Lieferanten: Unterwasser-Positionsbestimmung

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Unterwasser-Sensoren, Kommunikations-, Bildgebungs-, Steuerungs- und Navigationslösungen für Seestreitkräfte

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Marine- und Unterwassernavigation, Positionierungs- und Vermessungstechnologien für Marine- und Verteidigungsanwendungen

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Unterwasser-Ortungssysteme für die militärische Navigation und die Verfolgung von Objekten

Summer James

Aktualisiert:

Unterwasser-Ortungssysteme liefern zuverlässige und präzise Standortdaten zur Unterstützung der militärischen Navigation und zur Verfolgung kritischer Unterwasserressourcen. In Einsatzgebieten, in denen GPS nicht verfügbar ist, bieten diese Systeme das erforderliche Lagebewusstsein für die Steuerung von Unterwasserfahrzeugen, die Überwachung von Ressourcen und die Durchführung von Missionen in komplexen oder umkämpften maritimen Gebieten.

[Bildunterschrift id=“attachment_92643″ align=“alignright“ width=“300″]USBL für die Unterwasserortung von Applied Acoustics Easytrak-Systeme mit ultrakurzer Basislinie von Applied Acoustics.[/caption]

Technologien wie die akustische Ortung mit ultrakurzer Basislinie (USBL), Trägheitsnavigationssysteme (INS) und Doppler-basierte Systeme werden in militärische und kommerzielle Plattformen integriert, um eine konsistente Navigation und eine dauerhafte Sichtbarkeit der Objekte zu ermöglichen. Diese Systeme sind nicht nur für die Steuerung von Fahrzeugen von entscheidender Bedeutung, sondern auch für die Verwaltung verteilter Ausrüstung und Ressourcen über den Meeresboden und die Wassersäule hinweg.

Anwendungen in den Bereichen Navigation und Objektverfolgung

Unterwasser-Positionierungssysteme erfüllen in militärischen und verteidigungstechnischen Umgebungen eine doppelte Funktion:

  • Militärische Navigation: Ermöglicht die strategische Routenführung für U-Boote, autonome Unterwasserfahrzeuge (AUVs) sowie ferngesteuerte Fahrzeuge (ROVs) unter Verwendung hybrider Navigationssysteme, die akustische, inertiale und Doppler-Daten kombinieren.
  • Asset-Tracking: Gewährleistet die Echtzeitüberwachung mobiler und stationärer Unterwasser-Assets, einschließlich eingesetzter Sensoren, Taucherteams, Inspektionsplattformen und kritischer Unterwasserinfrastruktur.
  • Koordination von Unterwasseroperationen: Ermöglicht es Betreibern, mehrere gleichzeitig operierende Fahrzeuge und Werkzeuge zu verfolgen, unterstützt die Synchronisation von Einsätzen und minimiert räumliche Konflikte.
  • Such- und Bergungseinsätze: Unterstützt die präzise Ortung und Bergung von Unterwassermunition, Blackboxen oder sensiblen Materialien in Szenarien nach Zwischenfällen.
  • Infrastruktursicherheit und -überwachung: Verfolgt Inspektions- und Wartungsausrüstung entlang von Pipelines, Kabeln und Offshore-Anlagen, um die Kontinuität des Betriebs und die physische Unversehrtheit der Anlagen zu gewährleisten.

Technologien für die Unterwasserortung und -verfolgung

Systeme kombinieren in der Regel mehrere Technologien, um sowohl die Navigations- als auch die Verfolgungsfunktionen zu optimieren:

  • Ultra-Short Baseline (USBL): Trianguliert die Position von verfolgten Objekten mithilfe akustischer Signale. Gängig für die ROV-/AUV-Verfolgung und die Überwachung von Tauchern.
  • Short und Long Baseline (SBL, LBL): Nutzt Arrays von Transpondern am Meeresboden für präzise Positionsbestimmung über große Gebiete. Ideal für die Verfolgung statischer Anlagen und den Einsatz in der Tiefsee.
  • Trägheitsnavigationssysteme (INS): Liefern driftanfällige, aber hochfrequente Navigationsaktualisierungen, ergänzt durch externe Korrekturen von DVL oder akustischen Positionsbestimmungen.
  • Doppler-Geschwindigkeitslogs (DVL): Erfassen die Geschwindigkeit relativ zum Meeresboden, was für die Positionsschätzung auf beweglichen Plattformen entscheidend ist.
  • Transponder und Ortungsbaken: Feste oder mobile Geräte, die identifizierbare Signale aussenden, um die Positionen von Objekten zu markieren oder die Fahrzeugnavigation zu leiten.
  • Akustische Modems: Senden und empfangen Ortungsdaten in Echtzeit und unterstützen die bidirektionale Kommunikation mit untergetauchten Objekten.

Integration von Navigation und Ortung

Akustischer Ortungstransponder von Advanced Navigation

Subsonus Tag von Advanced Navigation.

Moderne Systeme führen Daten aus mehreren Sensoren zusammen, um eine genaue Navigation und eine zuverlässige Asset-Verfolgung zu ermöglichen. Dazu gehören Eingaben von:

  • Hydrofone und Wandler: Empfangen und wandeln akustische Signale zur Entfernungs- und Peilungsschätzung um.
  • IMUs und Gyroskope: Liefern Orientierungs- und Bewegungsdaten.
  • Drucksensoren: Liefern Informationen zur Tiefe und vertikalen Positionierung.
  • Kalman-Filter und Datenfusionsalgorithmen: Kombinieren Eingaben, um Unsicherheiten zu reduzieren und Sensordrift auszugleichen.

Durch die Integration von Navigation und Ortung in ein einziges Lagebild können Einsatzleiter eine hochpräzise Übersicht sowohl über Fahrzeuge als auch über den eingesetzten Ausrüstungsbestand aufrechterhalten.

Vergleich der Systemfunktionen

Funktion Beste Technologien Wichtige Fähigkeiten Anwendungsfall
Navigation INS, DVL, USBL Positionsschätzung, Kurs, Tiefe AUV-Steuerung, ROV-Kontrolle
Asset-Tracking USBL, LBL, Beacons Echtzeit-Standortüberwachung Infrastrukturinspektionen, Taucherortung
Hybridbetrieb INS + USBL + DVL Nahtlose Navigation und Ortung Koordinierte Einsätze mit mehreren Objekten

 

Standards für den Einsatz im Verteidigungsbereich und unter Wasser

Um die Interoperabilität und Robustheit des Systems zu gewährleisten, entsprechen Unterwasser-Positionierungstechnologien etablierten Standards:

  • MIL-STD-810: Umweltbeständigkeitstests für Komponenten in Verteidigungsqualität.
  • STANAG 4586: NATO-Interoperabilitätsrahmen für UUV-Systeme.
  • NMEA 0183/2000: Kommunikationsprotokolle für den Austausch von Navigationsdaten.
  • ISO 13628: Normen für Unterwasser-Fördersysteme und die Kompatibilität ferngesteuerter Werkzeuge.

Ortung von Objekten in anspruchsvollen Umgebungen

Die Echtzeit-Ortung von Unterwasserobjekten birgt Herausforderungen hinsichtlich Signalausbreitung, Mehrwegeeffekten und Umgebungsrauschen. Zu den Lösungen gehören:

  • Akustische Baken mit eindeutigen IDs: Gewährleisten die Unterscheidung zwischen den orteten Objekten.
  • Richtungsabhängige Wandler und Antennen: Verbessern die Winkelauflösung und reduzieren Übersprechen.
  • Niederfrequenzsignale: Erhöhen die Signalreichweite in trüben oder tiefen Gewässern.
  • KI-basierte Signalverarbeitung: Hilft bei der Unterscheidung zwischen legitimen Signalen und Rauschen in stark frequentierten Bereichen.

Einsatz in strategischen und taktischen Missionen

Unterwasser-Ortungssysteme, die Navigation und Objektverfolgung kombinieren, werden in verschiedenen missionskritischen Bereichen eingesetzt:

  • Marine-Logistik und Wartung: Verfolgung von Versorgungsmodulen und Wartungsdrohnen während Unterwassereinsätzen.
  • Sprengstoffbeseitigung (EOD): Aufrechterhaltung der Sichtbarkeit von Taucherteams und EOD-Werkzeugen bei Minenabwehrmissionen.
  • Koordination mehrerer Einsatzmittel: Verfolgen Sie Schwärme von AUVs oder ROVs, die synchronisierte Kartierungs-, Überwachungs- oder Reparaturvorgänge durchführen.
  • Verdeckte Überwachung: Verfolgen Sie passive Unterwassersensoren und Überwachungsmittel, ohne dass diese an der Oberfläche sichtbar sind.
  • Schnelle Bergungsvorgänge: Ermöglichen Sie die schnelle Lokalisierung und Bergung von hochwertigen Gegenständen, die auf See verloren gegangen sind.

Komponentenübersicht für Navigations- und Ortungssysteme

Zu den wichtigsten Systemkomponenten gehören:

  • Hydrophone: Empfangen akustische Signale von Transpondern.
  • Transponder/Baken: Markieren die Position von Objekten oder dienen als Navigationshilfen.
  • Signalprozessoren: Berechnen Positionsschätzungen aus eingehenden Daten.
  • IMUs: Liefern Trägheitsmessungen für die Bewegungsverfolgung.
  • Kompassmodule und Kreiselkompasse: Liefern Orientierungsdaten zur Unterstützung der Navigation.
  • Akustikmodems: Leiten Verfolgungsdaten zwischen untergetauchten Objekten und Kontrollzentren weiter.

Betriebliche Überlegungen

Der erfolgreiche Einsatz von Unterwasser-Positionierungssystemen hängt ab von:

  • Einsatztiefe und -dauer: Tiefere und längere Einsätze erfordern robustere und energieeffizientere Systeme.
  • Mobilität der Objekte: Die Anforderungen an die Verfolgung unterscheiden sich bei mobilen AUVs im Vergleich zu statischer Infrastruktur.
  • Umweltfaktoren: Temperatur, Salzgehalt und Bathymetrie beeinflussen die Signalqualität.
  • Anforderungen an die Tarnung: Bei sensiblen Einsätzen müssen die Systeme ein Gleichgewicht zwischen Signalstärke und Erkennbarkeit herstellen.