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Sistemas de localização de mergulhadores

Os sistemas de localização de mergulhadores proporcionam às equipas de superfície uma perceção da localização do pessoal que opera debaixo de água, nos casos em que o posicionamento direto por GNSS não está disponível. Estes sistemas podem utilizar posicionamento acústico USBL, SBL ou LBL, sensores de navegação transportados pelos mergulhadores, balizas acústicas e dados GNSS referenciados à superfície para determinar e atualizar a localização dos mergulhadores.

Esta categoria inclui fornecedores de sistemas de localização de mergulhadores, que apoiam o mergulho de combate, a segurança portuária, a neutralização de engenhos explosivos (EOD) e a contramedida contra minas (MCM), a inspeção subaquática, a vigilância e as operações de busca e salvamento.

Leia o Visão geral da tecnologia

Fornecedores de sistemas de localização de mergulhadores

Forcys
Forcys

Soluções submarinas de deteção, comunicações, imagem, controlo e navegação para forças navais

applied acoustics
applied acoustics

Tecnologias de navegação, posicionamento e levantamento marítimo e submarino para aplicações navais e de defesa

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Visão geral dos sistemas de localização de mergulhadores para operações militares

William Mackenzie

Atualizado:

Introdução aos sistemas de localização de mergulhadores

Os sistemas de localização de mergulhadores proporcionam às equipas à superfície uma perceção da localização do pessoal que opera abaixo da linha de água, onde os sinais GNSS não podem ser recebidos diretamente. Um sistema subaquático de localização de mergulhadores pode utilizar telemetria acústica, pontos de referência fixos, dados de posicionamento à superfície ou sensores de navegação transportados pelos mergulhadores para determinar e atualizar a localização de um mergulhador.

Para organizações de defesa, segurança e segurança pública, o rastreio de mergulhadores apoia a coordenação de missões, a navegação, as operações de busca e a segurança do pessoal. Os sistemas variam desde simples balizas localizadoras de mergulhadores até sistemas de posicionamento subaquático de mergulhadores em rede, integrados com equipamento de comunicações e de planeamento de missões. A abordagem adequada depende de fatores como precisão, alcance, frequência de atualização, tempo de implantação, profundidade, número de mergulhadores e condições acústicas locais.

Transponder para mergulhadores destinado ao rastreio subaquático, da Forcys

Transponder Nano USBL da Forcys

Tipos de sistemas de localização de mergulhadores

Sistemas de localização de base ultra-curta (USBL)

Os sistemas USBL determinam a posição de um alvo subaquático utilizando um conjunto compacto de transceptores acústicos montado numa embarcação ou numa plataforma de superfície. Um transponder de mergulhador responde a interrogações acústicas, permitindo que o sistema calcule a distância e a direção. Quando combinado com dados de GNSS, rumo e movimento da plataforma, o rastreio de mergulhadores por USBL pode fornecer posições com referência geográfica. É particularmente útil para operações móveis, uma vez que não requer uma rede de estações de referência no fundo do mar.

Sistemas de localização de linha de base curta (SBL)

Os sistemas de base curta utilizam vários recetores ou transdutores acústicos distribuídos por uma embarcação, estrutura ou instalação temporária. A posição do mergulhador é calculada a partir das distâncias ou das diferenças na chegada do sinal entre o transpondedor de localização do mergulhador e os pontos de referência. O posicionamento preciso depende da geometria conhecida da matriz e, em plataformas móveis, da compensação da posição e do movimento da embarcação. Os sistemas SBL requerem menos infraestruturas subaquáticas do que as instalações de linha de base longa.

Sistemas de localização de linha de base longa (LBL)

Os sistemas de linha de base longa utilizam transponders acústicos posicionados em torno de uma área operacional, frequentemente no leito marinho. Uma unidade transportada pelo mergulhador ou um sistema de superfície mede as distâncias até vários pontos de referência conhecidos para calcular a posição. Uma vez que a rede de referência é independente do movimento da embarcação à superfície, o LBL é particularmente adequado para o posicionamento repetível em torno de infraestruturas submarinas, áreas de levantamento e zonas de missão definidas. A instalação e a calibração requerem, geralmente, mais preparação do que o USBL.

Rastreio por balizas acústicas

Os emissores e balizas acústicos proporcionam uma forma mais simples de localizar mergulhadores ou equipamento debaixo de água. Uma baliza localizadora de mergulhadores transmite um sinal acústico identificável que pode ser detetado através de hidrofones, recetores direcionais ou equipamento de localização compatível. Dependendo do recetor, o sistema pode fornecer a direção, a distância ou uma posição calculada. Um localizador acústico de mergulhadores pode servir como auxílio principal de localização ou como dispositivo de localização de emergência, caso o sistema de localização principal fique indisponível.

Sistema de posicionamento de mergulhadores subaquáticos por acústica aplicada

Sinalizadores acústicos de posicionamento robustos da Applied Acoustics

Sistemas de navegação e localização portáteis para mergulhadores

Um sistema de navegação para mergulhadores pode combinar rumo, profundidade, deteção inercial, medições de velocidade por efeito Doppler, posicionamento acústico e pontos de referência da missão num dispositivo portátil ou usado pelo mergulhador. Estes sistemas podem permitir a navegação independente, ao mesmo tempo que comunicam a posição a uma equipa à superfície. A navegação por estimativa, baseada em sensores inerciais e no efeito Doppler, permite manter a navegação entre pontos de referência externos, embora o erro acumulado possa exigir correções periódicas. Alguns sistemas integram navegação, comunicações e informações da missão numa interface comum para o mergulhador.

Sistemas de localização de superfície com referência GPS

O GNSS não consegue fornecer uma determinação direta da posição de um mergulhador submerso, mas as coordenadas à superfície podem servir de referência geográfica para o rastreio subaquático. Um sistema de rastreio de mergulhadores pode combinar dados do GNSS provenientes de uma embarcação ou de uma bóia à superfície com medições acústicas para determinar a posição do mergulhador.

Outros sistemas utilizam um flutuador à superfície ligado ao mergulhador. Neste caso, o GNSS identifica diretamente o flutuador e poderá apenas estimar a posição do mergulhador, a menos que sejam considerados fatores como o comprimento da amarra, a profundidade, a corrente e a geometria relativa.

Aplicações militares dos sistemas de localização de mergulhadores

Apoio a mergulhadores de combate e operações especiais

Os sistemas de localização acústica de mergulhadores podem ajudar o pessoal de apoio a monitorizar mergulhadores de combate que operam em locais onde erros de navegação ou a perda de consciência da equipa possam afetar uma missão. A integração com sistemas de comunicações e ecrãs de missão pode apoiar a coordenação, o planeamento de extração e a monitorização de áreas operacionais designadas. Os sistemas também podem ser configurados para limitar transmissões acústicas desnecessárias nos casos em que a discrição operacional seja importante.

Segurança de portos e docas

Os portos, as instalações navais e as infraestruturas marítimas protegidas podem recorrer a mergulhadores para inspecionar cascos, cais, barreiras e acessos subaquáticos. O rastreio de mergulhadores ajuda os supervisores a monitorizar o pessoal e a registar quais as áreas que foram inspecionadas. O posicionamento preciso também pode ajudar as equipas a regressar a objetos suspeitos ou a secções previamente inspecionadas em condições de fraca visibilidade.

Vigilância e reconhecimento subaquáticos

Os mergulhadores de reconhecimento podem seguir rotas planeadas enquanto recolhem observações, imagens ou dados de sensores. Um sistema de posicionamento subaquático de mergulhadores pode associar estas observações a localizações específicas e fornecer ao pessoal à superfície um registo do percurso da missão. Isto pode apoiar a análise pós-missão e identificar áreas que requerem uma cobertura mais aprofundada.

Operações de eliminação de engenhos explosivos e de contramedidas contra minas

O mergulho para eliminação de engenhos explosivos (EOD) e para contramedidas contra minas (MCM) requer navegação controlada e comunicação precisa da localização. Os sistemas de localização podem ajudar as equipas à superfície a monitorizar a aproximação de um mergulhador a um objeto suspeito e a registar a sua posição para investigação posterior ou remoção. Os dispositivos de localização de mergulhadores também podem ser integrados com sonares, veículos subaquáticos e outros sistemas de contramedidas contra minas.

Inspeção de navios e infraestruturas

Os mergulhadores que inspecionam cascos de navios, estruturas offshore, condutas, paredes de cais e outros ativos submersos precisam frequentemente de registar onde as observações foram efetuadas. O rastreio de posição permite associar as constatações a coordenadas geográficas ou referências estruturais locais, facilitando a revisitação de defeitos, a comparação de inspeções ao longo do tempo ou a transferência de informações entre equipas.

Missões de recuperação de ativos

Um sistema de localização de mergulhadores pode registar percursos de busca individuais, ajudando as equipas de recuperação a evitar sobreposições desnecessárias e a identificar áreas que ainda não foram examinadas. Um localizador subaquático de mergulhadores ou um sinalizador acústico também pode ajudar o pessoal à superfície a manter-se a par da localização dos mergulhadores que trabalham em condições de fraca visibilidade. Os percursos registados podem apoiar o planeamento da busca e a coordenação entre vários mergulhadores.

Mergulho de Busca e Salvamento

Durante operações de busca e salvamento, os supervisores podem precisar de monitorizar mergulhadores a trabalhar em correntes, com visibilidade reduzida, em águas profundas ou em grandes áreas de busca. Um localizador de mergulhadores pode fornecer informações de localização, a par de comunicações de voz ou de dados. Um baliza localizadora subaquática de mergulhadores pode constituir um meio adicional de localizar um mergulhador cuja posição exata já não seja conhecida.

Integração com as comunicações dos mergulhadores

O rastreio e as comunicações estão frequentemente intimamente ligados, uma vez que os dados de localização são mais úteis quando o pessoal à superfície também pode trocar instruções e informações de estado com o mergulhador. As comunicações acústicas podem ser afetadas pelo alcance, ruído, reverberação, largura de banda e condições locais de propagação. As opções de integração mais comuns incluem:

  • Comunicações de voz subaquáticas: Os sistemas de voz acústicos permitem que os mergulhadores e os controladores à superfície comuniquem sem necessidade de um cabo físico.
  • Mensagens acústicas digitais: mensagens digitais curtas podem transmitir comandos, confirmações, identificadores e informações de estado através da coluna de água.
  • Comunicação da posição através de redes de comunicação: as coordenadas de localização podem ser distribuídas aos computadores da missão e às consolas dos operadores, criando um registo partilhado dos movimentos do mergulhador.
  • Sinalização de emergência e de regresso: A sinalização acústica pode fornecer avisos, comandos de regresso ou instruções de emergência ao pessoal submerso.

A combinação das comunicações com o rastreio de mergulhadores pode reduzir o número de sistemas separados que um operador tem de monitorizar. Os sistemas integrados também podem associar relatórios de posição à identidade do mergulhador, ao seu estado e às informações da missão.

Desenvolvimentos emergentes no rastreio de mergulhadores

O desenvolvimento centra-se cada vez mais na combinação de funções de posicionamento, comunicações, navegação e segurança no âmbito de sistemas integrados para mergulhadores. As melhorias em sensores inerciais compactos, no processamento acústico, nos dispositivos eletrónicos usados pelos mergulhadores e na integração de dados também estão a permitir estimativas de posição mais contínuas quando as localizações acústicas diretas estão temporariamente indisponíveis. As áreas de interesse incluem:

  • Detecção de mergulhadores desaparecidos: O software de localização pode identificar quando um mergulhador deixa de enviar relatórios, sai de uma área de operação prevista ou se separa de uma formação planeada. A ausência de um relatório de posição não indica necessariamente uma emergência, uma vez que as comunicações ou a localização acústica também podem ter sido interrompidas.
  • Geofencing e alertas de limites: Os limites digitais da missão podem alertar os operadores quando um mergulhador se aproxima ou atravessa uma zona de exclusão, um limite de busca ou outro limite definido.
  • Monitorização da profundidade e do estado: Os sistemas de localização podem combinar a posição com a profundidade, o equipamento e outras informações de estado, dependendo dos sensores disponíveis e da ligação de comunicações.
  • Comunicação de posição em caso de emergência: Um transponder de mergulhador ou um sinalizador de localização pode emitir um sinal de emergência que dá prioridade às informações de identificação e posição quando é necessária assistência.

Uma maior integração do posicionamento acústico, da navegação inercial, das comunicações digitais e dos dispositivos eletrónicos usados pelo mergulhador pode melhorar a continuidade do rastreamento, reduzindo simultaneamente a dependência de dispositivos separados. Os sistemas híbridos podem também utilizar um método de posicionamento para compensar as limitações temporárias ou os erros acumulados de outro.