Les systèmes de positionnement sous-marin permettent la navigation et le suivi des ROV, des UUV et des submersibles habités lors de missions sous-marines complexes. Les signaux GNSS ne pouvant pas traverser l'eau, les opérateurs doivent s'appuyer sur d'autres technologies, en particulier les systèmes acoustiques, inertiels et hybrides, pour maintenir une connaissance précise de leur position. Ces systèmes prennent en charge des tâches critiques, notamment l'inspection sous-marine, la construction, la surveillance environnementale et l'exploration en eaux profondes. Que vous déployiez un AUV pour cartographier les fonds marins ou que vous pilotiez un ROV pour inspecter un pipeline, le choix du système de positionnement sous-marin approprié, tel que USBL, LBL, SLAM ou INS, peut garantir la précision et la réussite de la mission.
Read the Technology Overview
Solutions avancées de navigation inertielle, de mouvement et de positionnement pour les applications marines
Systèmes de positionnement, d'orientation et de navigation de haute précision pour applications marines et maritimes
Capteurs inertiels et systèmes de positionnement acoustique de haute précision pour applications marines, maritimes et offshore
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Dans les environnements sous-marins, une navigation précise et un suivi exact de la position des véhicules sont essentiels. Du suivi en temps réel aux missions autonomes de longue durée, les plateformes sous-marines ont besoin de données de positionnement fiables. Que ce soit par le biais de signaux acoustiques, d’unités de mesure inertielle (IMU) ou de la localisation et cartographie simultanées (SLAM), ces systèmes permettent de maintenir l’orientation, la perception spatiale et l’enregistrement précis des activités de la mission.
Les principales applications comprennent les systèmes de positionnement sous-marin à usage militaire, la navigation sous-marine pour la recherche scientifique et le positionnement des véhicules télécommandés (ROV) dans le secteur de l’énergie offshore. Une navigation sous-marine fiable permet également une collecte de données reproductible, un échantillonnage ciblé et des manœuvres sûres autour des structures sous-marines.
Les systèmes de positionnement acoustique sont les méthodes les plus couramment utilisées pour suivre les véhicules sous-marins. Ils déterminent l’emplacement en fonction du temps de propagation des ondes sonores dans l’eau. Il existe trois variantes principales, chacune adaptée à des besoins opérationnels différents.
Systèmes USBL Easytrak par Applied Acoustics.
Les systèmes USBL se composent d’un émetteur-récepteur monté sur un navire de surface et d’un transpondeur fixé au véhicule sous-marin. L’émetteur-récepteur envoie un signal acoustique, reçoit une réponse et calcule la position du véhicule en fonction du temps de propagation du signal et de son angle d’arrivée.
Applications :
L’USBL est apprécié pour son déploiement rapide et sa mobilité, ce qui le rend idéal pour les missions où un navire de soutien suit le véhicule.
LBL (longue base)
Le positionnement LBL utilise un réseau fixe de balises acoustiques placées sur le fond marin. Le ROV ou l’UUV interroge ces balises et calcule sa position en triangulant les temps de retour des signaux.
Applications :
La technologie LBL offre une précision centimétrique et un positionnement stable sur de longues durées, mais nécessite un certain temps pour déployer l’infrastructure sous-marine.
SBL (base courte)
Les systèmes SBL comprennent plusieurs transducteurs montés sur un navire ou un cadre fixe. Ces transducteurs triangulent la position d’un transpondeur monté sur un véhicule en analysant la synchronisation des signaux acoustiques.
Applications :
Le SBL offre un équilibre entre simplicité, précision et rapidité d’installation, ce qui le rend particulièrement adapté au suivi sous-marin à moyenne distance.
Systèmes de navigation inertielle (INS)
Les unités INS calculent la position, la vitesse et l’orientation en traitant les données provenant d’une unité de mesure inertielle (IMU) embarquée, qui comprend des gyroscopes et des accéléromètres pour mesurer le mouvement et la rotation. Alors que l’IMU fournit les données brutes, l’INS utilise des algorithmes pour calculer les informations de navigation au fil du temps. Les INS pouvant subir des dérives dues à des erreurs de capteurs, ils sont souvent intégrés à des références externes telles que des systèmes de positionnement acoustique ou GNSS (GNSS/INS) afin d’améliorer leur précision et de corriger les erreurs accumulées.
Applications :
L’INS est souvent intégré à des systèmes hybrides, tels que le GNSS/INS, pour une navigation continue à la fois en surface et sous la surface.
Les systèmes SLAM permettent aux véhicules sous-marins de créer une carte en temps réel de leur environnement tout en estimant simultanément leur position sur cette carte. Ces systèmes utilisent souvent des sonars ou des capteurs LiDAR sous-marins, ce qui permet la navigation dans des environnements inconnus ou dynamiques.
Applications :
Le SLAM est idéal pour les missions nécessitant une autonomie, en particulier dans les zones où aucune infrastructure externe n’existe ou où les mises à jour en temps réel sont essentielles.
Solutions hybrides et référencées en surface
Outre les systèmes autonomes, de nombreux véhicules sous-marins utilisent des solutions hybrides qui combinent des données GNSS, acoustiques et inertielles. Un exemple est le système « GPS sous-marin », dans lequel les données GNSS provenant d’une bouée ou d’un navire en surface sont relayées via des modems acoustiques vers un véhicule submergé.
Applications :
Ces systèmes garantissent des performances de navigation constantes dans des environnements variables, facilitant ainsi les missions prolongées et améliorant la perception spatiale.
Navigation des UUV et AUV
Les plateformes sans pilote dépendent des systèmes SLAM, GNSS/INS et acoustiques pour la navigation autonome. L’INS offre une navigation à l’estime, tandis que les réseaux LBL ou les relais de surface fournissent des mises à jour de position lorsque cela est nécessaire.
Les submersibles habités et les sous-marins militaires utilisent les systèmes LBL, INS et SLAM pour une navigation furtive. Des techniques de navigation géomagnétique et gyroscopique peuvent être intégrées à des fins de redondance et de correction de la dérive.
Les scientifiques qui mènent des études benthiques ou des études sur les habitats ont besoin d’une localisation précise. Les systèmes LBL et GPS sous-marins facilitent la cartographie, le prélèvement d’échantillons et la surveillance à long terme.
Les solutions LBL et INS offrent la précision requise pour l’installation d’infrastructures sous-marines. Le positionnement précis des ROV facilite l’inspection des soudures, l’alignement des brides et la création de rapports en temps réel.
Sélection du système de positionnement sous-marin approprié
Un système de positionnement sous-marin est essentiel pour permettre une navigation sûre et précise dans les environnements où le GNSS est indisponible. Le positionnement acoustique, notamment USBL, LBL et SBL, offre un suivi polyvalent et précis pour toute une série d’applications sous-marines. Les systèmes inertiels offrent autonomie et résilience, tandis que le SLAM permet la navigation dans des environnements inexplorés. Les solutions hybrides renforcent encore la fiabilité en combinant plusieurs sources de données.
Que vous gériez un véhicule télécommandé (ROV) dans le cadre d’un projet de construction, que vous déployiez un véhicule sous-marin (UUV) pour cartographier les fonds marins ou que vous guidiez un sous-marin de recherche, le choix de la technologie de positionnement sous-marin appropriée garantit l’efficacité opérationnelle, la réussite de la mission et l’intégrité des données.
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