа Триест 1 . Однако в его возможности также входили донные транспондеры, которые в сочетании с ранними навигационными спутниками поддерживали определение местоположения с точностью около 300 футов, что в то время считалось выдающимся. [ 8 ]
Примеры
[ редактировать ]
К середине 1960-х годов, а возможно, и раньше, Советы разрабатывали подводные навигационные системы, включая донные транспондеры, позволяющие атомным подводным лодкам действовать точно, оставаясь под водой. [ 9 ] Помимо навигации по каньонам и другим сложным подводным местам, существовала также необходимость определения местоположения подводной лодки перед запуском ядерной ракеты (МБР). В 1981 году акустическое позиционирование было предложено как часть ракетной системы MX вооруженных сил США . [ 10 ] Была предусмотрена сеть из 150 скрытых транспондерных полей. Подводные лодки обычно управляются инерциальными навигационными системами, но эти системы счисления создают дрейф положения, который необходимо корректировать путем периодического определения местоположения с помощью системы GNSS. Если противник выведет из строя спутники GNSS, подводная лодка сможет положиться на скрытую сеть транспондеров, чтобы определить свое положение и запрограммировать собственную инерциальную навигационную систему ракеты на запуск.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Системы подводного акустического позиционирования, Глава 4, PH Milne, 1983, ISBN 0-87201-012-0
- ^ Руководство по дайвингу NOAA, издание 4, Подводная навигация, раздел 10.2., ISBN 0-941332-70-5 , ISBN 978-0-941332-70-5
- ^ Справочник по акустике, Малкольм Дж. Крокер, 1998, ISBN 0-471-25293-X , 9780471252931, стр. 462
- ^ Руководство по ROV, Роберт Д. Крист и Роберт Л. Вернли-старший, раздел 4.2.8. Возможности и ограничения акустического позиционирования, ISBN 978-0-7506-8148-3
- ^ Руководство по ROV, раздел 4.2.6.4 Длинная базовая линия (LBL)
- ^ Подводное позиционирование LBL, журнал Hydro International, январь/февраль 2008 г., том 12, номер 1
- ^ Милн, Глава 2
- ^ Вселенная внизу, стр. 77, Уильям Дж. Броуд и Дмитрий Шидловски, 1998, ISBN 0-684-83852-4 , ISBN 978-0-684-83852-6
- ^ История российской подводной акустики, стр. 722. Олег А. Годин, Дэвид Р. Палмер, 2008, ISBN 981-256-825-5 , ISBN 978-981-256-825-0
- ^ MX Missile Basing, страницы 173-175, 1981, ISBN 1-4289-2450-7 , ISBN 978-1-4289-2450-5
