نظام تحديد المواقع الصوتية ذو الخط الأساسي الطويل

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة
الشكل 1: طريقة تشغيل نظام تحديد المواقع الصوتي ذي الخط الأساسي الطويل (LBL)

يُعد نظام تحديد المواقع الصوتي ذو الخط الأساسي الطويل (LBL) [ 1 ] أحد ثلاثة أنواع رئيسية من أنظمة تحديد المواقع الصوتية تحت الماء ، والتي تُستخدم لتتبع المركبات والغواصين تحت الماء. النوعان الآخران هما أنظمة الخط الأساسي القصير جدًا (USBL) وأنظمة الخط الأساسي القصير (SBL). تتميز أنظمة LBL باستخدامها شبكات من أجهزة الإرسال والاستقبال المثبتة في قاع البحر كنقاط مرجعية للملاحة. تُنشر هذه الأجهزة عادةً حول محيط موقع العمل. تُحقق تقنية LBL دقة عالية جدًا في تحديد المواقع وثباتًا في الموقع بغض النظر عن عمق الماء. عادةً ما تكون دقتها أفضل من متر واحد، ويمكن أن تصل إلى بضعة سنتيمترات. [ 2 ] تُستخدم أنظمة LBL بشكل عام في أعمال المسح الدقيق تحت الماء، حيث لا تكفي دقة أو ثبات أنظمة تحديد المواقع البحرية (SBL، USBL).

التشغيل والأداء

الشكل 2: فريق غوص (Envirotech Diving) مزود بنظام تحديد المواقع الصوتية تحت الماء AquaMap LBL، والذي يتضمن ثلاثة أجهزة إرسال واستقبال أساسية (B) ومحطات غوص (A) مثبتة على دراجات مائية. تُنشر المحطات الأساسية أولًا في زوايا موقع العمل، ثم يُقاس موقعها النسبي بدقة باستخدام خاصية المسح الذاتي الصوتي التلقائي لنظام AquaMap. في العمليات المرجعية الجغرافية، تُمسح المواقع الأساسية بواسطة نظام تحديد المواقع التفاضلي (DGPS) أو جهاز تحديد المواقع بالليزر (محطة شاملة). أثناء الغوص، تستعلم محطة الغوص من المحطات الأساسية لقياس المسافات، والتي تُحوّل بعد ذلك إلى مواقع.

تحدد أنظمة الخطوط الأساسية الطويلة موقع مركبة أو غواص عن طريق قياس المسافة صوتيًا من جهاز استجواب المركبة أو الغواص إلى ثلاثة أجهزة إرسال واستقبال أساسية أو أكثر مثبتة في قاع البحر. تُستخدم قياسات المدى هذه، والتي غالبًا ما تُستكمل ببيانات العمق من مستشعرات الضغط الموجودة على الأجهزة، لتحديد موقع المركبة أو الغواص بدقة. في الشكل 1، يرسل جهاز استجواب مثبت على الغواص (A) إشارة تستقبلها أجهزة الإرسال والاستقبال الأساسية (B، C، D). ترد أجهزة الإرسال والاستقبال، وتستقبل محطة الغواص (A) الردود مرة أخرى. تُعطي قياسات زمن تشغيل الإشارة المسافات AB وAC وAD، والتي تُستخدم لحساب موقع الغواص عن طريق التثليث أو خوارزميات البحث عن الموقع. تكون المواقع الناتجة نسبية إلى موقع محولات الطاقة الأساسية. يمكن تحويل هذه المواقع بسهولة إلى نظام إحداثيات جغرافي مرجعي مثل خطوط الطول والعرض أو نظام الإحداثيات العالمي (UTM) إذا تم تحديد المواقع الجغرافية لمحطات الخطوط الأساسية أولاً.

تُسمى أنظمة الخطوط الأساسية الطويلة بهذا الاسم لأن المسافة بين أجهزة الإرسال والاستقبال الأساسية طويلة أو مماثلة للمسافة بين الغواص أو المركبة وأجهزة الإرسال والاستقبال. [ 3 ] أي أن أجهزة الإرسال والاستقبال الأساسية تُثبّت عادةً في زوايا موقع العمل تحت الماء الذي تعمل فيه المركبة أو الغواص. تُوفر هذه الطريقة هندسة مثالية لتحديد المواقع، حيث لا يُنتج أي خطأ في قياسات المدى الصوتي سوى خطأ مكافئ تقريبًا في الموقع. [ 4 ] وهذا يُقارن بأنظمة SBL وUSBL ذات الخطوط الأساسية الأقصر، حيث يمكن أن تُؤدي اضطرابات تحديد المدى ذات مقدار معين إلى أخطاء أكبر بكثير في الموقع. علاوة على ذلك، يُلغي تثبيت أجهزة الإرسال والاستقبال الأساسية على قاع البحر الحاجة إلى التحويل بين الأطر المرجعية، كما هو الحال في أنظمة تحديد المواقع USBL أو SBL المُثبّتة على السفن المتحركة. [ 5 ] وأخيرًا، يجعل التثبيت على قاع البحر دقة تحديد المواقع مستقلة عن عمق الماء. [ 6 ] لهذه الأسباب يتم تطبيق أنظمة LBL بشكل عام على المهام التي يتجاوز فيها معيار دقة تحديد المواقع أو الموثوقية المطلوبة قدرات أنظمة USBL وSBL.

تاريخ

يُنسب الفضل في كثير من الأحيان إلى عملية البحث والتفتيش التي أجرتها سفينة الأبحاث المحيطية التابعة للبحرية الأمريكية "يو إس إن إس ميزر" عام 1963 عن الغواصة النووية المفقودة " يو إس إس ثريشر " باعتبارها أصل أنظمة الملاحة الصوتية الحديثة تحت الماء. [ 7 ] استخدمت "ميزر" في المقام الأول نظام خط الأساس القصير (SBL) لتتبع الغواصة " ترييستي 1" . ومع ذلك، شملت قدراتها أيضًا أجهزة إرسال واستقبال في قاع البحر، والتي دعمت، بالاقتران مع أقمار الملاحة الصناعية المبكرة، الحفاظ على الموقع بدقة تصل إلى حوالي 300 قدم، وهو ما كان يُعتبر إنجازًا رائعًا في ذلك الوقت. [ 8 ]

أمثلة

الشكل 3: كان تحديد موقع الغواصات النووية بدقة قبل إطلاق الصواريخ أحد التطبيقات المبكرة لأنظمة تحديد المواقع الصوتية ذات الخط الأساسي الطويل. ويمكن لشبكات أجهزة الإرسال والاستقبال السرية في قاع البحر أن تبقى وتوفر قدرة ملاحة دقيقة حتى بعد تعطيل أقمار نظام تحديد المواقع العالمي (GPS).

بحلول منتصف الستينيات، وربما قبل ذلك، كان السوفيت يطورون أنظمة ملاحة تحت الماء، بما في ذلك أجهزة إرسال واستقبال في قاع البحر، لتمكين الغواصات النووية من العمل بدقة متناهية وهي مغمورة. [ 9 ] وإلى جانب الملاحة عبر الأخاديد وغيرها من التضاريس البحرية الوعرة، كانت هناك حاجة أيضًا لتحديد موقع الغواصة قبل إطلاق صاروخ نووي عابر للقارات. في عام 1981، اقتُرح تحديد الموقع الصوتي كجزء من نظام صواريخ MX التابع للجيش الأمريكي. [ 10 ] وتم تصور شبكة من 150 حقلًا سريًا لأجهزة الإرسال والاستقبال. عادةً ما تُوجَّه الغواصات بأنظمة الملاحة بالقصور الذاتي، ولكن هذه الأنظمة تعتمد على التقدير الملاحي، ولكنها تُعاني من انحراف في الموقع، والذي يجب تصحيحه من خلال تحديد الموقع بشكل دوري باستخدام نظام GNSS. إذا تمكن العدو من تعطيل أقمار GNSS الصناعية، فيمكن للغواصة الاعتماد على شبكة أجهزة الإرسال والاستقبال السرية لتحديد موقعها وبرمجة نظام الملاحة بالقصور الذاتي الخاص بالصاروخ للإطلاق.

مراجع

  1. ↑ أنظمة تحديد المواقع الصوتية تحت الماء، الفصل 4، بي إتش ميلن، 1983، رقم ISBN 0-87201-012-0
  2. ↑ دليل الغوص الصادر عن الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA)، الطبعة الرابعة، الملاحة تحت الماء، القسم 10.2، رقم ISBN 0-941332-70-5، ISBN 978-0-941332-70-5
  3. ↑ دليل الصوتيات، مالكولم ج. كروكر 1998، رقم ISBN 0-471-25293-X، 9780471252931، صفحة 462
  4. ↑ دليل المركبات الموجهة عن بعد، روبرت د. كريست وروبرت ل. ويرنلي الأب، القسم 4.2.8. قدرات وقيود تحديد المواقع الصوتية، ISBN 978-0-7506-8148-3
  5. ↑ دليل المركبة الموجهة عن بعد، القسم 4.2.6.4 خط الأساس الطويل (LBL)
  6. ↑ تحديد المواقع تحت الماء باستخدام تقنية LBL، مجلة هايدرو الدولية، يناير/فبراير 2008، المجلد 12، العدد 1
  7. ↑ ميلن، الفصل الثاني
  8. ↑ الكون السفلي، صفحة 77، ويليام ج. برود وديمتري شيدلوفسكي 1998، رقم ISBN 0-684-83852-4، ISBN 978-0-684-83852-6
  9. ↑ تاريخ الصوتيات تحت الماء الروسية، صفحة 722. أوليغ أ. غودين، ديفيد ر. بالمر، 2008، رقم ISBN 981-256-825-5، ISBN 978-981-256-825-0
  10. ↑ قواعد صواريخ إم إكس، الصفحات 173-175، 1981، رقم ISBN 1-4289-2450-7، ISBN 978-1-4289-2450-5