수중 내비게이션 시스템은 GNSS 신호가 도달할 수 없는 곳에서 정확한 수중 위치 측정을 가능하게 합니다. 이러한 시스템은 파이프라인 검사, 해저 지도 제작, 수중 건설 및 해양 연구와 같은 작업에 매우 중요합니다. 해수는 전파를 흡수하므로 수중 내비게이션은 음향 신호, 관성 센서 및 실시간 데이터 융합에 의존합니다.
운영자는 ROV, AUV 및 유인 잠수정에서 이러한 시스템을 사용하여 제어를 유지하고 안전을 보장합니다. 대부분의 솔루션은 음향 위치 측정과 관성 내비게이션을 결합하여 강력하고 지속적인 추적을 보장합니다.
음향 기술에는 USBL(Ultra-Short Baseline), SBL(Short Baseline) 및 LBL(Long Baseline)이 있습니다. 예를 들어 USBL 시스템은 수면 선박에서 수중 트랜스폰더로 음향 Pulse를 보냅니다. 그런 다음 신호의 이동 시간과 도착 각도를 측정하여 차량의 위치를 계산합니다. USBL은 배포하기 쉽고 동적 임무에 이상적입니다. 그러나 정확도는 깊이가 깊어질수록 떨어집니다.
한편, LBL 시스템은 해저에 있는 여러 트랜스폰더를 사용하여 기준 그리드를 형성함으로써 더 높은 정밀도를 제공합니다. 차량은 각 트랜스폰더까지의 거리를 측정하여 위치를 결정합니다. 이 방법은 장거리 또는 심해 임무에 탁월한 정확도를 제공합니다. 대조적으로 SBL 시스템은 단일 플랫폼에서 여러 수신기를 사용합니다. 범위와 정밀도의 균형을 제공합니다.
관성 내비게이션 시스템(INS)은 차량의 움직임을 추적하여 음향 위치 측정을 지원합니다. INS는 가속도계와 자이로스코프를 사용하여 움직임을 측정합니다. 이 시스템은 이러한 판독값을 통합하여 위치, 방향 및 속도를 추정합니다. 이 기능은 음향 신호가 약해지거나 사용할 수 없게 될 때 유용합니다.
또한 운영자는 종종 INS를 Doppler Velocity Logs(DVLs) 및 압력 센서와 함께 사용하여 시간이 지남에 따라 INS 드리프트를 보정합니다. DVL은 해저를 기준으로 차량의 속도를 측정합니다. 위치 추정치를 안정화하고 오류를 줄이는 데 도움이 됩니다.
이러한 기술이 함께 까다로운 해양 작업을 위한 안정적인 수중 내비게이션 시스템을 구성합니다. 따라서 복잡한 수중 환경에서 임무 성공과 운영자 안전을 보장합니다.
최신 해저 내비게이션 시스템 소개
최신 수중 내비게이션 시스템은 정확성과 신뢰성을 높이기 위해 센서 융합에 의존합니다. 일반적으로 INS, DVL, 깊이 센서 및 음향 시스템을 포함한 여러 센서의 데이터를 결합합니다.
칼만 필터 또는 베이지안 추정기와 같은 고급 알고리즘은 이 정보를 통합하여 정확한 실시간 위치 추정치를 제공합니다. 이러한 알고리즘은 센서 고장 또는 환경 간섭에 대한 복원력을 향상시켜 차량의 궤적을 지속적으로 수정합니다.
수중 내비게이션은 많은 수중 작업을 지원합니다. ROV와 AUV는 파이프라인을 검사하고, 장비를 배치하고, 해저 인프라를 유지 관리하는 데 사용합니다. 해양 과학자들은 AUV를 사용하여 해저를 매핑하고, 열수 분출구를 탐사하고, 해양 종을 추적합니다. 해군은 기뢰 대책, 감시 및 잠수함 임무에 정확한 수중 내비게이션을 사용합니다. 수색 및 복구 팀은 항공기 잔해 또는 블랙 박스와 같은 분실물을 찾고 회수하는 데 사용합니다.
환경 조건은 수중 내비게이션에 어려움을 줍니다. 수온, 염도 및 압력은 소리 이동 및 센서 성능에 영향을 미칩니다. 강한 해류, 험준한 해저 및 낮은 가시성은 내비게이션을 복잡하게 만듭니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 운영자는 신중하게 임무를 계획하고, 센서를 보정하고, 자세한 수심 측량 지도 및 환경 데이터를 사용합니다.
기술은 계속해서 수중 내비게이션을 개선하고 있습니다. 고성능 MEMS 센서, AI 기반 알고리즘 및 빠른 음향 모뎀은 복잡한 수중 환경에서 기능을 향상시키고 불확실성을 줄입니다.
안전하고 정확한 수중 임무를 위해서는 안정적인 내비게이션이 중요합니다. 관성, 음향 및 깊이 데이터를 융합함으로써 최신 시스템은 GNSS 없이도 안정적인 위치 측정을 제공합니다. 수중 탐사가 확대됨에 따라 내비게이션 시스템은 차세대 차량을 위해 더 높은 정밀도, 더 깊은 범위 및 더 많은 자율성을 제공하도록 발전할 것입니다.