垂直基準ユニット（VRU）は、真の垂直に対するピッチとロール（船舶の横軸および縦軸を中心とした角度運動）を測定します。船舶の姿勢を正確に測定することにより、最新の海洋およびオフショア運用において重要な役割を果たします。外洋のような動的な環境では、船舶は波、風、海流によって常に動いているため、安定性制御、モーション補正、およびナビゲーションシステムの完全性には、正確な垂直基準データが不可欠です。
VRUは、ダイナミックポジショニング（DP）、水路測量、遠隔操作車両（ROV）、およびオフショアクレーン作業を含む、幅広い海洋システムにおける基本的なコンポーネントとして機能します。
VRUは通常、慣性計測ユニット（IMU）に統合された3軸加速度計とジャイロスコープで構成されています。加速度と角速度のデータを組み合わせることにより、VRUは、ローカルの垂直に対する船舶の姿勢（具体的には、ロール角とピッチ角）を計算します。これらの測定値は、位置決め、センサーの読み取り値、および制御信号を修正するために使用されます。たとえば、水路測量では、移動する船舶に取り付けられた音響測深機は、海底の深さを正確に測定するために、ピッチとロールの動きを考慮する必要があります。VRUデータがないと、そのような測定値は船舶の動きによって歪められます。
垂直基準ユニットの多くの用途
動的ポジショニングシステムでは、VRUは不可欠です。DPシステムは、スラスタを使用して船舶の位置と船首方位を自動的に維持するために、センサーネットワークに依存しています。VRUは、リアルタイムのピッチおよびロールデータを制御システムに送信します。制御システムは、このデータを使用して船舶の動きを修正します。これにより、船舶は波、風、または海流にもかかわらず、安定した位置を維持できます。この機能は、石油掘削装置、ウィンドファームの近く、および海底作業中に非常に重要です。これらのエリアでのわずかな動きでも、重大なリスクを引き起こす可能性があります。正確な垂直基準データにより、DPシステムが正しく応答してバランスと位置決めを維持できます。
ROV（遠隔操作型無人探査機）およびAUV（自律型無人潜水機）も、VRUの使用から恩恵を受けます。これらの車両は、GNSSが利用できない深海で、パイプライン検査、水中マッピング、修理などのタスクを実行することがよくあります。VRUは、オンボードナビゲーションおよび安定化システムを制御するのに役立つ重要な方位情報を提供します。慣性航法システム（INS）およびドップラー速度ログ（DVL）と組み合わせることで、VRUはこれらの海底プラットフォームがGNSSが利用できない環境で効果的に動作できるようにします。
オフショアクレーンおよびギャングウェイも、垂直基準情報に大きく依存しています。オフショア建設では、クレーンは移動プラットフォームに取り付けられている場合でも、安全かつ正確に動作する必要があります。VRUは、船舶のロールとピッチがクレーンの位置にどのように影響するかを制御システムが理解するのに役立ち、リアルタイムのモーション補正を可能にします。これにより、安全な荷役が保証され、揺れや制御不能な動きのリスクが最小限に抑えられます。同様に、船舶とプラットフォーム間の人員輸送に使用されるモーション補正ギャングウェイは、VRUデータを使用して、船舶の動きにもかかわらず安定した通路を維持します。
正確な海洋および沖合モーション補正
VRUの精度と信頼性は、その慣性センサーの品質と内部フィルタリングアルゴリズムに依存します。高性能VRUは、正確な温度補償と工場でのキャリブレーションを備えた戦術グレードのMEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）ジャイロスコープと加速度計を使用しています。高度なカルマンフィルタリング技術は、生のセンサーデータを融合してドリフトとノイズを最小限に抑え、過酷な海況でも安定した出力を保証します。多くのVRUは、GNSS受信機を統合するか、GNSS入力を受け入れて、方位精度と安定性をさらに向上させます。
キャリブレーションと設置は、最適なVRUパフォーマンスに不可欠です。海洋インテグレーターは、ユニットを船舶の回転中心付近にしっかりと取り付ける必要があります。この位置は、角度変位誤差を減らすのに役立ちます。船舶の座標系との適切なアライメントも、正確なデータ解釈を保証するために不可欠です。定期的なメンテナンスとキャリブレーションチェックは、特に高精度の結果を要求するアプリケーションの場合、長期的なパフォーマンスと信頼性を維持するのに役立ちます。
海洋業務がより自動化され、安全重視になるにつれて、コンパクトで堅牢、かつ高精度のVRUに対する需要が高まり続けています。最新のVRUは、ナビゲーションシステム、ソナー機器、自動操縦装置、およびモーションリファレンスユニット（MRU）と簡単に統合できるように設計されています。軽量で密閉された設計は、自律型水上艇（ASV）を含む小型無人プラットフォームへの設置に最適であり、ナビゲーションとミッションの成功のために正確なモーションデータへの依存度が高まっています。
Vertical Reference Unitは、海洋モーションセンシングの基本的な要素であり、水中の動きを測定および分析するために使用されます。VRUは、ロールとピッチをリアルタイムで正確に測定します。これにより、正確な制御が可能になり、運用上の安全性が向上します。また、信頼性の高いデータ収集も保証されます。オペレーターは、動的ポジショニング、水路測量、およびクレーン作業で使用します。無人システムも、安定性と精度をVRUに依存しています。VRUは、過酷な海洋条件での効率と安全性を向上させます。オフショア業務の拡大に伴い、垂直基準データに対する需要が高まっています。技術の進歩により、VRUは海上での不可欠性がさらに高まっています。