Akustyka podwodna obejmuje technologie wykrywania, komunikacji, pozycjonowania i nawigacji stosowane w pojazdach ROV, AUV i USV w środowiskach, w których sygnały o częstotliwościach radiowych ulegają gwałtownemu osłabieniu. Systemy te umożliwiają platformom bezzałogowym tworzenie map dna morskiego, kontrolę infrastruktury podwodnej, wymianę danych, wykrywanie obiektów oraz utrzymanie precyzyjnej nawigacji pod wodą.
Na tej stronie przedstawiono producentów i dostawców podwodnych systemów akustycznych, w tym rozwiązania zaprojektowane z myślą o integracji z czujnikami pojazdów, sprzętem nawigacyjnym, bramkami powierzchniowymi oraz wytrzymałymi platformami podwodnymi.
Przeczytaj Przegląd technologii
Najnowocześniejsze rozwiązania w zakresie nawigacji i pozycjonowania dla systemów bezzałogowych i robotycznych
Rozwiązania nawigacyjne i pozycjonujące o wysokiej dokładności dla pojazdów bezzałogowych i autonomicznych
Autonomiczne i bezzałogowe pojazdy morskie: USV, AUV, morskie ROV; pływak profilujący i systemy holowane
Zaawansowane rozwiązania w zakresie obrazowania podwodnego i pozycjonowania dla bezzałogowych i autonomicznych pojazdów morskich
Najnowocześniejsze rozwiązania i usługi dla zastosowań w obronności, energetyce oceanicznej i morskiej
Innowacyjne technologie obrazowania podwodnego w wysokiej rozdzielczości oraz technologie zasilania do komercyjnych, naukowych i wojskowych misji badawczych pod wodą
Najnowocześniejsze autonomiczne pojazdy podwodne i podwodne systemy robotyczne
Systemy pozycjonowania GNSS, 3D SLAM i mobilne mapowanie, bezzałogowe pojazdy naziemne
Czujniki śledzenia, nawigacji, pozycjonowania i komunikacji dla pojazdów AUV, ROV, USV
Zintegrowane systemy i ładunki dla bezzałogowych platform powierzchniowych i podwodnych działających w złożonych warunkach morskich
Sprzęt do badań hydrograficznych: echosondy wielowiązkowe, sonary boczne, czujniki prędkości dźwięku i profilery
Systemy pozycjonowania i nawigacji GNSS, mobilne mapowanie UAV LiDAR i bezzałogowe pojazdy naziemne
Stacje monitorowania pogody, przetworniki morskie, sonary boczne i altimetry podwodne
Jeśli projektujesz, budujesz lub dostarczasz Akustyka podwodna, Załóż profil, aby zaprezentować swoje możliwości i nawiązać kontakt z osobami, które aktywnie poszukują Twoich rozwiązań.
Podwodne systemy akustyczne stanowią podstawowy mechanizm wykrywania, komunikacji i nawigacji pod powierzchnią wody, gdzie konwencjonalne sygnały o częstotliwościach radiowych, w tym sygnały nawigacji satelitarnej, ulegają gwałtownemu osłabieniu. Pojazdy zdalnie sterowane (ROV) często wykorzystują sonary i echosondy do sterowania oraz inspekcji z bliskiej odległości, natomiast autonomiczne pojazdy podwodne (AUV) mogą być wyposażone w urządzenia akustyczne służące do mapowania, wykrywania celów i nawigacji. Bezzałogowe statki powierzchniowe (USV) pełnią rolę węzłów powierzchniowych oraz bram komunikacyjnych pomiędzy zasobami podwodnymi a operatorami na pokładzie.
Ocena akustyki podwodnej wymaga wyjścia poza nominalne wartości zasięgu lub częstotliwości roboczych. Czynniki takie jak szum własny platformy, zmiany prędkości dźwięku, głębokość wody, skład dna morskiego oraz dynamika pojazdu mają bezpośredni wpływ na jakość sygnału. Inżynierowie muszą projektować podwodne przetworniki akustyczne, elektronikę przetwarzającą sygnały oraz mocowania mechaniczne jako zintegrowaną funkcjonalność platformy, często łącząc dane akustyczne z inercjalnymi systemami nawigacyjnymi (INS), dopplerowskimi rejestratorami prędkości (DVL), czujnikami głębokości ciśnieniowej oraz danymi z powierzchniowych systemów GNSS.
Podwodny przetwornik akustyczny przekształca energię między formą elektryczną a akustyczną, działając jako nadajnik podczas transmisji oraz jako podwodny czujnik akustyczny lub hydrofon podczas odbioru. Wiele głowic sonarowych i podwodnych systemów modemów akustycznych wykorzystuje odwracalne elementy ceramiczne piezoelektryczne skonfigurowane w postaci pierścieni, stosów lub kompozytów w celu zrównoważenia szerokości wiązki, czułości, szerokości pasma oraz głębokości znamionowej. Wybór czujnika zależy od takich czynników, jak użyteczne pasmo, charakterystyka nadawcza i odbiorcza, wzór wiązki oraz dopasowanie impedancji, przy czym kalibracja hydrofonów odbywa się zgodnie z normami takimi jak IEC 60500 oraz seria norm IEC 60565.
HydroFlow ACDP firmy SatLab Geosolutions
Macierze łączą wiele podwodnych czujników akustycznych w precyzyjnych układach geometrycznych w celu oszacowania azymutu celu, utworzenia wiązek kierunkowych oraz tłumienia szumu tła otoczenia. Konfiguracje obejmują zarówno liniowe macierze holowane i siatki płaskie, jak i macierze dopasowane do kształtu kadłuba. Całkowita apertura i częstotliwość robocza wpływają na rozdzielczość kątową, natomiast odstępy między elementami muszą być kontrolowane w celu uniknięcia przestrzennych listków dyfrakcyjnych. Pokładowe przetwarzanie sygnałów akustycznych podwodnych umożliwia adaptacyjne formowanie wiązki na obrzeżach, natomiast osłony aerodynamiczne i odsprzężone mocowania pomagają izolować układy od hałasu pędników i drgań konstrukcyjnych.
Sonar aktywny wysyła znane przebiegi akustyczne i przetwarza powracające echa w celu obliczenia odległości i azymutu, oszacowania prędkości względnej oraz scharakteryzowania obiektów fizycznych. Zakres systemów obejmuje sonary skierowane do przodu służące do sterowania pojazdami ROV, echosondy z skanowaniem bocznym lub wielowiązkowe do obrazowania dna morskiego i batymetrii, a także sonary z syntetyczną aperturą oraz systemy wideo akustycznego do obrazowania w wysokiej rozdzielczości. Wybór systemu polega na znalezieniu równowagi między potencjalnie większym zasięgiem niższych częstotliwości a większą szczegółowością przestrzenną, jaką zazwyczaj zapewniają wyższe częstotliwości. Wiele systemów wykorzystuje impulsy typu „chirp” z modulacją częstotliwości oraz przetwarzanie z kompresją impulsów w celu poprawy rozdzielczości odległościowej oraz stosunku sygnału do szumu.
Transponder SMART firmy Sonardyne International
Pasywne systemy akustyczne monitorują otoczenie dźwiękowe bez emitowania sygnałów, co czyni je nieocenionymi narzędziami w tajnych operacjach morskich oraz długotrwałym monitorowaniu środowiska. Potoki przetwarzania wykorzystują analizę czasowo-częstotliwościową do wykrywania odgłosów maszyn, kawitacji oraz wokalizacji organizmów żywych za pomocą układów hydrofonów. Wbudowane algorytmy uczenia maszynowego mogą wspierać automatyczne wykrywanie i klasyfikację obiektów na pokładzie, dostarczając wskazówki klasyfikacyjne w czasie rzeczywistym przy jednoczesnym zminimalizowaniu zapotrzebowania na przepustowość w ramach podwodnego monitoringu akustycznego.
Podwodny modem akustyczny umożliwia bezprzewodową komunikację podwodną między pojazdami, instrumentami na dnie morskim oraz bramkami powierzchniowymi w celu aktualizacji poleceń i wymiany danych telemetrycznych. Biorąc pod uwagę długie opóźnienia propagacji, odbicia wielodrożne oraz przesunięcia dopplerowskie, niezawodny system komunikacji akustycznej pod wodą wykorzystuje solidne schematy modulacji, kodowanie kanałowe oraz przetwarzanie sygnałów dostosowane do kanału akustycznego. Ramy normalizacyjne, takie jak system cyfrowej podwodnej komunikacji akustycznej JANUS (STANAG 4748), zapewniają wspólną metodę sygnalizacji cyfrowej dla nawiązania pierwszego kontaktu oraz podstawową interoperacyjność między podwodnymi zasobami pochodzącymi od różnych dostawców.
Podwodny system pozycjonowania akustycznego oblicza współrzędne podwodne na podstawie czasów przebiegu sygnału oraz, w zależności od architektury, pomiarów kierunku przybycia sygnału między przetwornikami. Systemy te działają w konfiguracjach o ultrakrótkiej linii bazowej (USBL), krótkiej linii bazowej (SBL) lub długiej linii bazowej na dnie morskim (LBL). Nowoczesna nawigacja integruje pomiary zasięgu akustycznego lub ustalenia pozycji z inercyjnym systemem nawigacyjnym (INS), dopplerowskim rejestratorem prędkości (DVL) oraz czujnikami głębokości w ramach rozszerzonego filtra Kalmana w celu ograniczenia długoterminowego dryftu pozycji. Sprzęt pomocniczy, w tym podwodne boje akustyczne i podwodne urządzenia wyzwalające, wspiera działanie sieci transponderów oraz odzyskiwanie rozmieszczonych przyrządów lub kotwic.
Bezzałogowe jednostki powierzchniowe i podwodne zwiększają zasięg działania sił morskich poprzez rozmieszczanie pasywnych zestawów holowanych, sonarów o zmiennej głębokości oraz aktywnych czujników niskoczęstotliwościowych służących do wykrywania i śledzenia okrętów podwodnych. W zakresie zwalczania min pojazdy AUV są wyposażone w sonary z syntetyczną aperturą oraz ładunki wielowiązkowe, które umożliwiają realizację autonomicznych schematów poszukiwań oraz mapowanie przeszkód na dnie morskim przy użyciu oprogramowania do automatycznego rozpoznawania celów, pozwalającego na identyfikację potencjalnych zagrożeń bez narażania personelu na ryzyko.
System podwodnego pozycjonowania akustycznego Subsonus firmy Advanced Navigation
Sonar do aktywnego wykrywania nurków, działający w paśmie wysokich częstotliwości, chroni porty, bazy morskie oraz obiekty na morzu poprzez wykrywanie i śledzenie małych, wolno poruszających się celów, takich jak nurkowie z akwalungami o obiegu otwartym oraz małe bezzałogowe pojazdy podwodne (UUV). Zautomatyzowane oprogramowanie filtruje pogłos tła oraz szumy biologiczne, łącząc ślady akustyczne z danymi z radarów powierzchniowych, sygnałami AIS oraz obrazami z kamer elektrooptycznych, tworząc w ten sposób pełniejszy obraz sytuacji bezpieczeństwa.
W pomiarach hydrograficznych wykorzystuje się echosondy wielowiązkowe zamontowane na bezzałogowych statkach powierzchniowych (USV) i bezzałogowych pojazdach podwodnych (AUV) w celu generowania modeli batymetrycznych o wysokiej gęstości, natomiast sonary bocznego skanowania dostarczają szczegółowych obrazów tekstury dna morskiego i znajdujących się na nim obiektów. Systemy batymetryczne lub interferometryczne z sonarami bocznego skanowania mogą również pozyskiwać informacje o głębokości. Statki USV zwiększają wydajność i bezpieczeństwo pomiarów w płytkich lub niebezpiecznych środowiskach powierzchniowych, natomiast pojazdy AUV mogą utrzymywać stabilną wysokość w pobliżu dna morskiego w celu gromadzenia danych o wysokiej rozdzielczości.
Operatorzy sektora energetyki morskiej wykorzystują sonary obrazujące, podwodne urządzenia akustyczne oraz akustyczne systemy wideo do kontroli rurociągów, konstrukcji typu jacket oraz kabli podmorskich w warunkach zerowej widoczności. Pozycjonowanie georeferencyjne umożliwia precyzyjne śledzenie anomalii, co pozwala na wykrywanie zmian porównawczych w kolejnych cyklach kontroli.
Monitoring bioakustyczny wykorzystuje pasywne hydrofony zamontowane na gliderach oceanicznych, kotwicach i bojach dryfujących do śledzenia odgłosów wydawanych przez ssaki morskie oraz hałasu otoczenia bez wprowadzania sztucznego dźwięku. Zautomatyzowane przetwarzanie danych pozwala na analizę ciągłych nagrań i może dostarczać dane dotyczące monitoringu środowiska lub zgodności z przepisami w czasie zbliżonym do rzeczywistego do odbiorników na powierzchni za pośrednictwem bramek powierzchniowych.
Ustanowienie jasnych ram operacyjnych i protokołów pomiarowych opiera się na uznanych na całym świecie normach branżowych.
Przestrzeganie tych międzynarodowych standardów wspiera interoperacyjność między platformami, niezawodną kalibrację, spójność pomiarów oraz zgodność z wymogami środowiskowymi w ramach różnorodnych operacji morskich.
Najnowsze osiągnięcia w dziedzinie przetwarzania cyfrowego oraz hybrydowych zestawów czujników zmieniają możliwości bezzałogowych platform podwodnych.
Te postępy technologiczne zwiększają czas działania, autonomię oraz przepustowość ładunku bezzałogowych flot podwodnych.
Wyszukiwanie firm i produktów
Subskrybuj cotygodniowy eBrief
Najnowsze osiągnięcia inżynieryjne i techniczne prosto do Twojej skrzynki odbiorczej - dołącz do tysięcy inżynierów, którzy je otrzymują.
