Акустические маяки с ультракороткой базовой линией (USBL, Ultra Short BaseLine) — это высокотехнологичные системы подводного позиционирования, используемые для отслеживания подводных аппаратов, водолазов, буровых установок и других объектов. Они обеспечивают точное определение местоположения подводных целей относительно судна-носителя, что делает их незаменимыми в морской навигации, оффшорных работах и научных исследованиях.
Принцип работы USBL-систем
Система USBL состоит из двух основных компонентов:
- Приемопередающий блок (трансивер) — устанавливается на судне или другом надводном носителе.
- Гидрофон (транспондер, маяк) — крепится к подводному объекту (подводному аппарату, водолазу, буровому оборудованию).
Как работает USBL?
- Измерение расстояния
- Трансивер отправляет акустический сигнал транспондеру.
- Транспондер принимает сигнал и отправляет ответный импульс.
- Система вычисляет расстояние до объекта на основе времени прохождения сигнала.
2. Определение направления
- Антенна USBL состоит из нескольких акустических преобразователей (transducers), образующих ультракороткую базу.
- Разница фаз сигнала на разных элементах антенны позволяет определить угол нахождения объекта.
3. Коррекция координат
- Для точного позиционирования система использует дополнительные датчики:
- AHRS (Attitude and Heading Reference System) — определяет ориентацию судна (крен, дифферент, курс).
- GNSS-приемник — предоставляет точные географические координаты судна.
4. Отображение данных
- Навигационное программное обеспечение (например, EvoLogics SiNAPS) обрабатывает данные и отображает положение объектов на карте в реальном времени.
Области применения USBL
- Оффшорная нефтегазовая отрасль – мониторинг положения бурового оборудования, трубопроводов.
- Подводная робототехника – навигация автономных (АНПА) и телеуправляемых (ТНПА) подводных аппаратов.
- Гидрографические исследования – картографирование морского дна, поиск затонувших объектов.
- Водолазные работы – контроль местоположения дайверов во время подводных миссий.
- Научные исследования – точное позиционирование подводных датчиков и измерительных приборов.
Обзор решений EvoLogics S2C R USBL
Немецкая компания EvoLogics является одним из ведущих производителей USBL-систем. Ее продукция отличается высокой точностью, надежностью и гибкостью настройки.
Ключевые особенности устройств EvoLogics S2C R USBL:
✔ Полнодуплексная цифровая связь – одновременная передача данных и определение местоположения.
✔ Поддержка сетевого взаимодействия – возможность работы с несколькими транспондерами.
✔ Программно-настраиваемые параметры – адаптация под различные условия эксплуатации.
✔ Разные модификации – для мелководных и глубоководных применений.
Технические характеристики:
- Точность позиционирования: до 10 см (на глубинах до 50 м).
- Дальность связи: до 1,5 км.
- Автономная работа: до 8 часов.
Программное обеспечение SiNAPS
- Отслеживание нескольких целей в реальном времени.
- Интеграция с внешними приборами (AHRS, GNSS).
- Удобный интерфейс для мониторинга миссии.
На фото акустический трансивер и маяки
Модельный ряд транспондеров EvoLogics
🔹 Для мелководья и средней дальности
| Модель | Дальность | Частотный диапазон | Направленность | Скорость передачи данных |
|---|---|---|---|---|
| S2 R 18/34 USBL | до 3500 м | 18-34 кГц | Всенаправленная | до 13.9 кбит/с |
| S2 R 18/34H USBL | до 3500 м | 18-34 кГц | Полусферическая | до 13.9 кбит/с |
| S2C R 42/65 USBL | до 1000 м | 42-65 кГц | Широкоугольная (100°) | до 31.2 кбит/с |
| S2C R 48/78 USBL | до 1000 м | 48-78 кГц | Всенаправленная | до 31.2 кбит/с |
🔹 Для глубоководных работ и дальнего действия
| Модель | Дальность | Частотный диапазон | Направленность | Скорость передачи данных |
|---|---|---|---|---|
| S2C R 7/17 USBL | до 6000 м | 7-17 кГц | Полусферическая | до 6.9 кбит/с |
| S2C R 7/17D USBL | до 10000 м | 7-17 кГц | Направленная (80°) | до 6.9 кбит/с |
| S2C R 15/27 USBL | до 6000 м | 15-27 кГц | Широкоугольная (120°) | до 9.2 кбит/с |
Также в линейке представлены компактные серии T и M для применений, где критичны габариты и вес, а также OEM-решения для интеграции в подводные аппараты.
Российские аналоги USBL-систем
На российском рынке представлено несколько решений от отечественных разработчиков:
1. Система «ГАЛС» (Акваири, Новосибирск)
- Основана на американской технологии Seatrack (CDI).
- Использует ГПА USBL 150 и маяки-ответчики ГАЛС 110/M 1.
- Поддерживает одновременное отслеживание до 15 маяков.
2. USBL Smart Ocean (Аквасаунд)
- Производится китайской компанией Smart Ocean Technology.
- Рабочая глубина – до 300 м.
3. Комплекс USBL Zima2 (Unavlab, Лаборатория подводной связи и навигации)
- Разработан и производится в России.
- Совместим с маяками-ответчиками Zima2 R.
4. Комплекс «Пикет» (Акустический институт им. ак. Н.Н. Андреева (АР КМП))
- Разработан в рамках опытно-конструкторских работ (2021–2024).
- Включает 3 типа станций позиционирования и 27 видов транспондеров.
- Основные характеристики:
- Дальность: 1000 м.
- Глубина: 10 м (станция), 300 м (маяк).
- Точность: ±1 м.
- Время работы: 8 часов.
USBL-системы – это ключевой инструмент для подводной навигации, связи и мониторинга. Продукция EvoLogics выделяется высокой точностью и надежностью, но на российском рынке также доступны альтернативные решения – от перепродаваемых зарубежных систем до полностью отечественных разработок.
Выбор конкретной системы зависит от задач:
- Для глубоководных работ подойдут EvoLogics S2C R 7/17D или Zima2.
- Для мелководных применений можно рассмотреть Smart Ocean или «Пикет».
- Для интеграции в подводные аппараты удобны OEM-решения EvoLogics.
Технологии USBL продолжают развиваться, предлагая новые возможности для морских исследований, промышленности и оборонных задач.