Un sistema de posicionamiento acústico de línea base larga (LBL) [1] es una de las tres clases generales de sistemas de posicionamiento acústico submarino que se utilizan para rastrear vehículos y buzos submarinos. Las otras dos clases son los sistemas de línea base ultracorta (USBL) y los sistemas de línea base corta (SBL). Los sistemas LBL son únicos en el sentido de que utilizan redes de transpondedores de línea base montados en el fondo marino como puntos de referencia para la navegación. Estos generalmente se despliegan alrededor del perímetro de un sitio de trabajo. La técnica LBL da como resultado una precisión de posicionamiento muy alta y una estabilidad de posición que es 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 inspección submarina de precisión donde la precisión o la estabilidad de posición de los sistemas de posicionamiento basados en barcos (SBL, USBL) no son suficientes.
Los sistemas de línea base largos determinan la posición de un vehículo o buceador midiendo acústicamente la distancia desde un interrogador de vehículo o buceador hasta tres o más transpondedores de línea base desplegados en el fondo marino. Estas mediciones de alcance, que a menudo se complementan con datos de profundidad de los sensores de presión en los dispositivos, se utilizan luego para triangular la posición del vehículo o buceador. En la figura 1, un interrogador montado en un buceador (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 buceador (A). Las mediciones del tiempo de ejecución de la señal ahora producen las distancias AB, AC y AD, que se utilizan para calcular la posición del buceador mediante triangulación o algoritmos de búsqueda de posición. Las posiciones resultantes son relativas a la ubicación de los transductores de línea base. Estos se pueden convertir fácilmente a un sistema de coordenadas georreferenciado como latitud/longitud o UTM si primero se establecen las geoposiciones de las estaciones de línea base.
Los sistemas de línea base larga reciben su nombre del hecho de que el espaciado de los transpondedores de línea base es largo o similar a la distancia entre el buzo o el vehículo y los transpondedores. [3] Es decir, los transpondedores de línea base se montan típicamente en las esquinas de un sitio 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 de rango acústico produce solo un error de posición aproximadamente equivalente. [4] Esto se compara con los sistemas SBL y USBL con líneas base más cortas donde las perturbaciones de alcance de una cantidad dada pueden resultar en errores de posición mucho mayores. Además, el montaje de los transpondedores de línea base en el fondo marino 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 de posicionamiento sea independiente de la profundidad del agua. [6] Por estas razones, los sistemas LBL generalmente se aplican 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 parte del buque oceanográfico de la Armada de los EE. UU. USNS Mizar en 1963 se considera con frecuencia el origen de los sistemas de navegación acústica submarina modernos. [7] Mizar utilizó principalmente un sistema de línea de base corta (SBL) para rastrear al batiscafo Trieste 1. Sin embargo, su capacidad también incluía transpondedores de fondo marino, que junto con los primeros satélites de navegación respaldaban el mantenimiento de la posición con una precisión de aproximadamente 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, incluidos transpondedores en el 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 existía la necesidad de 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 imaginó una red de 150 campos de transpondedores encubiertos. Los submarinos generalmente se guían por sistemas de navegación inercial, pero estos sistemas de estima desarrollan una deriva de posición que debe corregirse mediante correcciones de posición ocasionales de un sistema GNSS. Si el enemigo destruyera los satélites GNSS, el submarino podría confiar en la red de transpondedores encubiertos para establecer su posición y programar el propio sistema de navegación inercial del misil para el lanzamiento.