Le misurazioni del movimento della nave sono essenziali per le operazioni marittime che richiedono una navigazione precisa e la stabilità del rilievo. SBG Systems fornisce dati in tempo reale sul movimento della nave utilizzando sensori inerziali avanzati. Questi sensori calcolano il movimento della nave a 50 Hz integrando due volte i segnali dell'accelerometro. La doppia integrazione produce una deriva dovuta a errori di orientamento o alla polarizzazione del sensore. Un filtro passa-alto stabilizza l'uscita rimuovendo le componenti di movimento costante. La sintonizzazione automatica assicura che il filtro si adatti alle diverse condizioni del mare. Questa caratteristica supporta periodi di swell fino a 20 secondi nella stima dell'heave in tempo reale. Di conseguenza, le misurazioni del movimento della nave rimangono accurate e stabili durante le operazioni.
Il design del filtro passa-alto assicura che heave, surge e sway tornino a zero in condizioni statiche. Il riferimento è sempre il centro di rotazione dell'imbarcazione. Solo le unità qualificate per uso marittimo forniscono l'uscita dell'heave. Surge e sway non sono disponibili sulle unità della serie Ellipse. Surge e sway sono validi solo in applicazioni quasi statiche come le boe. Questi valori rimangono sensibili agli errori di orientamento. Le uscite sono riportate rigorosamente nel punto di misurazione dell'IMU.
Sistema di riferimento del movimento della nave
Le uscite del movimento della nave seguono una specifica definizione del sistema di riferimento. L'origine del sistema è situata nella posizione del punto di uscita. L'heave è lo spostamento verticale, positivo verso il basso. Il surge è lo spostamento longitudinale, positivo verso la prua dell'imbarcazione. Lo sway è lo spostamento trasversale, positivo verso il lato di dritta dell'imbarcazione. Questo sistema coerente assicura un'interpretazione affidabile tra più tipi di imbarcazioni.
L'uscita dell'heave mostra una risposta a gradino in caso di improvvisi cambiamenti di movimento. Quando si verifica un gradino, l'heave aumenta e poi torna gradualmente a zero. Il recupero può richiedere diversi minuti a seconda della storia dello stato del mare. La forma dell'uscita rimane coerente nonostante le differenze ambientali. Le misurazioni dell'heave non includono i contributi della marea. La compensazione della marea deve essere applicata separatamente per una determinazione accurata dell'altitudine.
Il centro di rotazione e il funzionamento dell'heave deportato
Anche il beccheggio è influenzato dalla rotazione dell'imbarcazione. Al centro di rotazione, il beccheggio rotazionale si annulla completamente. Lontano da questo punto, rollio e beccheggio inducono componenti di beccheggio dinamiche. Effetti semi-statici dovuti a vento, zavorra o squilibrio del carico influenzano ulteriormente i risultati. Posizioni diverse producono segnali di beccheggio con forme e ampiezze variabili.
Il posizionamento del sensore influisce notevolmente sulle prestazioni del beccheggio. Il montaggio vicino al centro di rotazione garantisce la massima precisione. Gli utenti possono configurare un punto di monitoraggio per apparecchiature come i sistemi sonar. Solo le misurazioni del beccheggio possono essere trasferite a questo punto di monitoraggio. Surging e swaying devono rimanere riferiti alla posizione dell'IMU. I bracci di leva devono essere misurati con precisione per evitare errori di stima. Anche piccole imprecisioni dimensionali o angolari si propagano nei risultati di beccheggio, surge o sway. È importante correggere qualsiasi disallineamento tra l'IMU e il telaio dell'imbarcazione, meccanicamente o tramite la configurazione del software.
Alcune versioni precedenti ignoravano i bracci di leva nel calcolo del beccheggio. Ciò limitava la precisione durante i movimenti dell'imbarcazione indotti dal vento o dalla corrente. Le versioni attuali del firmware tengono conto dei bracci di leva, migliorando la stima del beccheggio in condizioni dinamiche.
Altitudine migliorata con Heave
Gli utenti spesso confrontano l'output di heave con l'altitudine filtrata di Kalman. L'altitudine RTK fornisce misurazioni assolute precise in condizioni GNSS favorevoli. La compensazione delle maree è superflua quando si utilizza l'altitudine RTK. Tuttavia, l'altitudine RTK può peggiorare in ambienti GNSS difficili.
L'algoritmo di heave fornisce misurazioni relative precise senza dipendenza dal GNSS. Richiede la compensazione delle maree, ma rimane affidabile in caso di interruzioni del GNSS. La modalità Enhanced Altitude unisce l'heave con l'altitudine RTK. Questo approccio garantisce una precisione assoluta anche in ambienti GNSS sfavorevoli. La modalità Enhanced Altitude richiede profili di movimento marini e un posizionamento RTK o PPP preciso. Questa funzione può essere disabilitata se non necessaria.
Heave Ritardato
L'Heave Ritardato migliora la precisione per i rilievi idrografici. L'algoritmo utilizza i dati passati per correggere gli errori di fase. Fornisce prestazioni migliori in condizioni di moto ondoso a lungo periodo. L'Heave Ritardato introduce un ritardo di output fisso di 150 secondi. I messaggi di output includono timestamp per una datazione coerente dei dati. Si consiglia questa modalità per la mappatura dei fondali marini, poiché non richiede il funzionamento in tempo reale. L'heave in tempo reale rimane disponibile per le stime preliminari. Per il pieno funzionamento, l'unità deve rimanere attiva 150 secondi prima e dopo i rilievi.
Stima dell'heave in post-elaborazione
La post-elaborazione produce la stima dell'heave più accurata. Software come Qinertia ricalcola l'heave utilizzando l'analisi forward e backward. L'elaborazione combinata migliora la precisione oltre i metodi in tempo reale o ritardati. Questo approccio offre la massima accuratezza per le operazioni di rilievo idrografico.
SBG Systems fornisce soluzioni avanzate di misurazione del movimento navale che combinano uscite in tempo reale, filtraggio avanzato, algoritmi ritardati e miglioramenti della post-elaborazione. Queste caratteristiche assicurano prestazioni affidabili nella navigazione, nell'idrografia e nelle operazioni offshore.