Un sistema de posicionamiento acústico de línea base corta (SBL) [1] es una de las tres amplias clases 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 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 botes o barcos que estén anclados o en movimiento. Sin embargo, a diferencia de los sistemas USBL, que ofrecen una precisión fija, la precisión de posicionamiento SBL mejora con el espaciado de los transductores. [2] Por lo tanto, cuando el espacio lo permite, como cuando se opera desde buques más grandes o un muelle, el sistema SBL puede lograr una precisión y una robustez de posición que es similar a la de los sistemas LBL montados en el fondo marino, lo que hace que el sistema sea adecuado para trabajos de investigación de alta precisión. Cuando se opera desde un buque más pequeño donde el espaciado de los transductores es limitado (es decir, cuando la línea base es corta), el sistema SBL exhibirá una precisión reducida.
Los sistemas de línea 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 por el costado del buque de superficie desde el que se realizan las operaciones de rastreo. Estas mediciones de distancia, 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 línea base (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 línea base (A, C, D). Las mediciones del tiempo de ejecución de la señal ahora dan como resultado las distancias BA, BC y BD. Las posiciones del objetivo resultantes siempre son relativas a la ubicación de los transductores de línea base. En los casos en que el rastreo 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 de la embarcación, 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 base corta reciben su nombre del hecho de que el espaciado de los transductores de línea 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]. Como con cualquier sistema de posicionamiento acústico, una línea base más grande produce una mejor precisión de posicionamiento. Los sistemas SBL utilizan este concepto en beneficio ajustando el espaciado de los transductores para obtener mejores resultados [4]. Cuando se opera desde barcos más grandes, desde muelles o desde el hielo marino donde se puede utilizar un mayor espaciado de los transductores, los sistemas SBL pueden producir una precisión de posicionamiento y una robustez que se acercan a las de los 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 un 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 al batiscafo Trieste 1 hasta el lugar del naufragio del submarino nuclear estadounidense USS Thresher . Sin embargo, el rendimiento seguía siendo tan pobre que de diez inmersiones de búsqueda del Trieste 1, solo se logró contacto visual con los restos una vez.
La Institución Oceanográfica Woods Hole está utilizando un sistema SBL SHARPS para guiar su vehículo robótico de aguas profundas atado 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 resultaría en una precisión degradada a medida que la distancia de despliegue del par, los transductores de referencia SBL están montados en MEDEA, lo que proporciona la posición de JASON en relación con MEDEA con buena precisión independientemente de la profundidad de despliegue del sistema. La precisión informada 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 la tecnología SBL se está utilizando actualmente (desde 2007) en la Antártida, donde el Laboratorio Marino Moss Landing está utilizando un sistema PILOT SBL para guiar el vehículo operado a distancia SCINI. 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 el despliegue rápido por helicóptero, vehículo de orugas e incluso trineos arrastrados por humanos. Una vez en el sitio, su cuerpo con forma de torpedo le permite acceder al océano a través de pequeños agujeros (de 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 apoyar tareas que incluyen la ejecución de transectos de video de 10 m (líneas rectas), el suministro de posiciones precisas para imágenes fijas para documentar la distribución y la densidad poblacional de organismos bentónicos y el marcado y la revisión de sitios para futuras investigaciones.
El sistema de navegación SBL (figura 3) consta de tres pequeños transductores de línea base del sonar de 5 cm de diámetro (A, B, C) que están conectados por cable a una caja de control (D). Un pequeño transpondedor cilíndrico (13,5 cm de largo x 4 cm de profundidad) está montado en el vehículo SCINI. La precisión se optimiza haciendo uso del hielo marino plano para colocar los transductores de línea base bien separados; aproximadamente 35 m para la mayoría de los despliegues de SCINI.
La Figura 4 muestra las operaciones del SCINI guiadas por el sistema SBL. La Figura 4A es una sala de control improvisada de un ROV, en este caso en una cabina izada sobre un agujero en el hielo en Cape Armitage. De izquierda a derecha, 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 al 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 o habla observaciones audibles 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 completen 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 centrarse en un área no visitada previamente. Esto se hace generando un gráfico de cobertura acumulativa del sitio de inmersión (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 una guía para la inmersión en curso. Muestra los recorridos anteriores del ROV con colores utilizados para indicar la profundidad. El análisis de los datos de los recorridos que se muestran aquí proporciona la calidad del posicionamiento para proporcionar un margen de error para las mediciones. En este caso, la precisión típica se ha establecido en 0,54 m.
