I sistemi di posizionamento subacqueo consentono la navigazione e il tracciamento di ROV, UUV e sommergibili con equipaggio durante missioni sottomarine complesse. Poiché i segnali GNSS non possono penetrare nell'acqua, gli operatori devono affidarsi a tecnologie alternative, in particolare sistemi acustici, inerziali e ibridi, per mantenere una percezione accurata della posizione. Questi sistemi supportano attività critiche, tra cui ispezioni sottomarine, costruzioni, monitoraggio ambientale ed esplorazione in acque profonde. Sia che si stia utilizzando un AUV per la mappatura del fondale marino o pilotando un ROV per l'ispezione di condutture, la scelta del sistema di posizionamento subacqueo appropriato, come USBL, LBL, SLAM o INS, può garantire precisione e successo della missione.
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Soluzioni avanzate di navigazione inerziale, movimento e posizionamento per applicazioni marine
Sistemi di posizionamento, orientamento e navigazione ad alta precisione per applicazioni marine e marittime
Sensori inerziali e sistemi di posizionamento acustico ad alta precisione per applicazioni marine, marittime e offshore
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Negli ambienti subacquei, la navigazione precisa e il tracciamento accurato della posizione dei veicoli sono fondamentali. Dal tracciamento in tempo reale alle missioni autonome di lunga durata, le piattaforme sottomarine richiedono dati di posizionamento affidabili. Che si tratti di segnali acustici, unità di misura inerziale (IMU) o localizzazione e mappatura simultanea (SLAM), questi sistemi aiutano a mantenere l’orientamento, la consapevolezza spaziale e registrazioni accurate delle attività della missione.
Le applicazioni principali includono i sistemi di posizionamento sottomarino per uso militare, la navigazione subacquea per la ricerca scientifica e il posizionamento di veicoli telecomandati (ROV) nel settore dell’energia offshore. Una navigazione sottomarina affidabile consente inoltre la raccolta ripetibile di dati, il campionamento mirato e manovre sicure intorno alle strutture subacquee.
I sistemi di posizionamento acustico sono i metodi più utilizzati per il tracciamento dei veicoli sottomarini. Essi determinano la posizione in base al tempo di percorrenza delle onde sonore attraverso l’acqua. Esistono tre varianti principali, ciascuna adatta a diverse esigenze operative.
Sistemi USBL Easytrak di Applied Acoustics.
I sistemi USBL sono costituiti da un ricetrasmettitore montato su un’imbarcazione di superficie e da un transponder fissato al veicolo sottomarino. Il ricetrasmettitore invia un segnale acustico, riceve una risposta e calcola la posizione del veicolo in base alla temporizzazione del segnale e all’angolo di arrivo.
Applicazioni:
L’USBL è apprezzato per la sua rapida implementazione e mobilità, che lo rendono ideale per missioni in cui un’imbarcazione di supporto segue il veicolo.
LBL (long baseline)
Il posizionamento LBL utilizza una serie fissa di radiofari acustici posizionati sul fondo marino. Il ROV o l’UUV interroga questi radiofari e calcola la propria posizione triangolando i tempi di ritorno del segnale.
Applicazioni:
LBL offre una precisione al centimetro e un posizionamento stabile per lunghi periodi, sebbene richieda tempo per l’installazione dell’infrastruttura sul fondale marino.
I sistemi SBL prevedono l’utilizzo di più trasduttori montati su un’imbarcazione o su un telaio fisso. Questi trasduttori triangolano la posizione di un transponder montato su un veicolo analizzando la temporizzazione dei segnali acustici.
Applicazioni:
SBL offre un equilibrio tra semplicità, precisione e rapidità di configurazione, rendendolo particolarmente adatto al tracciamento subacqueo a medio raggio.
Sistemi di navigazione inerziale (INS)
Le unità INS calcolano la posizione, la velocità e l’orientamento elaborando i dati provenienti da un’unità di misura inerziale (IMU) integrata, che include giroscopi e accelerometri per misurare il movimento e la rotazione. Mentre l’IMU fornisce i dati grezzi, l’INS utilizza algoritmi per calcolare le informazioni di navigazione nel tempo. Poiché gli INS possono subire derive dovute a errori dei sensori, sono spesso integrati con riferimenti esterni come sistemi di posizionamento acustico o GNSS (GNSS/INS) per migliorare la precisione e correggere gli errori accumulati.
Applicazioni:
L’INS è spesso integrato in sistemi ibridi, come GNSS/INS, per la navigazione continua sia in superficie che sott’acqua.
Simultaneous Localization and Mapping (SLAM)
I sistemi SLAM consentono ai veicoli subacquei di creare una mappa in tempo reale dell’ambiente circostante, stimando contemporaneamente la loro posizione all’interno di tale mappa. Questi sistemi utilizzano spesso sensori sonar o LiDAR subacquei, consentendo la navigazione in ambienti sconosciuti o dinamici.
Applicazioni:
SLAM è ideale per missioni che richiedono autonomia, specialmente in aree dove non esistono infrastrutture esterne o dove gli aggiornamenti in tempo reale sono fondamentali.
Oltre ai sistemi autonomi, molti veicoli sottomarini utilizzano soluzioni ibride che combinano input GNSS, acustici e inerziali. Un esempio è il sistema “GPS subacqueo”, in cui i dati GNSS provenienti da una boa di superficie o da un’imbarcazione vengono trasmessi tramite modem acustici a un veicolo sommerso.
Applicazioni:
Questi sistemi garantiscono prestazioni di navigazione costanti in ambienti variabili, supportando missioni prolungate e migliorando la consapevolezza spaziale.
Navigazione UUV e AUV
Le piattaforme senza equipaggio si affidano a SLAM, GNSS/INS e sistemi acustici per la navigazione autonoma. L’INS offre la navigazione a stima, mentre gli array LBL o i ripetitori di superficie forniscono aggiornamenti di posizione quando necessario.
I sommergibili con equipaggio e i sottomarini militari utilizzano LBL, INS e SLAM per la navigazione invisibile. Le tecniche di navigazione geomagnetica e giroscopica possono essere incorporate per garantire ridondanza e correzione della deriva.
Gli scienziati che conducono indagini bentoniche o studi sugli habitat necessitano di una localizzazione precisa. I sistemi LBL e GPS subacquei supportano la mappatura, la raccolta di campioni e il monitoraggio a lungo termine.
Le soluzioni LBL e INS offrono la precisione necessaria per l’installazione di infrastrutture sottomarine. Il posizionamento accurato dei ROV supporta l’ispezione delle saldature, l’allineamento delle flange e la reportistica in tempo reale.
Selezione del sistema di posizionamento subacqueo appropriato
Un sistema di posizionamento subacqueo è fondamentale per consentire una navigazione sicura e accurata in ambienti in cui il GNSS non è disponibile. Il posizionamento acustico, che include USBL, LBL e SBL, fornisce un tracciamento versatile e accurato per una vasta gamma di applicazioni sottomarine. I sistemi inerziali offrono autonomia e resilienza, mentre SLAM sblocca la navigazione in ambienti inesplorati. Le soluzioni ibride migliorano ulteriormente l’affidabilità combinando più fonti di dati.
Che si tratti di gestire un veicolo telecomandato (ROV) in un progetto di costruzione, di impiegare un veicolo subacqueo (UUV) per la mappatura dei fondali marini o di guidare un sottomarino da ricerca, la scelta della tecnologia di posizionamento subacqueo adeguata garantisce l’efficienza operativa, il successo della missione e l’integrità dei dati.
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