Le unità di riferimento del movimento (MRU) sono strumenti di precisione progettati per misurare e compensare il movimento delle imbarcazioni in ambienti oceanici dinamici. Questi sensori ad alta precisione svolgono un ruolo fondamentale in applicazioni quali i rilievi idrografici, il monitoraggio delle onde, il posizionamento dinamico e le operazioni offshore.
Questa categoria presenta produttori e fornitori di MRU marine in grado di soddisfare i rigorosi requisiti delle scienze marine e dell’ingegneria navale.
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Sistemi avanzati di posizionamento, navigazione e tracciamento del movimento per navi e piattaforme marine e marittime
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Un’unità di riferimento del movimento (MRU) utilizza un’unità di misura inerziale (IMU), composta da accelerometri e giroscopi, per monitorare il movimento di un’imbarcazione o di una piattaforma marina. Essa elabora le misurazioni dell’accelerazione e della velocità angolare per stimare il rollio, il beccheggio e il sollevamento, mentre i sistemi opportunamente equipaggiati possono fornire anche la prua e altri dati relativi al movimento tramite sensori aggiuntivi o sistemi ausiliari esterni.
Le MRU marine forniscono dati di movimento per rilievi idrografici, misurazioni scientifiche, stabilizzazione del carico utile e operazioni navali, compresa la correzione dei dati sonar in funzione del movimento dell’imbarcazione durante la mappatura del fondale marino. L’accuratezza di tali correzioni dipende dalle prestazioni dell’MRU e dalla precisione con cui essa è allineata e sincronizzata con gli altri componenti del sistema di rilevamento.
Un’unità di riferimento del movimento rileva il modo in cui un’imbarcazione reagisce alle onde e alle manovre. Il rollio e il beccheggio descrivono il suo orientamento variabile, mentre il sollevamento descrive il movimento verticale. Queste misurazioni aiutano gli operatori a valutare il movimento della piattaforma durante i rilievi, la ricerca e le operazioni in mare aperto.
Unità di riferimento del movimento MRU-PD di Inertial Labs
Il movimento dell’imbarcazione modifica l’orientamento e la posizione di un sonar o di altri sensori di rilevamento installati durante l’acquisizione dei dati. I dati forniti dall’MRU consentono al sistema di rilevamento di tenere conto di tale movimento nel calcolo della posizione di ciascuna misurazione. Una correzione accurata richiede inoltre un posizionamento affidabile, la misurazione degli scostamenti tra i sensori e la sincronizzazione dei timestamp.
Un’unità MRU può fornire misurazioni di movimento a un controller di stabilizzazione per una telecamera, un’antenna o un altro strumento. Il controller utilizza tali misurazioni per comandare un supporto mobile o un altro meccanismo di correzione. L’unità MRU fornisce il riferimento di movimento; l’hardware di stabilizzazione effettua la regolazione fisica.
I sistemi di controllo delle imbarcazioni possono utilizzare le misurazioni dell’MRU per tenere conto del movimento della piattaforma. In un impianto di posizionamento dinamico (DP), i dati relativi al rollio e al beccheggio possono aiutare a correggere il movimento di un’antenna di posizionamento montata lontano dal punto di riferimento dell’imbarcazione. Le misurazioni utilizzate dipendono dalla progettazione del sistema DP, dalle interfacce e dalla frequenza di aggiornamento.
La registrazione dei dati MRU insieme a quelli del sonar, delle immagini e di navigazione consente di correggere o verificare le misurazioni al termine di una missione. Ogni osservazione deve essere associata al movimento della piattaforma nel momento in cui è stata acquisita. È quindi essenziale disporre di timestamp accurati, in particolare quando si applicano correzioni ritardate del sollevamento ai dati di rilevamento.
I dati in uscita disponibili da un’unità di riferimento del movimento marino dipendono dai suoi sensori e dall’elaborazione. Essi possono includere:
Nel caso di un rilevamento multibeam, le prestazioni relative a rollio, beccheggio e sollevamento sono particolarmente importanti poiché gli errori in queste misurazioni influenzano la correzione applicata ai dati del sonar.
Le configurazioni delle MRU differiscono per tecnologia dei sensori, ausili esterni e requisiti di installazione. Tra le configurazioni più comuni figurano:
Queste configurazioni possono essere combinate in un’unica unità. Un’unità MRU compatta basata su tecnologia MEMS, ad esempio, può anche avvalersi dell’ausilio del GNSS se installata su un’imbarcazione di superficie.
Le navi da ricerca e da rilevamento utilizzano le MRU per fornire dati di movimento ai sistemi sonar e di acquisizione scientifica. Un’installazione idrografica combina tipicamente le misurazioni di movimento con il posizionamento e gli offset dei sensori misurati con precisione. Il montaggio sicuro della MRU e il suo allineamento al sistema di riferimento della nave sono necessari per una correzione accurata dei dati.
MRU marittima M2300 per il rilevamento inerziale basato su MEMS di Mirco Magic
Su un’imbarcazione di superficie senza equipaggio o autonoma (ASV), un’unità MRU può supportare l’acquisizione di dati di rilevamento e fornire misurazioni del movimento ad altri sistemi di bordo. La sua installazione deve adattarsi allo spazio disponibile sull’imbarcazione e al budget energetico a disposizione. La registrazione sincronizzata dei dati dell’unità MRU e del carico utile consente inoltre agli operatori di verificare la qualità delle misurazioni al termine di una missione.
Le piattaforme autonome possono utilizzare i dati dell’MRU durante la raccolta delle misurazioni senza la supervisione continua da parte di un operatore. I timestamp coerenti consentono al software di bordo e agli strumenti di elaborazione successivi di correlare le osservazioni dei sensori al movimento della piattaforma. Laddove l’MRU fornisca dati relativi allo stato o alla qualità, questi possono aiutare a identificare i periodi in cui le sue misurazioni necessitano di un’analisi più approfondita.
Le boe e gli osservatori galleggianti possono registrare il movimento per caratterizzare il comportamento della piattaforma o interpretare le misurazioni scientifiche effettuate da una struttura in movimento. I loro requisiti possono differire da quelli di una nave da rilevamento: il funzionamento di lunga durata e il consumo energetico possono avere la priorità rispetto a un output rapido. Anche la posizione di montaggio dell’MRU influisce sul modo in cui le sue misurazioni si rapportano agli strumenti presenti in altre parti della piattaforma.
Un’MRU sottomarina è in grado di misurare il movimento di un veicolo subacqueo o di un pacchetto strumentale, purché il suo involucro sia omologato per la profondità di impiego. Poiché i segnali GNSS non sono disponibili durante l’immersione, il funzionamento subacqueo si basa su sensori inerziali di bordo e su eventuali sistemi ausiliari adeguati integrati nel sistema più ampio. La geometria dell’installazione determina il modo in cui le sue misurazioni vengono applicate agli altri strumenti di bordo.
Gli sviluppi nel campo dei sensori e dell’elaborazione stanno ampliando le opzioni per piattaforme più piccole e impieghi prolungati. Tra le aree di progresso figurano:
Questi sviluppi risultano particolarmente utili quando le loro prestazioni possono essere valutate in relazione ai requisiti di movimento e di misurazione specifici dell’installazione.
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