Un sistema de posicionamiento acústico de línea de base larga (LBL) [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 corta (SBL). Los sistemas LBL son únicos porque utilizan redes de transpondedores de línea de base montados en el fondo marino como puntos de referencia para la navegación. Generalmente se despliegan alrededor del perímetro de un lugar de trabajo. La técnica LBL da como resultado una precisión de posicionamiento muy alta y una estabilidad de posición independiente de la profundidad del agua. Generalmente es mejor que 1 metro y puede alcanzar una precisión de unos pocos centímetros. [2] Los sistemas LBL se emplean generalmente para trabajos de reconocimiento submarino de precisión donde la precisión o estabilidad de la posición de los sistemas de posicionamiento basados en barcos (SBL, USBL) no son suficientes.
Los sistemas de línea de base larga determinan la posición de un vehículo o buzo midiendo acústicamente la distancia desde un interrogador de vehículo o buzo hasta tres o más transpondedores de línea de base desplegados en el fondo marino. Estas mediciones de alcance, que a menudo se complementan con datos de profundidad de los sensores de presión de los dispositivos, se utilizan luego para triangular la posición del vehículo o del buzo. En la figura 1, un interrogador montado en un buzo (A) envía una señal, que es recibida por los transpondedores de línea base (B, C, D). Los transpondedores responden y las respuestas son recibidas nuevamente por la estación de buceo (A). Las mediciones del tiempo de ejecución de la señal ahora arrojan las distancias AB, AC y AD, que se utilizan para calcular la posición del buzo mediante triangulación o algoritmos de búsqueda de posición. Las posiciones resultantes son relativas a la ubicación de los transductores de referencia. Estos se pueden convertir fácilmente a un sistema de coordenadas georreferenciado, como latitud/longitud o UTM, si primero se establecen las posiciones geográficas de las estaciones de referencia.
Los sistemas de línea de base larga reciben su nombre del hecho de que el espaciado de los transpondedores de línea de base es largo o similar a la distancia entre el buceador o vehículo y los transpondedores. [3] Es decir, los transpondedores de referencia normalmente se montan en las esquinas de un lugar de trabajo submarino dentro del cual opera el vehículo o el buzo. Este método produce una geometría ideal para el posicionamiento, en la que cualquier error dado en las mediciones del rango acústico produce sólo aproximadamente un error de posición equivalente. [4] Esto se compara con los sistemas SBL y USBL con líneas de base más cortas donde las perturbaciones de rango de una cantidad determinada pueden resultar en errores de posición mucho mayores. Además, el montaje de los transpondedores de línea de base en el fondo del mar elimina la necesidad de convertir entre marcos de referencia, como es el caso de los sistemas de posicionamiento USBL o SBL montados en embarcaciones en movimiento. [5] Finalmente, el montaje en el fondo marino hace que la precisión del posicionamiento sea independiente de la profundidad del agua. [6] Por estas razones, los sistemas LBL se aplican generalmente a tareas donde el estándar requerido de precisión o confiabilidad de posicionamiento excede las capacidades de los sistemas USBL y SBL.
La búsqueda e inspección del submarino nuclear perdido USS Thresher por el buque oceanográfico USNS Mizar de la Armada de los EE. UU . en 1963 se considera frecuentemente el origen de los modernos sistemas de navegación acústica submarina. [7] Mizar utilizó principalmente un sistema de línea de base corta (SBL) para rastrear el batiscafo Trieste 1 . Sin embargo, su capacidad también incluía transpondedores del fondo marino, que, junto con los primeros satélites de navegación, permitían el mantenimiento de la posición con una precisión de unos 300 pies, considerada notable en ese momento. [8]
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A mediados de la década de 1960 y posiblemente antes, los soviéticos estaban desarrollando sistemas de navegación submarina que incluían transpondedores del fondo marino para permitir que los submarinos nucleares operaran con precisión mientras permanecían sumergidos. [9] Además de navegar a través de cañones y otros terrenos submarinos difíciles, también era necesario establecer la posición del submarino antes del lanzamiento de un misil nuclear (ICBM). En 1981, se propuso el posicionamiento acústico como parte del sistema de misiles MX del ejército estadounidense . [10] Se ideó una red de 150 campos transpondedores encubiertos. Los submarinos suelen ser guiados por sistemas de navegación inercial, pero estos sistemas de navegación a estima desarrollan una deriva de posición que debe corregirse mediante correcciones de posición ocasionales desde un sistema GNSS. Si el enemigo derribara los satélites GNSS, el submarino podría confiar en la red encubierta de transpondedores para establecer su posición y programar el propio sistema de navegación inercial del misil para su lanzamiento.