I sistemi di posizionamento USBL forniscono tracciamento e posizionamento acustici per veicoli subacquei, sommozzatori, sensori e altre risorse sottomarine che operano al di fuori della copertura GNSS. Questi sistemi utilizzano un array compatto di trasduttori per determinare la distanza e la direzione del bersaglio; i dati relativi alla navigazione in superficie, alla rotta, all’assetto e al movimento consentono di ottenere posizioni subacquee georeferenziate.
Questa pagina presenta i fornitori di sistemi di posizionamento USBL destinati al tracciamento di AUV e ROV, alle contromisure antimine, alla supervisione dei subacquei, al dispiegamento di attrezzature sottomarine e ai campi di addestramento strumentati.
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Soluzioni di rilevamento, comunicazione, imaging, controllo e navigazione sottomarine per le forze navali
Tecnologie di navigazione, posizionamento e rilevamento marittimo e sottomarino per applicazioni navali e di difesa
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I sistemi di posizionamento a linea di base ultracorta (USBL) consentono il tracciamento e il posizionamento acustico di veicoli subacquei, sommozzatori, sensori e altre risorse sottomarine. Un sistema di posizionamento acustico USBL convenzionale misura tipicamente la distanza obliqua in base al tempo di percorrenza del suono e la direzione in base alle differenze di fase o di tempo tra elementi trasduttori ravvicinati, consentendo agli operatori di determinare la posizione di un bersaglio rispetto a un ricetrasmettitore montato in superficie e alla nave madre. Le configurazioni USBL invertite possono invece collocare l’array ricevente sulla piattaforma sottomarina.
Per le operazioni di difesa e navali, il posizionamento USBL offre un modo pratico per mantenere la consapevolezza delle risorse operative in aree in cui i segnali del Sistema Globale di Navigazione via Satellite (GNSS) non riescono a penetrare. I moderni sistemi USBL possono combinare le misurazioni acustiche con i dati GNSS, di rotta, assetto e movimento per generare posizioni subacquee georeferenziate. Un sistema di posizionamento USBL può supportare veicoli telecomandati (ROV), veicoli subacquei autonomi (AUV), sommozzatori, apparecchiature di rilevamento, bersagli di addestramento e sistemi dispiegabili sul fondale marino.
Sistemi Easytrak a linea di base ultra corta (USBL), tracciamento USBL, da Applied Acoustics
Le missioni di contromisure antimine possono avvalersi del tracciamento USBL per monitorare veicoli subacquei senza equipaggio (UUV), ROV, sistemi trainati e altre risorse subacquee coinvolte in attività di rilevamento, classificazione, identificazione e smaltimento. Un posizionamento relativo accurato aiuta gli operatori a correlare le posizioni dei veicoli o dei sensori con le caratteristiche del fondale marino mappate, mantenendo al contempo la consapevolezza operativa.
I sistemi di rilevamento USBL possono fornire riferimenti di posizione per sensori e veicoli sottomarini impegnati in attività idrografiche, batimetriche e di ispezione delle infrastrutture. Sono particolarmente utili per il posizionamento di un ROV o di un AUV in prossimità di porti, condotte, cavi, ancoraggi e altre infrastrutture sottomarine, laddove le posizioni in superficie ricavate dal GNSS debbano essere trasferite acusticamente a un mezzo sommerso.
Un sistema di tracciamento USBL è in grado di localizzare veicoli subacquei e sommozzatori attrezzati rispetto a una nave di superficie o a un veicolo di superficie senza equipaggio (USV). Le configurazioni USBL per ROV e AUV sono comunemente utilizzate per mantenere la consapevolezza della posizione durante le missioni sottomarine, mentre il tracciamento USBL dei subacquei può supportare la supervisione, il coordinamento e il recupero durante le operazioni di immersione militare e di ingegneria subacquea.
Le forze navali possono utilizzare il posizionamento USBL per guidare il dispiegamento, il riposizionamento, l’ispezione e il recupero delle attrezzature sul fondale marino. Un radiofaro o un transponder USBL fissato a un carico utile consente di monitorarne la posizione durante la calata e dopo il dispiegamento, aiutando gli equipaggi a collocare sensori, apparecchiature di comunicazione, dispositivi di addestramento e altre risorse sottomarine in posizioni designate.
I sistemi di posizionamento subacqueo USBL possono supportare poligoni strumentati e aree di addestramento tracciando le risorse subacquee coinvolte. La tecnologia è in grado di fornire un riferimento spaziale comune per veicoli, bersagli e altri oggetti strumentati, favorendo la ricostruzione della missione e la valutazione dei movimenti subacquei.
Un sistema USBL completo combina hardware acustico con sensori di navigazione di superficie e software di elaborazione. La configurazione dipende dalla portata richiesta, dalla piattaforma, dall’ambiente e dalla precisione di posizionamento.
Ranger 2 USBL di Forcys
Ricetrasmettitore di superficie o montato su imbarcazione: il ricetrasmettitore USBL contiene l’array di trasduttori acustici utilizzato per trasmettere e ricevere segnali e determinare la direzione del bersaglio; le opzioni di installazione includono il montaggio sullo scafo e il dispiegamento da un’asta USBL.
Insieme, questi elementi consentono a un sistema a linea di base ultracorta di trasformare le misurazioni acustiche di distanza e direzione in informazioni utili per la navigazione e il tracciamento.
Nel confronto tra USBL e LBL, la differenza più significativa risiede nella geometria della linea di base acustica. Il sistema LBL utilizza normalmente più transponder distribuiti sul fondale marino, creando linee di base lunghe a partire dalle quali un veicolo sottomarino può determinare la propria posizione. È in grado di fornire un posizionamento altamente ripetibile all’interno di una rete rilevata, ma richiede l’installazione, il rilevamento e la gestione dei transponder sul fondale marino.
Un sistema di posizionamento acustico a linea di base corta (SBL) utilizza diversi idrofoni o trasduttori distribuiti su un’imbarcazione o una struttura. Questa separazione fisica crea una linea di base di misurazione più lunga rispetto agli elementi ravvicinati all’interno di un trasduttore USBL. L’SBL è in grado di fornire un posizionamento relativo efficace, ma la sua installazione richiede generalmente più spazio e un maggiore cablaggio sulla piattaforma ospitante.
Un sistema INS stima il movimento e la posizione utilizzando sensori inerziali senza richiedere un contatto acustico continuo con una piattaforma di superficie. Il suo errore di posizione può accumularsi nel tempo, pertanto i dati di navigazione USBL possono essere utilizzati come aggiornamento esterno della posizione. La combinazione di misurazioni inerziali e acustiche USBL può migliorare la continuità della navigazione durante il tracciamento acustico intermittente.
Un log di velocità Doppler (DVL) misura la velocità del veicolo rispetto al fondale marino, o in alcune configurazioni rispetto alla colonna d’acqua, utilizzando misurazioni acustiche Doppler. È comunemente integrato con un INS per la navigazione subacquea. Il posizionamento USBL fornisce un’osservazione separata della posizione, riferita all’imbarcazione o georeferenziata, a seconda della soluzione di navigazione di superficie, che può contribuire a limitare l’errore di navigazione accumulato.
I sensori di profondità basati sulla pressione forniscono informazioni accurate sulla posizione verticale, ma non determinano in modo indipendente la posizione orizzontale. Se integrati con il posizionamento acustico USBL, le misurazioni di profondità possono integrare i dati acustici relativi alla distanza e alla direzione e contribuire a una stima più completa della posizione di un veicolo o di un asset sottomarino.
I modem acustici servono principalmente a scambiare dati attraverso l’acqua piuttosto che a fornire una soluzione di posizionamento completa. Tuttavia, le funzioni di comunicazione e posizionamento possono essere integrate all’interno di architetture sottomarine compatibili. I collegamenti di comunicazione USBL con funzionalità modem integrate possono quindi supportare lo scambio di dati relativi a comandi, telemetria, segnalazione dello stato o navigazione, oltre al tracciamento acustico, qualora l’apparecchiatura sia progettata per tali funzioni.
Gli standard relativi a un sistema di posizionamento USBL dipendono dalla piattaforma, dalla missione, dal programma di approvvigionamento e dall’ambiente di installazione. Non tutti gli standard si applicano a ogni sistema USBL; pertanto, i requisiti di qualificazione devono essere stabiliti in base al profilo operativo previsto.
La qualificazione dovrebbe pertanto essere considerata come un requisito a livello di piattaforma e di programma, piuttosto che essere data per scontata sulla base delle capacità di base del sistema acustico USBL.
La scelta di un sistema di posizionamento acustico a base ultra-corta richiede l’adeguamento delle sue prestazioni acustiche, dei requisiti di installazione e delle interfacce di navigazione alla missione, piuttosto che considerare isolatamente la portata o la precisione nominale.
Un sistema di posizionamento USBL ben integrato dovrebbe essere selezionato, in ultima analisi, come parte di un’architettura di navigazione più ampia, tenendo conto nel loro insieme delle prestazioni acustiche, dei sensori della piattaforma ospitante, della calibrazione, delle condizioni ambientali e dei requisiti della missione.
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