undervandsnavigation

Undervandsnavigation, positionsbestemmelse af neddykkede ubåde og undervandsrobotter. De vigtigste metoder til positionsbestemmelse under vand er akustisk telemetri, bestikregning og terrænnavigation. Man kan ikke bruge satellitnavigation (GPS), da radiobølger dæmpes kraftigt i vand ligesom lys.

Akustisk telemetri bruges til at bestemme positionen af undervandsrobotter og andre objekter i vand. Metoden består i, at man måler den tid, et akustisk ultralydsignal er om at bevæge sig mellem en sender og en modtager. Teknikken blev udviklet i 1970'erne, da olieindustrien fik behov for præcise opmålinger til brug for placering af platforme og brønde på havbunden. De mest brugte systemer er LBL (Long Baseline) og USBL (Ultra-Short Baseline).

Et LBL-system består af mindst tre akustiske referencestationer (transpondere), som placeres på bunden i området med 1-2 km afstand. På undervandsrobotten er der anbragt en transducer, der udsender et kort akustisk ultralydsignal (et "ping"), som returneres, når det modtages af en transponder. Hver transponder svarer med sin egen frekvens (normalt i området 20-40 kHz), så undervandsrobotten kan skelne mellem de modtagne signaler. Ved at måle den tid, et signal er om at vandre fra undervandsrobotten til en transponder og retur, kan afstanden til transponderen bestemmes, når man kender lydhastigheden i vand (ca. 1500 m/s). Når undervandsrobotten kender afstanden til mindst tre transpondere, kan den beregne sin egen position. Før LBL-nettet kan anvendes, skal transpondernes positioner bestemmes. Det sker ved at aktivere transponderne fra et skib ("sing-around"), hvis position kan bestemmes nøjagtigt med GPS.

USBL er en anden form for akustisk telemetri, der bruges til at bestemme positionen af et neddykket objekt fra et skib. USBL er baseret på måling af retning og afstand.

Bestikregning, som kendes fra navigation af skibe og fly, bruges også til navigation under vandet. Den atomdrevne ubåd Nautilus nåede i 1958 Nordpolen under polarisen ved bestikregning. Inertinavigation er en form for bestikregning, hvor man beregner den relative position i forhold til et startpunkt ved hele tiden at måle kurs og fart. Kursen bestemmes med et gyrokompas, og farten beregnes ved at måle accelerationen vha. et accelerometer. Fejlen vil vokse med tiden, men den kan begrænses ved, at man også måler hastigheden over bunden med en dopplerlog. Vha. et Kalmanfilter kan man sammenligne beregnede og målte hastigheder og dermed reducere usikkerheden. For at undgå at fejlen vokser ud over det tilladelige ved langvarige togter, må ubåden med passende mellemrum gå til overfladen og tage en ny positionsbestemmelse med GPS.

Terrænnavigation er baseret på opmåling og kortlægning af kendemærker på havbunden, fx sten, havbundens topografi eller mønstre på havbunden. I ubåde har man brugt lokale variationer af magnetfeltet (anomalier) til at navigere efter.

I ubemandede miniubåde er en ny form for terrænnavigation ved at vinde frem. Den kaldes CML (Concurrent Mapping and Localization 'samtidig kortlægning og stedbestemmelse'). Metoden er baseret på automatisk billedanalyse til registrering af kendemærker. Mens miniubåden bevæger sig hen over bunden, opsamler den data vha. en billeddannende sonar, fx et multistråleekkolod. Ved korrelation af kendemærker fra gentagne passager opbygger miniubåden et kort, som den samtidig kan bruge til at navigere efter.

Kommentarer

Din kommentar publiceres her. Redaktionen svarer, når den kan.

Du skal være logget ind for at kommentere.

eller registrer dig