Os sistemas de posicionamento subaquático permitem a navegação e o rastreamento de ROVs, UUVs e submersíveis tripulados durante missões submarinas complexas. Como os sinais GNSS não podem penetrar na água, os operadores devem contar com tecnologias alternativas, particularmente sistemas acústicos, inerciais e híbridos, para manter uma percepção precisa da posição. Esses sistemas suportam tarefas críticas, incluindo inspeção submarina, construção, monitorização ambiental e exploração em águas profundas. Quer esteja a utilizar um AUV para mapeamento do fundo do mar ou a pilotar um ROV para inspeção de tubagens, a escolha do sistema de posicionamento subaquático certo, como USBL, LBL, SLAM ou INS, pode garantir precisão e sucesso da missão.
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Soluções avançadas de navegação inercial, movimento e posicionamento para aplicações marítimas
Sistemas de posicionamento, orientação e navegação de alta precisão para aplicações marítimas e marítimas
Sensores inerciais e sistemas de posicionamento acústico de alta precisão para aplicações marítimas, marítimas e offshore
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Em ambientes subaquáticos, a navegação precisa e o rastreamento preciso da localização dos veículos são fundamentais. Desde o rastreamento em tempo real até missões autônomas de longa duração, as plataformas submarinas requerem dados de posicionamento robustos. Seja por meio de sinais acústicos, unidades de medição inercial (IMUs) ou localização e mapeamento simultâneos (SLAM), esses sistemas ajudam a manter a orientação, a consciência espacial e registros precisos da atividade da missão.
As principais aplicações incluem sistemas de posicionamento submarino para uso militar, navegação subaquática para pesquisa científica e posicionamento de veículos operados remotamente (ROV) no setor de energia offshore. A navegação submarina confiável também permite a coleta repetível de dados, amostragem direcionada e manobras seguras em torno de estruturas subaquáticas.
Os sistemas de posicionamento acústico são os métodos mais utilizados para rastrear veículos submarinos. Eles determinam a localização com base no tempo de viagem das ondas sonoras através da água. Existem três variantes principais, cada uma adequada a diferentes necessidades operacionais.
Sistemas Easytrak USBL da Applied Acoustics.
Os sistemas USBL consistem num transceptor montado numa embarcação de superfície e num transponder fixado ao veículo submarino. O transceptor envia um sinal acústico, recebe uma resposta e calcula a posição do veículo com base no tempo do sinal e no ângulo de chegada.
Aplicações:
O USBL é valorizado pela sua rápida implantação e mobilidade, tornando-o ideal para missões em que uma embarcação de apoio segue o veículo.
O posicionamento LBL utiliza um conjunto fixo de balizas acústicas colocadas no fundo do mar. O ROV ou UUV interroga essas balizas e calcula a sua posição através da triangulação dos tempos de retorno do sinal.
Aplicações:
O LBL oferece precisão na ordem dos centímetros e posicionamento estável por longos períodos, embora exija tempo para implantar a infraestrutura no fundo do mar.
Os sistemas SBL envolvem vários transdutores montados em uma embarcação ou estrutura fixa. Esses transdutores triangulam a posição de um transponder montado em um veículo, analisando o tempo dos sinais acústicos.
Aplicações:
O SBL oferece um equilíbrio entre simplicidade, precisão e configuração rápida, tornando-o adequado para rastreamento subaquático de médio alcance.
As unidades INS calculam a posição, velocidade e orientação através do processamento de dados de uma unidade de medição inercial (IMU) integrada, que inclui giroscópios e acelerómetros para medir o movimento e a rotação. Enquanto a IMU fornece os dados brutos, o INS usa algoritmos para calcular as informações de navegação ao longo do tempo. Como o INS pode sofrer desvios devido a erros do sensor, ele é frequentemente integrado a referências externas, como sistemas de posicionamento acústico ou GNSS (GNSS/INS), para aumentar a precisão e corrigir erros acumulados.
Aplicações:
O INS é frequentemente integrado em sistemas híbridos, como GNSS/INS, para navegação contínua em segmentos de superfície e subsuperfície.
Os sistemas SLAM permitem que veículos subaquáticos criem um mapa em tempo real do seu ambiente, ao mesmo tempo que estimam a sua posição dentro desse mapa. Estes sistemas utilizam frequentemente sensores de sonar ou LiDAR subaquáticos, permitindo a navegação em ambientes desconhecidos ou dinâmicos.
Aplicações:
O SLAM é ideal para missões que exigem autonomia, especialmente em áreas onde não existe infraestrutura externa ou onde atualizações em tempo real são essenciais.
Além dos sistemas autónomos, muitos veículos submarinos utilizam soluções híbridas que combinam entradas GNSS, acústicas e inerciais. Um exemplo é um sistema de «GPS subaquático», em que os dados GNSS de uma bóia ou embarcação de superfície são retransmitidos através de modems acústicos para um veículo submerso.
Aplicações:
Estes sistemas garantem um desempenho de navegação consistente em ambientes variáveis, suportando missões prolongadas e melhorando a perceção espacial.
Subsonus da Advanced Navigation.
Os ROVs que realizam inspeções, construções ou trabalhos científicos dependem do USBL ou SBL para posicionamento em tempo real, muitas vezes complementado pelo INS para rastreamento de movimento. As aplicações incluem inspeção de tubulações, monitoramento estrutural e amostragem ambiental.
As plataformas não tripuladas dependem de SLAM, GNSS/INS e sistemas acústicos para navegação autónoma. O INS oferece navegação por estimativa, enquanto as matrizes LBL ou os relés de superfície fornecem atualizações de posição quando necessário.
Submersíveis tripulados e submarinos militares usam LBL, INS e SLAM para navegação furtiva. Técnicas de navegação geomagnética e giroscópica podem ser incorporadas para redundância e correção de desvio.
Os cientistas que realizam pesquisas bentónicas ou estudos de habitat precisam de localização precisa. Os sistemas LBL e GPS subaquáticos auxiliam no mapeamento, coleta de amostras e monitoramento de longo prazo.
As soluções LBL e INS oferecem a precisão necessária para a instalação de infraestruturas submarinas. O posicionamento preciso do ROV apoia a inspeção de soldaduras, o alinhamento de flanges e a elaboração de relatórios em tempo real.
Um sistema de posicionamento subaquático é crucial para permitir uma navegação segura e precisa em ambientes sem GNSS. O posicionamento acústico, incluindo USBL, LBL e SBL, fornece rastreamento versátil e preciso para uma variedade de aplicações submarinas. Os sistemas inerciais oferecem autonomia e resiliência, enquanto o SLAM permite a navegação em ambientes desconhecidos. As soluções híbridas aumentam ainda mais a confiabilidade ao combinar várias fontes de dados.
Quer esteja a gerir um veículo operado remotamente (ROV) num projeto de construção, a implantar um veículo subaquático (UUV) para mapeamento do fundo do mar ou a guiar um submarino de investigação, a seleção da tecnologia de posicionamento subaquático adequada garante a eficiência operacional, o sucesso da missão e a integridade dos dados.
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