Trillium Gimbals
Wolf Advanced Technology
Honeywell Aerospace HGuide i700
Czołowi światowi dostawcy

Podwodne systemy śledzenia

Podwodne systemy śledzenia służą do lokalizowania i monitorowania nurków, pojazdów podwodnych typu AUV i ROV, sprzętu podwodnego oraz innych obiektów znajdujących się pod wodą w miejscach, gdzie sygnały GNSS są niedostępne. Wykorzystywane technologie obejmują akustyczne systemy pozycjonowania USBL, SBL i LBL, nadajniki sygnałów akustycznych, systemy GNSS przymocowane do powierzchni, śledzenie optyczne i laserowe oraz metody elektromagnetyczne lub magnetyczne.

W tej kategorii przedstawiono dostawców podwodnych urządzeń śledzących oraz rozwiązań przeznaczonych do nadzoru podwodnego, kontroli infrastruktury, odzyskiwania zasobów oraz skoordynowanych misji autonomicznych.

Przeczytaj Przegląd technologii

Dostawcy podwodnych systemów śledzenia

Forcys
Forcys

Podwodne rozwiązania w zakresie wykrywania, łączności, obrazowania, sterowania i nawigacji dla sił morskich

applied acoustics
applied acoustics

Technologie nawigacji morskiej i podwodnej, pozycjonowania oraz pomiarów dla zastosowań marynarki wojennej i obronnych

Xeos by Satlink
Xeos by Satlink

Morskie i naziemne nadajniki śledzące: śledzenie, monitorowanie i ochrona kluczowych zasobów marynarki wojennej i obrony

Zaprezentuj swoje możliwości

Jeśli projektujesz, budujesz lub dostarczasz Podwodne systemy śledzenia, Załóż profil, aby zaprezentować swoje możliwości i nawiązać kontakt z osobami, które aktywnie poszukują Twoich rozwiązań.

Utwórz profil dostawcy

Przegląd podwodnych systemów śledzenia służących do monitorowania obiektów podmorskich

William Mackenzie

Aktualizacja:

Wprowadzenie do podwodnych systemów śledzenia

Podwodne systemy śledzenia służą do lokalizowania i monitorowania nurków, bezzałogowych pojazdów podwodnych (UUV), zdalnie sterowanych pojazdów podwodnych (ROV), sprzętu podwodnego oraz innych obiektów znajdujących się pod wodą. Ponieważ sygnały nawigacji satelitarnej nie rozchodzą się skutecznie w wodzie morskiej, systemy podwodnego śledzenia zazwyczaj wykorzystują technologie akustyczne, optyczne, elektromagnetyczne, oparte na odniesieniu do powierzchni lub pokładowe technologie inercyjne w celu ustalenia lub oszacowania pozycji i ruchu.

W operacjach obronnych i bezpieczeństwa podwodne śledzenie może wspierać nawigację pojazdów, bezpieczeństwo nurków, nadzór podmorski, monitorowanie infrastruktury oraz skoordynowane misje autonomiczne. Wybór odpowiedniego urządzenia do podwodnego śledzenia zależy od takich czynników, jak zasięg działania, głębokość wody, warunki środowiskowe, wymagana dokładność, częstotliwość aktualizacji, geometria rozmieszczenia oraz integracja z istniejącymi systemami nawigacyjnymi i dowodzenia.

Podwodny system śledzenia firmy Forcys

System podwodnego śledzenia, pozycjonowania i łączności Mini-Ranger 2 USBL firmy Forcys.

Rodzaje podwodnych systemów śledzenia

Systemy śledzenia z ultra-krótką linią bazową (USBL)

Systemy USBL wykorzystują kompaktową matrycę przetworników, zazwyczaj zamontowaną na statku lub rozmieszczoną z platformy powierzchniowej, w celu określenia odległości i azymutu podwodnego transpondera. Podwodne śledzenie w technologii USBL umożliwia pozycjonowanie w czasie rzeczywistym pojazdów zdalnie sterowanych (ROV), autonomicznych pojazdów podwodnych (AUV), nurków oraz rozmieszczonego sprzętu bez konieczności stosowania rozległej sieci przetworników na dnie morskim. Na dokładność pomiarów mogą wpływać wahania prędkości dźwięku, wielodrożność akustyczna, ruch platformy oraz kalibracja przetworników.

Systemy śledzenia o krótkiej linii bazowej (SBL)

Systemy SBL wykorzystują wiele hydrofonów rozmieszczonych na statku powierzchniowym lub innej platformie. Porównując pomiary akustyczne z tych odbiorników, system SBL oblicza pozycję zanurzonego celu. Większa fizyczna odległość bazowa może zapewnić dobrą wydajność pozycjonowania, chociaż na dokładność wpływają geometria instalacji, konfiguracja statku, synchronizacja oraz warunki środowiskowe.

Systemy śledzenia o długiej linii bazowej (LBL)

Systemy LBL tworzą sieć transponderów akustycznych na dnie morskim wokół obszaru operacyjnego. Śledzony pojazd lub podwodny nadajnik-odbiornik mierzy odległości do tych znanych punktów odniesienia w celu obliczenia pozycji. Systemy LBL są szczególnie przydatne tam, gdzie wymagane jest dokładne i powtarzalne pozycjonowanie podwodne niezależne od ciągłej obecności statku na powierzchni, choć sieć punktów odniesienia musi zazwyczaj zostać rozmieszczona i zbadana przed rozpoczęciem operacji.

Systemy śledzenia GPS z przymocowaniem do powierzchni

Sygnały GPS nie działają skutecznie pod wodą. Zamiast tego podwodne systemy śledzenia GPS mogą wykorzystywać wyposażoną w GPS boję powierzchniową połączoną z nurkiem lub obiektem zanurzonym. Boja dostarcza pozycję na powierzchni, natomiast dodatkowe czujniki mogą służyć do oszacowania pozycji pod wodą.

Akustyczne nadajniki sygnałów

Sygnalizatory akustyczne wysyłają charakterystyczne impulsy dźwiękowe, które mogą być wykrywane przez hydrofony lub urządzenia do namierzania kierunku. Te podwodne urządzenia wspomagające śledzenie są zazwyczaj przeznaczone do lokalizowania sprzętu, pojazdów, ładunków lub obiektów przeznaczonych do odzyskania. Podstawowy nadajnik akustyczny może dostarczać informacje dotyczące wykrycia lub azymutu, natomiast określenie odległości lub pozycji bezwzględnej zazwyczaj wymaga zastosowania dodatkowych odbiorników, informacji czasowych lub geometrii pozycjonowania.

Podwodne systemy śledzenia optycznego i laserowego

Kamery optyczne i czujniki laserowe umożliwiają precyzyjne śledzenie ruchu podwodnego na stosunkowo niewielkich odległościach. Mogą być wykorzystywane do sterowania pojazdami z bliskiej odległości, dokowania, manipulacji, inspekcji lub pozycjonowania względnego. Wydajność tych systemów w dużym stopniu zależy od przejrzystości wody, ponieważ cząstki zawieszone w wodzie, rozpraszanie i pochłanianie ograniczają zasięg działania systemów optycznych.

Podwodne elektromagnetyczne i magnetyczne systemy śledzenia

Techniki elektromagnetyczne i magnetyczne umożliwiają wykrywanie lub lokalizowanie odpowiednio wyposażonych celów bez konieczności polegania na propagacji fali akustycznej. Systemy elektromagnetyczne umożliwiają pozycjonowanie względne za pomocą generowanych pól, natomiast czujniki magnetyczne mogą wykrywać źródła magnetyczne lub anomalie. Ich praktyczny zasięg jest zazwyczaj ograniczony przez tłumienie w wodzie morskiej, natężenie pola oraz geometrię czujnika, jednak mogą one okazać się przydatne w specjalistycznym śledzeniu z bliskiej odległości, dokowaniu, wykrywaniu obiektów zakopanych oraz w operacjach, w których metody akustyczne są nieodpowiednie.

Elementy składowe podwodnego systemu śledzenia

Architektura podwodnego akustycznego systemu śledzenia różni się w zależności od metody pozycjonowania, jednak kilka elementów jest powszechnie wbudowanych w instalacje obronne, badawcze oraz systemy bezzałogowe.

Podwodne śledzenie i pozycjonowanie z wykorzystaniem akustyki stosowanej

Wytrzymałe akustyczne nadajniki pozycjonujące do podwodnego śledzenia i pozycjonowania z wykorzystaniem akustyki stosowanej.

  • Transpondery akustyczne i urządzenia odpowiadające: Jednostki podwodne odbierają zapytania lub sygnały wyzwalające z zewnątrz i wysyłają odpowiedzi akustyczne, które umożliwiają urządzeniom śledzącym obliczenie odległości, tożsamości lub pozycji.
  • Nadajniki-odbiorniki i urządzenia zapytujące: Urządzenia te generują, wysyłają, odbierają i przetwarzają sygnały akustyczne wymieniane z podwodnymi urządzeniami śledzącymi.
  • Układ hydrofonów i przetworników: Elementy czujnikowe wykrywają przychodzące sygnały, a w systemach USBL lub SBL pomagają określić kierunek lub względną pozycję śledzonego obiektu.
  • Stacje odniesienia na powierzchni i pod wodą: Znane lub stale mierzone punkty odniesienia ustalają geometrię pozycjonowania, na podstawie której można obliczyć ruch pojazdu, nurka lub obiektu podwodnego.
  • Czujniki referencyjne GNSS i inercyjne: Naziemne systemy GNSS, czujniki kursu, jednostki referencyjne ruchu oraz systemy inercyjne dostarczają informacji o położeniu i orientacji niezbędnych do przekształcenia pomiarów akustycznych w użyteczne współrzędne.
  • Jednostki przetwarzające i oprogramowanie śledzące: Systemy komputerowe łączą pomiary z czujników, stosują korekty kalibracyjne, prędkości dźwięku, ruchu oraz warunków środowiskowych, wyświetlają trasy oraz przekazują informacje o położeniu do systemów misji lub nawigacyjnych.

Wszystkie te elementy łącznie umożliwiają przekształcenie surowych pomiarów akustycznych lub czujnikowych w przydatne dane dotyczące pozycji i ruchu.

Podstawowe zastosowania podwodnych systemów śledzenia

Śledzenie bezzałogowych pojazdów podwodnych

Śledzenie i pozycjonowanie pojazdów AUV zapewnia operatorom orientację co do lokalizacji pojazdu podczas misji, w których bezpośrednia nawigacja satelitarna jest niedostępna. Śledzenie akustyczne może stanowić uzupełnienie pokładowej nawigacji inercyjnej oraz pomiarów dopplerowskiego logu prędkości (DVL), natomiast urządzenie śledzące ROV może zapewniać ciągłe pozycjonowanie w odniesieniu do powierzchni podczas zadań inspekcyjnych, interwencyjnych, przeciwdziałania minom lub rozpoznawczych.

Śledzenie nurków i pływaków

W operacjach nurkowych o charakterze wojskowym i związanych z bezpieczeństwem publicznym można wykorzystywać podwodne urządzenia śledzące do monitorowania poszczególnych nurków lub działań związanych z transportem pływaków. Informacje o położeniu mogą poprawić orientację zespołu na powierzchni, ułatwić koordynację misji oraz wesprzeć procedury ratownicze, gdy personel działa w warunkach ograniczonej widoczności, silnych prądów lub w złożonym środowisku podwodnym.

Śledzenie podwodnych zasobów i ładunków

Monitorowanie zasobów podwodnych może służyć do lokalizowania rozmieszczonych czujników, ładunków, zestawów sprzętowych, celów szkoleniowych lub innych systemów podwodnych. Śledzenie może zapewnić informacje o położeniu podczas rozmieszczania i odzyskiwania lub wspierać długoterminowe monitorowanie, gdy konieczne jest wykrywanie lub rejestrowanie przemieszczania się zasobów podwodnych.

Monitorowanie infrastruktury dna morskiego

Technologie śledzenia podwodnego mogą wspierać inspekcję i monitorowanie kabli, rurociągów, infrastruktury komunikacyjnej, sieci czujników oraz innych instalacji na dnie morskim. Dokładne pozycjonowanie pojazdu pomaga powiązać zebrane dane sonarowe, optyczne lub środowiskowe z konkretnymi lokalizacjami infrastruktury i może poprawić powtarzalność wyników podczas kolejnych misji inspekcyjnych.

Podwodny nadzór i rozpoznanie

Śledzenie podwodne może przyczynić się do zwiększenia świadomości sytuacji w przestrzeni morskiej poprzez wspieranie lokalizacji pojazdów sojuszniczych, rozmieszczonych czujników oraz wykrytych obiektów podwodnych. W zastosowaniach śledzenia podwodnego w ramach zwalczania okrętów podwodnych informacje z czujników akustycznych i systemów śledzenia mogą stanowić jeden z elementów szerszej architektury czujnikowej, łączącej systemy sonarowe, nawigacyjne, łącznościowe oraz systemy dowodzenia.

Nowe technologie urządzeń do śledzenia podwodnego

Postępy w zakresie autonomii, rozproszonego wykrywania i nawigacji sprawiają, że systemy śledzenia podwodnego ewoluują w kierunku architektur bardziej sieciowych i odpornych.

  • Sieciowe śledzenie akustyczne: Rozproszone transpondery, modemy i węzły referencyjne mogą tworzyć sieci śledzenia podwodnego o szerszym zasięgu, obsługujące wiele pojazdów lub stałe strefy operacyjne.
  • Fuzja danych z wielu czujników: Pomiary akustyczne można łączyć z danymi z nawigacji inercyjnej, prędkości dopplerowskiej, głębokości, kursu oraz danymi środowiskowymi w celu uzyskania bardziej niezawodnych oszacowań pozycji w sytuacji, gdy poszczególne czujniki ulegną awarii lub będą tymczasowo niedostępne.
  • Systemy śledzenia o niskich parametrach SWaP: Mniejsza, lżejsza i bardziej energooszczędna elektronika śledząca może zmniejszyć wymagania dotyczące rozmiarów, masy i mocy (SWaP) w przypadku kompaktowych pojazdów AUV, platform jednorazowego użytku, czujników rozproszonych oraz pojazdów o ograniczonej ładowności.
  • Odporna na zakłócenia nawigacja: Śledzenie akustyczne można zintegrować z metodami nawigacji inercyjnej, relatywnej względem terenu, optycznej oraz innymi alternatywnymi metodami nawigacji, aby zmniejszyć zależność od pojedynczego źródła pozycjonowania w środowiskach pozbawionych dostępu do GNSS lub w warunkach zakłóceń.

Rozwiązania te mają również istotne znaczenie dla śledzenia rojów pojazdów AUV, gdzie wiele autonomicznych platform może być zmuszonych do utrzymywania świadomości własnej pozycji oraz względnego położenia innych pojazdów podczas współpracy.