Pomiary ruchu statku są niezbędne w operacjach morskich wymagających precyzyjnej nawigacji i stabilności pomiarów. SBG Systems dostarcza dane o ruchu statku w czasie rzeczywistym, wykorzystując zaawansowane czujniki inercyjne. Czujniki te obliczają ruch statku z częstotliwością 50 Hz poprzez podwójne całkowanie sygnałów akcelerometrów. Podwójne całkowanie powoduje dryft wynikający z błędów orientacji lub odchylenia czujnika. Filtr górnoprzepustowy stabilizuje wyjście, usuwając stałe składowe ruchu. Automatyczne strojenie zapewnia, że filtr dostosowuje się do zmieniających się warunków stanu morza. Funkcja ta obsługuje okresy falowania do 20 sekund w estymacji kołysania pionowego w czasie rzeczywistym. W rezultacie pomiary ruchu statku pozostają dokładne i stabilne podczas operacji.
Konstrukcja filtra górnoprzepustowego zapewnia, że kołysanie pionowe, wzdłużne i poprzeczne powracają do zera w warunkach statycznych. Punktem odniesienia jest zawsze środek obrotu statku. Tylko jednostki kwalifikowane do zastosowań morskich zapewniają wyjście kołysania pionowego. Kołysanie wzdłużne i poprzeczne są niedostępne w jednostkach serii Ellipse. Kołysanie wzdłużne i poprzeczne są poprawne tylko w aplikacjach bliskich statycznym, takich jak boje. Wartości te pozostają wrażliwe na błędy orientacji. Wyjścia są raportowane ściśle w punkcie pomiarowym IMU.
Układ odniesienia ruchu statku
Wyjścia ruchu statku są zgodne z określoną definicją układu odniesienia. Początek układu znajduje się w pozycji punktu wyjściowego. Kołysanie pionowe to przemieszczenie pionowe, dodatnie w dół. Kołysanie wzdłużne to przemieszczenie wzdłużne, dodatnie w kierunku dziobu statku. Kołysanie poprzeczne to przemieszczenie poprzeczne, dodatnie w kierunku prawej burty statku. Ten spójny układ zapewnia niezawodną interpretację dla różnych typów statków.
Wyjście kołysania pionowego wykazuje odpowiedź skokową przy nagłych zmianach ruchu. Gdy wystąpi skok, kołysanie pionowe wzrasta, a następnie płynnie powraca do zera. Powrót do normy może zająć kilka minut, w zależności od historii stanu morza. Kształt wyjścia pozostaje spójny pomimo różnic środowiskowych. Pomiary kołysania pionowego nie uwzględniają wpływu pływów. Kompensacja pływów musi być stosowana oddzielnie w celu dokładnego określenia wysokości.
Środek obrotu i działanie deportowanego kołysania pionowego
Na ruch pionowy wpływa również rotacja statku. W środku obrotu, rotacyjny ruch pionowy zostaje całkowicie zniesiony. Z dala od tego punktu, roll i pitch wywołują dynamiczne składowe ruchu pionowego. Efekty półstatyczne od wiatru, balastu lub nierównowagi obciążenia dodatkowo wpływają na wyniki. Różne lokalizacje generują sygnały ruchu pionowego o różnych kształtach i amplitudach.
Umiejscowienie czujnika silnie wpływa na wydajność pomiaru ruchu pionowego. Montaż w pobliżu środka obrotu zapewnia maksymalną dokładność. Użytkownicy mogą skonfigurować punkt monitorowania dla urządzeń, takich jak systemy sonarowe. Tylko pomiary ruchu pionowego mogą być przekazywane do tego punktu monitorowania. Surge i sway muszą pozostać odniesione do lokalizacji IMU. Ramiona dźwigni muszą być mierzone precyzyjnie, aby uniknąć błędów estymacji. Nawet małe niedokładności wymiarowe lub kątowe propagują się na wyniki ruchu pionowego, surge lub sway. Ważne jest, aby skorygować wszelkie niezosiowości między IMU a ramą statku, mechanicznie lub poprzez konfigurację oprogramowania.
Niektóre starsze wersje ignorowały ramiona dźwigni w obliczeniach ruchu pionowego. To ograniczało dokładność podczas ruchów statku wywołanych wiatrem lub prądem. Obecne wersje firmware uwzględniają ramiona dźwigni, poprawiając estymację ruchu pionowego w warunkach dynamicznych.
Wysokość z kompensacją kołysania pionowego
Użytkownicy często porównują wyjście kołysania pionowego z wysokością filtrowaną Kalmana. Wysokość RTK zapewnia precyzyjne pomiary absolutne w sprzyjających warunkach GNSS. Kompensacja pływów jest zbędna przy korzystaniu z wysokości RTK. Jednak wysokość RTK może ulec pogorszeniu w środowiskach o utrudnionym dostępie do GNSS.
Algorytm kołysania pionowego zapewnia precyzyjne pomiary względne bez zależności od GNSS. Wymaga kompensacji pływów, ale pozostaje niezawodny podczas przerw w dostępie do GNSS. Tryb Enhanced Altitude łączy kołysanie pionowe z wysokością RTK. Takie podejście zapewnia dokładność absolutną nawet w słabych środowiskach GNSS. Enhanced Altitude wymaga profili ruchu morskiego i precyzyjnego pozycjonowania RTK lub PPP. Funkcję tę można wyłączyć, jeśli nie jest wymagana.
Opóźnione kołysanie pionowe
Opóźnione Heave poprawia dokładność w badaniach hydrograficznych. Algorytm wykorzystuje dane historyczne do korekcji błędów fazowych. Zapewnia lepszą wydajność w warunkach długookresowego falowania. Opóźnione Heave wprowadza stałe 150-sekundowe opóźnienie wyjściowe. Komunikaty wyjściowe zawierają znaczniki czasu dla spójnego datowania danych. Zalecamy ten tryb do mapowania dna morskiego, ponieważ nie wymaga on działania w czasie rzeczywistym. Heave w czasie rzeczywistym pozostaje dostępny dla wstępnych szacunków. Do pełnej operacji urządzenie musi pozostać aktywne 150 sekund przed i po badaniach.
Estymacja kołysania pionowego w post-processingu
Post-processing zapewnia najdokładniejszą estymację kołysania. Oprogramowanie takie jak Qinertia, ponownie oblicza kołysanie wykorzystując analizę do przodu i do tyłu. Połączone przetwarzanie zwiększa precyzję w porównaniu z metodami działającymi w czasie rzeczywistym lub opóźnionymi. Takie podejście zapewnia najwyższą dokładność dla operacji hydrograficznych.
SBG Systems oferuje zaawansowane rozwiązania do pomiaru ruchu statków, łączące wyjścia w czasie rzeczywistym, ulepszone filtrowanie, algorytmy opóźnione i udoskonalenia post-processingu. Te funkcje zapewniają niezawodne działanie w nawigacji, hydrografii i operacjach offshore.
