Un sistema de posicionamiento acústico de línea de base corta (SBL) [1] es una de las tres clases amplias de sistemas de posicionamiento acústico subacuático que se utilizan para rastrear vehículos y buzos submarinos. Las otras dos clases son sistemas de línea de base ultracorta (USBL) y sistemas de línea de base larga (LBL). Al igual que los sistemas USBL, los sistemas SBL no requieren ningún transpondedor o equipo montado en el fondo marino y, por lo tanto, son adecuados para rastrear objetivos submarinos desde embarcaciones o barcos que están anclados o en navegación. Sin embargo, a diferencia de los sistemas USBL, que ofrecen una precisión fija, la precisión del posicionamiento SBL mejora con el espaciado de los transductores. [2] Por lo tanto, cuando el espacio lo permite, como cuando se opera desde embarcaciones más grandes o un muelle, el sistema SBL puede lograr una precisión y robustez de posición similar a la de los sistemas LBL montados en el fondo marino, lo que hace que el sistema sea adecuado para aplicaciones de alta precisión. trabajo de encuesta. Cuando se opera desde un recipiente más pequeño donde el espacio entre los transductores es limitado (es decir, cuando la línea base es corta), el sistema SBL mostrará una precisión reducida.
Los sistemas de línea de base corta determinan la posición de un objetivo rastreado, como un ROV, midiendo la distancia del objetivo desde tres o más transductores que, por ejemplo, se bajan sobre el costado del buque de superficie desde el que se realizan las operaciones de seguimiento. Estas mediciones de alcance, que a menudo se complementan con datos de profundidad de un sensor de presión, se utilizan luego para triangular la posición del objetivo. En la figura 1, el transductor de referencia (A) envía una señal, que es recibida por un transpondedor (B) en el objetivo rastreado. El transpondedor responde y la respuesta es recibida por los tres transductores de referencia (A, C, D). Las mediciones del tiempo de ejecución de la señal ahora arrojan las distancias BA, BC y BD. Las posiciones de destino resultantes son siempre relativas a la ubicación de los transductores de referencia. En los casos en los que el seguimiento se realiza desde un barco en movimiento pero la posición del objetivo debe conocerse en coordenadas terrestres como latitud/longitud o UTM, el sistema de posicionamiento SBL se combina con un receptor GPS y una brújula electrónica, ambos montados en el barco. Estos instrumentos determinan la ubicación y orientación del barco, que se combinan con los datos de posición relativa del sistema SBL para establecer la posición del objetivo rastreado en coordenadas terrestres.
Los sistemas de línea de base corta reciben su nombre del hecho de que la separación de los transductores de línea de base (en un barco, por ejemplo) suele ser mucho menor que la distancia al objetivo, como un vehículo robótico o un buzo que se aventura lejos del barco [3] . Con cualquier sistema de posicionamiento acústico, una línea de base más grande produce una mejor precisión de posicionamiento. Los sistemas SBL utilizan este concepto con ventaja al ajustar el espaciado de los transductores para obtener mejores resultados [4] Cuando operan desde barcos más grandes, desde muelles o desde el hielo marino donde se puede usar un mayor espaciado de los transductores, los sistemas SBL pueden producir una precisión de posicionamiento y una robustez que se aproxima a esa de sistemas LBL montados en el fondo marino.
Los sistemas SBL se emplean en una variedad de aplicaciones, a menudo especializadas. Quizás la primera implementación de cualquier sistema de posicionamiento acústico submarino fue un sistema SBL instalado en el buque oceanográfico USNS Mizar de la Armada de los EE. UU . En 1963, este sistema guió el batiscafo Trieste 1 hasta el lugar del naufragio del submarino nuclear estadounidense USS Thresher . Sin embargo, el rendimiento fue todavía tan pobre que de cada diez inmersiones de búsqueda realizadas por Trieste 1, sólo se estableció contacto visual con los restos una vez.
La Institución Oceanográfica Woods Hole está utilizando un sistema SHARPS SBL para guiar su vehículo robótico atado a aguas profundas JASON en relación con el peso del depresor MEDEA y la estación de acoplamiento asociada con el vehículo. En lugar de rastrear ambos vehículos con un sistema de posicionamiento desde la superficie, lo que daría como resultado una precisión degradada según la distancia de despliegue del par, los transductores de referencia SBL están montados en MEDEA. arrojando la posición de JASON en relación con MEDEA con buena precisión independientemente de la profundidad de despliegue del sistema. La precisión reportada es de 0,09 m [5]
Los sistemas SBL también están disponibles comercialmente para el posicionamiento de pequeños ROV y otros vehículos y equipos submarinos. [6]
Un ejemplo de tecnología SBL está actualmente en marcha (desde 2007) en la Antártida, donde el Laboratorio Marino Moss Landing está utilizando un sistema PILOT SBL para guiar el vehículo SCINI operado de forma remota. SCINI (figura 2) es un pequeño vehículo atado ( ROV ) con forma de torpedo diseñado para un despliegue y exploración rápidos y sin complicaciones de sitios remotos alrededor de la Antártida, incluyendo la isla Heald , el cabo Evans y la Bahía de Sails. El sistema SCINI está diseñado para ser compacto y liviano a fin de facilitar un despliegue rápido por helicóptero, vehículo de orugas e incluso trineos arrastrados por un hombre. Una vez en el lugar, su cuerpo en forma de torpedo le permite acceder al océano a través de pequeños agujeros (20 cm de diámetro) perforados en el hielo marino. Sin embargo , los objetivos científicos de la misión [7] exigen una alta precisión en la navegación, para respaldar tareas que incluyen ejecutar transectos de video de 10 m (líneas rectas), proporcionar posiciones precisas para imágenes fijas para documentar la distribución y densidad de población de organismos bentónicos y marcar y re- visitar sitios para una mayor investigación.
El sistema de navegación SBL (figura 3) consta de tres pequeños transductores de referencia de sonda de 5 cm de diámetro (A, B, C) que están conectados por cable a una caja de control (D). Un pequeño transpondedor en forma de cilindro (13,5 cm de largo x 4 cm de profundidad) está montado en el vehículo SCINI. La precisión se optimiza aprovechando el hielo marino plano para colocar los transductores de referencia bien separados; aprox. 35 m para la mayoría de implementaciones SCINI.
La Figura 4 revisa las operaciones SCINI guiadas por el sistema SBL. La Figura 4A es una sala de control de ROV improvisada, en este caso en una cabina colocada sobre un agujero en el hielo en Cabo Armitage. Desde la izquierda, las pantallas son la pantalla de controles del ROV (A), la vista de la cámara principal (B), la pantalla de navegación (C) y la pantalla científica (D). El piloto del ROV generalmente observará la vista de la cámara principal. Echará un vistazo a la pantalla de navegación (C), que muestra la posición actual del ROV y la trayectoria superpuesta en un gráfico, para orientarse y guiar el ROV a la ubicación indicada por el científico. El científico, que se muestra aquí sentado a la derecha, cuenta con la pantalla científica (D), que combina las imágenes del ROV con datos de posición, profundidad y tiempo en tiempo real. El científico escribe observaciones escritas o habladas en la computadora para proporcionar un contexto para los datos, anotar objetos o eventos de interés o designar el inicio o la conclusión de un transecto de video (figura 4B).
Una investigación típica de un sitio abarcará varias inmersiones, a medida que se completan gradualmente tareas como la investigación inicial, la adquisición de imágenes fijas y los transectos de video. Un elemento crítico en estas series de inmersiones es mostrar la cobertura de búsqueda de inmersiones anteriores, de modo que una inmersión sucesiva pueda apuntar a un área no visitada anteriormente. Esto se hace produciendo un gráfico de cobertura acumulativa del sitio de buceo (figura 4C). El gráfico, que se actualiza después de cada inmersión, se muestra como un mapa de fondo en la pantalla de navegación, proporcionando así orientación para la inmersión en curso. Muestra las trayectorias del ROV anteriores con el color utilizado para indicar la profundidad. El análisis de los datos de la pista que se muestran aquí produce la calidad del posicionamiento para proporcionar un margen de error para las mediciones. En este caso la precisión típica se ha establecido en 0,54m.
