Các loại thiết bị định vị dưới nước được thiết kế nhằm theo dõi vị trí của phương tiện di chuyển trên biển, phương tiện dưới biển và cho phép điều hướng dưới nước chính xác. Có bao nhiêu loại thiết bị định vị dưới nước sử dụng tín hiệu sonar? Hãy cùng tìm hiểu trong bài viết dưới đây!

Hệ thống định vị dưới nước sử dụng tín hiệu sonar là gì?

Hệ thống định vị dưới nước sử dụng tín hiệu sonar là các thiết bị sonar được thiết kế để giúp theo dõi vị trí của các phương tiện dưới biển, cho phép điều hướng dưới nước chính xác. Đối với vị trí, có một số loại hệ thống định vị âm thanh, tất cả đều sử dụng một số dạng tam giác để theo dõi bộ phát đáp. Và đối với vận tốc, có một máy ghi vận tốc doppler, hay DVL, cho phép phương tiện theo dõi chuyển động của nó so với đáy biển

Hệ thống định vị dưới nước sử dụng âm thanh bao gồm một bộ phát đáp phát ra xung âm thanh, thường được gắn vào phương tiện hoặc thiết bị dưới nước khác và nhiều máy thu. Máy thu nghe thấy xung âm thanh ở những thời điểm hơi khác nhau, cho phép chúng xác định vị trí của bộ phát đáp. Có ba loại hệ thống định vị âm thanh: đường cơ sở dài (LBL), đường cơ sở ngắn (SBL) và đường cơ sở cực ngắn (USBL).

Phân loại các thiết bị định vị dưới nước sử dụng tín hiệu sonar

– Hệ thống định vị dưới nước đường cơ sở dài (LBL)

Hệ thống này phổ biến nhất trong các công trình lắp đặt lớn như xây dựng dưới nước, lắp đặt đường ống, kiểm tra tài sản dưới biển và các địa điểm nghiên cứu khoa học. Nó sử dụng một mạng lưới các bộ tiếp sóng dưới đáy biển, thường được gắn ở các góc của địa điểm hoạt động, làm điểm tham chiếu cho việc điều hướng.

LBL mang lại độ chính xác định vị cao và độ ổn định vị trí. Phạm vi của chúng thường là vài km, nhưng điều này có thể thay đổi tùy thuộc vào hệ thống và điều kiện môi trường.

Hệ thống định vị dưới nước đường cơ sở dài (LBL).

– Hệ thống định vị dưới nước đường cơ sở ngắn (SBL)

Hệ thống SBL không yêu cầu gắn bộ tiếp sóng xuống đáy biển mà thay vào đó sử dụng đường cơ sở bao gồm ba bộ chuyển đổi riêng lẻ trở lên được kết nối bằng dây với hộp điều khiển trung tâm, đôi khi được hạ xuống bên cạnh tàu nổi. Độ chính xác của SBL phụ thuộc vào khoảng cách và phương pháp lắp đặt của đầu dò, với độ chính xác thông thường khoảng 1-3 mét.

Hệ thống SBL thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu định vị ở phạm vi xa hơn, chẳng hạn như theo dõi dưới nước các công trình lớn như phao, neo hoặc bệ dưới nước và cho các hệ thống liên lạc dưới nước.

Hệ thống định vị dưới nước đường cơ sở ngắn (SBL).

– Hệ thống định vị dưới nước đường cơ sở cực ngắn (USBL)

Hệ thống định vị dưới nước đường cơ sở cực ngắn (USBL) là loại hệ thống định vị âm thanh dưới nước thứ ba và bao gồm hai phần – bộ thu phát, được gắn trên cột dưới tàu và bộ phát đáp, có thể ở đáy biển, tàu kéo, hoặc ROV. Thay vì đo lường dựa trên thời gian bay, USBL sử dụng dịch pha để xác định góc tới bộ phát đáp.

Hệ thống USBL có thể cung cấp khả năng định vị có độ chính xác cao với độ chính xác trong phạm vi vài mét, tùy thuộc vào hệ thống và điều kiện môi trường. Phạm vi của hệ thống USBL thường được giới hạn ở mức dưới 1.000 mét và chúng cung cấp khả năng định vị có độ chính xác cao trong thời gian thực.

Hệ thống USBL là loại định vị âm thanh được sử dụng phổ biến nhất cho ROV do kích thước nhỏ gọn và dễ sử dụng.

Hệ thống định vị dưới nước đường cơ sở cực ngắn (USBL).

– Máy ghi vận tốc Doppler

Máy ghi vận tốc Doppler, hay DVL, được sử dụng để đo vận tốc của phương tiện dưới nước so với đáy biển. Các phép đo vận tốc từ DVL chính xác đến mức chúng có thể được tích hợp theo thời gian để đưa ra ước tính vị trí chính xác. DVL có thể phát hiện những thay đổi nhỏ trong chuyển động tốt hơn nhiều so với bất kỳ hệ thống định vị âm thanh nào ở trên, với lưu ý rằng nó không thể đo trực tiếp vị trí tuyệt đối, do đó, đôi khi nó cần đầu vào từ GPS hoặc hệ thống định vị âm thanh để duy trì ước tính vị trí chính xác .

DVL tận dụng hiệu ứng Doppler một cách thông minh để đo vận tốc. DVL bao gồm 3-4 bộ chuyển đổi âm thanh hướng xuống dưới và nghiêng khoảng 15 độ. Mỗi đầu dò phát ra một xung chạm đáy biển và truyền trở lại thiết bị. Nếu xe đang di chuyển, tần số của xung phản hồi sẽ hơi khác so với tần số phát ra. Bằng cách đo sự khác biệt giữa các tần số đó, vận tốc có thể được tính toán. Với 3-4 đầu dò, mỗi đầu dò thực hiện việc này, có thể tính toán vận tốc theo ba chiều.

Máy ghi vận tốc Doppler có thể phát hiện những thay đổi nhỏ trong chuyển động tốt hơn nhiều so với bất kỳ hệ thống định vị âm thanh nào.

So với điểm xuất phát, DVL thường có thể theo dõi vị trí chính xác đến +/- 0,1% quãng đường đã di chuyển. Điều này làm cho nó trở thành một trong những cảm biến quan trọng nhất cho phép điều hướng tự động dưới nước. DVL thường được sử dụng trên ROV và UUV để cung cấp thông tin vị trí và kích hoạt các khả năng như giữ vị trí và điều hướng điểm tham chiếu.

Có một vài nhược điểm đối với DVL. Đầu tiên, như đã đề cập trước đó, chúng không thể cung cấp ước tính vị trí chính xác lâu dài nếu không có sự trợ giúp của hệ thống định vị GPS hoặc âm thanh. Ngoài ra, vì chúng theo dõi chuyển động so với đáy biển nên chúng cần có tầm nhìn rõ ràng về đáy biển và có phạm vi hoạt động hạn chế. Ví dụ: trên một phương tiện có DVL có phạm vi 50 mét, phương tiện đó phải cách đáy biển 50 mét hoặc gần hơn để cung cấp phép đo vận tốc.

Để được tư vấn thêm về thiết bị định vị dưới nước, quý khách hàng hãy liên hệ ngay đến HOTLINE 0903 825 125 ngay hôm nay!

>>> Xem thêm: Định vị dưới nước và các thiết bị cần thiết