Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Elektrometrik Konum Belirlemede Kullanılan Aletler 1. Hidrodist Hidrodist, hidrografik amaçlar için geliştirilmiş mikro dalgalarla uzunluk ölçümü yapan.

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "Elektrometrik Konum Belirlemede Kullanılan Aletler 1. Hidrodist Hidrodist, hidrografik amaçlar için geliştirilmiş mikro dalgalarla uzunluk ölçümü yapan."— Sunum transkripti:

1 Elektrometrik Konum Belirlemede Kullanılan Aletler 1. Hidrodist Hidrodist, hidrografik amaçlar için geliştirilmiş mikro dalgalarla uzunluk ölçümü yapan bir tellürometre sistemidir. Hidrografi taşıtının konumu, ölçülen iki uzunluğun fonksiyonu olarak bulunur. Ana alet (master), ölçmelerin yapıldığı hidrografi taşıtında, 2 adet karşı alet (remote) kıyıdaki iki jeodezik noktada bulunur. Hidrografi taşıtından ölçülen iki uzunluğun kesiştirilmesi ile, iskandil yapılan noktanın konumu belirlenir. Hidrodist, hidrografik amaçlar için geliştirilmiş mikro dalgalarla uzunluk ölçümü yapan bir tellürometre sistemidir. Hidrografi taşıtının konumu, ölçülen iki uzunluğun fonksiyonu olarak bulunur. Ana alet (master), ölçmelerin yapıldığı hidrografi taşıtında, 2 adet karşı alet (remote) kıyıdaki iki jeodezik noktada bulunur. Hidrografi taşıtından ölçülen iki uzunluğun kesiştirilmesi ile, iskandil yapılan noktanın konumu belirlenir. Hidrodistlerin çok kullanılan MRB-2 modelinde sistem, 2 ana alet ile, 2 karşı aletten oluşur. Ana aletler, küçük ve taşınabilir olduklarından küçük botlarda da kullanılabilmektedir. Karşı aletler, kıyıdaki iki jeodezik noktaya yerleştirilir. Her ana alet, kendi karşı aleti ile sürekli olarak çalışır. Ölçme için, karşılıklı aletler arasında kesintisiz gözlem gerekli olduğundan jeodezik istasyonların, arazi ve ölçme sınırı koşullarına uygun seçilmesi zorunludur. Hidrodist MRB-2 nin maksimum ölçme sınırı 40 km, inceliği ise,  1,5 metredir. Hidrodistlerin çok kullanılan MRB-2 modelinde sistem, 2 ana alet ile, 2 karşı aletten oluşur. Ana aletler, küçük ve taşınabilir olduklarından küçük botlarda da kullanılabilmektedir. Karşı aletler, kıyıdaki iki jeodezik noktaya yerleştirilir. Her ana alet, kendi karşı aleti ile sürekli olarak çalışır. Ölçme için, karşılıklı aletler arasında kesintisiz gözlem gerekli olduğundan jeodezik istasyonların, arazi ve ölçme sınırı koşullarına uygun seçilmesi zorunludur. Hidrodist MRB-2 nin maksimum ölçme sınırı 40 km, inceliği ise,  1,5 metredir.

2 Elektrometrik Konum Belirlemede Kullanılan Aletler  2. Elektronik Teodolit  Hidrografi alanında elektronik teodolit olarak adlandırılan ve hidrografi gemisine yerleştirilen mikro dalga konum belirleme sistemi, gemi ile kıyıdaki 3 jeodezik nokta arasında oluşan 2 kestirme açısını elektronik olarak ölçmektedir. Kıyıdaki jeodezik noktalara 1,6 KHz lik impuls frekansı ile 120  lik yatay genişlikte yayın yapan gönderici aletler yerleştirilir. Gemideki alette (ana alet) yaklaşık olarak 1  lik yayın (transmisyon) genişliği olan bir dönel reflektör bulunur.

3 Elektrometrik Konum Belirlemede Kullanılan Aletler  Sistem çalışmaya başladığı zaman ana alet, kıyıdaki istasyonlardan gelen 3 ayrı maksimum işarete (sinyale) göre 2 açı ölçer. Açıları kaydetmek için 2 sayaç vardır. Bunlardan birincisi ilk istasyondan alınan maksimum sinyalle açılır ve ikinci istasyondan alınan maksimum sinyalle kapanır. İkinci sayaç, birinci sayacın kapanma anında açılır ve üçüncü istasyondan maksimum sinyal gelince kapanır. Her sayacın açık olduğu süre içinde açı bölümleri, sayaçlara girer ve kıyı istasyonları arasındaki açılar, alıcı antenin bir defa dönmesi ile elde edilir. Sayaçlardaki açı değerleri, başka bir ölçüm serisi başlayıncaya kadar saklanır

4  Sistemin kesinliği, kuzey doğrultusuna bağlanmak suretiyle sağlanır. Anten daima sağa doğru döner ve daima birinci maksimum sinyali kuzey doğrultusunu geçtikten sonra 1. Hedef olarak alır. Ana aletin anteni saniyede 1 devir hızla döndüğünden her iki açı, konum inceliğini etkilemeyecek bir hızla ölçülmüş olur. Aletin en küçük gösterge birimi, 0.02  dir. Elektrometrik Konum Belirlemede Kullanılan Aletler

5  3. Elektronik Konum Gösterici (E.P.I)  Elektronik konum göstericisi (Elektronik Position Indicatör = E.P.I) açık denizlerde yapılacak hidrografik çalışmalar için geliştirilmiştir. E.P.I, Shoran ve Loran tekniğinin bir kombinasyonudur. Sistemde uzun dalga boylu impulslar kullanılır. Bununla yeryüzü eğriliğinin etkisi azaltılmakta ise de, geri dönen elektromanyetik dalgalar osiloskopta net bir şekilde oluşmadığından sistemin inceliği düşüktür. Ölçme sınırı 700 km, inceliği  5 metredir.  E.P.I.’nin temel ilkesi : Gemide bulunan ana aletten, iki jeodezik istasyona yerleştirilen karşı aletlere radyo impulsları gönderilir. Bu impulslar, karşı istasyonlardaki operatörlerin kontrolü altında gemiye geri gönderilir. İmpulsun seyir süresi, gemideki alet tarafından ölçülerek zaman cinsinden uzaklık elde edilir. Geminin konumu iki uzaklık dairesinin kesişme noktası olarak belirlenir. Elektrometrik Konum Belirlemede Kullanılan Aletler

6  Loran Sistemi  Loran "Long Range Navigation" kelimelerinden türetilmiş bir isimdir. Uzak mesafeli hiperbolik konum belirlemesi için ultra yüksek frekans transmisyonu önerisine dayanılarak geliştirilmiştir. Aralarında birkaç yüz km uzaklık bulunan ve yüksek frekanslı impuls yayan bir çift senkronize kıyı istasyonu ile gemi veya uçak arasında km.ye kadar uzunluklar ölçülebilmektedir. Loran vericilerinde 1700 ile 2000 KHZ arasında radyo frekansları kullanılmaktadır. Bu frekans sınırı Standart Loran Bandı olarak bilinmektedir. Verici cihazlar100 kW çıkış gücü ile 50 mikro saniye uzunluğunda impulslar göndererek, deniz üzerinde 1000 km.lik, karada ise 200 km.lik bir ölçmeye olanak sağlarlar. Geceleri iyonosferden yansıyan dalgalar kullanılmak suretiyle bu sınır, 2500 km.ye kadar arttırılabilir. İyonosfer dalgalarının kullanılması durumunda yer dalgaları için hazırlanmış harita ve planlarda düzeltmeler yapmak gerekir.

7 Elektrometrik Konum Belirlemede Kullanılan Aletler  Loran ağı, genellikle kıyı boyunca birkaç istasyonu kapsayan zincir şeklinde tesis edilirler ve bu istasyonlar arasındaki uzaklık 200 ile 500 km arasında olur. Loran sistemi, okyanuslar gibi geniş alanlarda "uzun mesafe gözlemleri" için geliştirilmiş olduğu için kıyılardaki istasyonların oluşturduğu ağların uzunluğu birkaç bin km.yi bulabilir. Dolayısıyla birkaç bağımsız istasyon çiftinin aynı zamanda çalışması ve belirli olan ölçmelerin yapılması gerekli olmaktadır. Bütün Loran İstasyonları 1700 ile 2000 KHZ arasındaki frekans bandında çalışmalarına karşın, genellikle 4 değişik kanal ve frekans kullanılmaktadır.  Standart Loran inceliği; elektromanyetik dalgaların doğrudan gönderilmesi halinde (gündüz yapılan ölçmeler için ) kısa uzaklıklarda ±270 metre, 1200 km.de ise ±2.5 km.ye ulaşır. Gece yapılan ölçmelerde (İyonosfer dalgalarının kullanılması halinde) 500 ile 2500 km için ortalama konum inceliği ±2.5 km ile ±14 km arasındadır. Standart Loran sistemi, yalnızca navigasyon ve istikşaf ölçmeleri için uygun olup, harita alımları için Loran-B ve Loran-C sistemleri geliştirilmiştir.

8 Elektrometrik Konum Belirlemede Kullanılan Aletler  Loran-B Sistemi  Bu sistemde impuls karakteristikleri, kanal frekanslar ve tekrarlama hızları Standart Loran ile aynıdır. Loran- B de 2 MHz lik faz karşılaştırma sistemi ile yüksek ölçme inceliği elde edilmektedir. Sistemin taşıyıcı dalga frekansı MHz, band genişliği 35 KHz dir. Taşıyıcı dalgaların faz farkları, impulslar içinde ölçülmek suretiyle elde edildiğinden 2MHz transmisyonlu bir faz karşılaştırma sistemi söz konusu olmakta ve gönderici gücün azaltılması ile kısa impulslar da daha uzun ölçme sınırı sağlanmaktadır. Ayrıca impuls frekansında kaba konum belirlemesi belirsizlikten kurtarılmıştır. Loran-B ile sağlanan incelik, birkaç mili mikro saniye ve standart hata 0.01 mikro saniye kadardır.

9 Elektrometrik Konum Belirlemede Kullanılan Aletler  Loran-C Sistemi:  Loran-C sistemi, 90 ile 110 KHz taşıyıcı dalga frekansı ile çalışmaktadır. 100 KHz de yer dalgalarının yayılması oldukça stabildir. Loran-C nin band genişliği 20 KHz dir ve 3500 km'ye kadar uzunlukların ölçülmesine olanak sağlamaktadır. Elde edilen oransal incelik yaklaşık 1/ mertebesindedir. Bu ise açık denizlerde ve okyanuslarda yapılacak hidrografik çalışmalar için yüksek bir inceliktir.

10 Elektrometrik Konum Belirlemede Kullanılan Aletler  İki bazlı Decca Sistemi  İki bazlı Decca sistemi, Standart Decca sisteminin bir varyasyonudur. Bu sistemde de istasyon çiftleri, hiperbolik konum eğrileri ailesi oluştururlar. Ana istasyon her çiftte bulunmakta ve dolayısıyla üç istasyon dizisi, konum belirleme için yeterli olmaktadır. Bu sistemin üstünlüğü, birçok geminin aynı zamanda kullanılabilmesi, konum belirleme için yalnız bir alıcı aletin yeterli olması ve bunun herhangi bir gemiye yerleştirilebilmesidir.  İki bazlı Decca zincirinde, kıyıdaki iki karşı istasyondan konumu belirlenecek bir gemiye, ana verici ile standart tipte bir Decca alıcısı yerleştirilir. Alıcıya bağlı Dekometreler, ana işaret ile karşı istasyonlardan alınan işaretlerden birisi arasındaki faz farkını gösterir. Bu faz farkı, transmisyon yörüngesinin doğrusal bağıntısı olmaktadır. Uzaklıklar, dekometreler yardımıyla elde edildiklerinden burada dairesel uzaklık yöntemi söz konusudur.

11 İki bazlı Decca Sistemi  İki bazlı Decca donatımının standart tipten tek ayrıcalığı, gemide kullanılan ana istasyon verici antenidir. Bu antenin şekli genellikle geminin cinsine bağlıdır. İki bazlı Decca sisteminin ölçme alanı ortalama 400 km, inceliği ise 20 metredir.

12 Elektrometrik Konum Belirlemede Kullanılan Aletler  Kısa Uzaklık Decca Sistemi (Hi-Fiks)  Hi-Fiks yüksek incelikli, hafif bir elektronik konum belirleme sistemi olup, kısa uzaklıklar için geliştirilmiştir. Sistemin normal kullanılma uzaklığı 8-60 km dir. Alıcı, verici istasyona daha da yaklaştırılmak suretiyle, inceliği azaltılmadan ölçme yapılabilir. Hi-Fiks sisteminde standart Decca sistemine oranla 20 kat daha yüksek frekans kullanılmaktadır. Sistemde bir ana ve iki karşı olmak üzere üç verici istasyon bulunur. Bunlar, hiperbolik veya dairesel yönteme göre konum belirlemesine olanak sağlarlar. Sistemin ölçme sınırı, ortalama 35 km, baz doğrultusundaki hatası 1 metredir.

13 Uydu Sistemleri  Uzaydan konum belirleme sistemleri, yeryüzündeki veya yer yüzeyinin yakınındaki noktaların konumlarını belirlemek için, uzak mesafede veya yörüngedeki bir cisimden yayılan elektromagnetik dalgalardan faydalanarak geliştirilmiş sistemlerdir. Bu tanımlama çerçevesinde sistemler; klasik konum belirleme ve navigasyon amacıyla kullanılabilirler. Bütün uzay konum belirleme sistemleri, uzay teknolojisine paralel olarak 1957’lerden sonra geliştirilmiştir.  Günümüzde kullanılan GPS, Transit ve Rusların geliştirdiği GLONASS, başlangıçta savunma ve askeri amaçlarla yapılmışlardır. Askeri amaçlı olduğu için tek yol sistemlerdir. Yani sinyaller uydulardan alıcılara doğru gönderilir. Alıcının konumunun hiç bir zaman bilinmemesi gerekir. Bütün uydu konum belirleme sistemleri, dünya merkezli bir koordinat sistemi içinde bir alıcının yer koordinatlarını veya birkaç alıcı arasındaki baz vektörünü ölçerler.

14 Uydu Sistemleri  Global Positioning Sistem (GPS)  NAWSTAR - GPS sistemi ABD Savunma Bakanlığı tarafından geliştirilmiş uydu konum belirleme sistemidir. Ayrıca, ölçmeler her çeşit hava koşullarında, gündüz ya da gece yapılabilir. GPS, Transit sistemin yerini almasının yanında, uyduların eşzamanlı görünebilirlikleri ile uydu gözlemlerindeki başlıca hata kaynakları giderilerek uzunluklar hassas olarak daha kısa zamanda ölçülebilir. GPS üç kısımdan oluşmaktadır. Uydular, kontrol sistemi ve kullanıcılar.  Global konumlama sistemi, konum ölçmeleri ve navigasyon için kullanılır. Sistem 4 uydu için geliştirilmiştir. Bu uydular, altı yörüngeden birine, ekvatora 55 derecede ve yerden km yüksekliğe yerleştirilmiştir. Uydular, dünyanın çevresinde 11 saat 58 dakikada döner. En fazla 10, en az 4 uydu aynı zamanda görülebilir.

15 Uydu Sistemleri  Sistem için geliştirilmiş orijinal yöntemde konum belirlemesi için 4 uyduya ihtiyaç vardır. Alıcının üç boyutlu konumunun bilinmeyenlerine ek olarak 4. bilinmeyende eklenir. Bu uydu saati ile alıcı saatinin ayrılığıdır. Dört bilinmeyen dört denklemle çözülebilir ve bir nokta için dört uydu gerekir. Bir bilinmeyen için değer bulunarak, konum sabitlemeye üç uyduyla devam edilebilir. Denizde, su yüzeyi ile WGS 84 elipsoidi arasındaki ilişkinin belirlenebildiği derinliklerde üç uydu sabitleme sık kullanılır.

16 Uydu Sistemleri  Uyduların yayınladığı kodlanmış mikro dalgalar, yer üstünde konumu belirlenecek noktanın üzerine merkezlenmiş alıcı yardımıyla alınır ve kodları çözülür. Uyduda bulunan atom saati, alıcıda bulunan quarz saatleri yardımıyla mikro dalganın uydudan alıcıya geliş zamanı hesaplanır. Bu fark ile ışık hızının çarpımı; uydu ile alıcı arasındaki uzaklığı verir. Noktanın koordinatlarını belirlemek için noktadan 3 uyduya olan uzaklığı aynı anda ölçmek gerekir. Uyduların konumları yardımıyla noktanın konumu, uzay geriden kestirme ile ölçülür. İnceliğin artması için 4. bir uyduya gözlem yapılır. Yer istasyonun koordinatları, geosentrik koordinat sistemine (x,y,z) veya WGS84 elipsoidine (f,l,h) göre bulunur.

17 Uydu Sistemleri  Yüksek doğruluklu sonuçların gerçek zamanda elde edilmesi güç olmasına karşın, çalışma ve veri işleme yöntemleriyle bu hatalar elimine edilir. GPS ile konumlamada doğruluğu etkileyen temel hatalar, sistemden (uydu yörünge ve saat hataları) ve ortamdan kaynaklanır. Uyduların yeryüzünden uzaklığı dikkate alınırsa, yeryüzünde birbirine yakın noktalardaki hata değerlerinin yaklaşık aynı olacağı söylenebilir. DGPS yönteminde temel prensip, konumu iyi bilinen bir referans noktasındaki alıcıda hesaplanan anlık düzeltme değerleri kullanılarak km uzaklıktaki alıcıların hatalı konumlarının iyileştirilmesidir.

18 Uydu Sistemleri  Pratikte yaygın olarak kullanılan kod ölçüleri ile DGPS yöntemi için ifade edilen konum hata değerleri, dinamik platformlardaki uygulamalar için sabit alıcı ile gezen alıcı arasındaki uzaklığa bağlı olarak 1-20 metre, statik uygulamalar için ise 1-5 m arasında değişmektedir. Faz farkı ölçülerinin kullanıldığı özel yöntemlerde cm düzeyine indirilebilir; anlık konum doğrulukları ise dm düzeyinde elde edilebilir. Gezen alıcının referans alıcıya uzaklığı azaldıkça GPS hata kaynaklarının her iki alıcıyı da etkileme miktarı aynı olacaktır.

19 Uydu Sistemleri  Referans alıcıda düzeltmeler, noktanın kesin koordinatları ve GPS sinyallerinden hesaplan anlık koordinatların farkı olarak (konum düzeltme yöntemi) hesaplanabilir. Ancak pratikte kesin koordinatlarla hesaplanan uydu-alıcı uzaklığının uydu sinyalleriyle ölçülen uzaklıktan farkı (gözlem düzeltme yöntemi) daha yaygın olarak kullanılmaktadır. Referans istasyonunda hesaplanan düzeltmeler anında (real tıme) diğer alıcılara gönderilebileceği gibi, ölçü sonrası değerlendirme de yapılabilir. Anlık düzeltmeler, her uydu için yere kurulmuş radyo vericisinden yayınlanarak ya da ölçüm teknesinde bir iletişim uydusu yoluyla yapılır. Böylece teknenin yeri hesaplanmadan önce gözlenen uzunluklar düzeltilmiş olur.

20 Uydu Sistemleri  DGPS’nin özellikle deniz ve havacılıkta kullanımı başka sorunları da beraberinde getirmiştir. Çünkü uçak ve gemilerin sabit istasyondan çok uzaklara gitmesi söz konusudur. Bu durumda ise DGPS’nin temel ilkesi ortadan kalkmaktadır. Dolayısıyla sabit istasyondan uzaklaştıkça doğruluk da o oranda azalacaktır.  GPS ölçümleri için en az iki alıcı gereklidir, ama sık kullanılan tekniklerde bilinen yerlerde üç, bilinmeyen yerlerde de dördüncü alıcı kullanılır. 10 km de 10 mm'lik ve 100 km'de 10 cm'lik doğruluklara ulaşılabilir. Elde edilen doğruluklar, alıcıdan görüldüğü kadarıyla uyduların geometrisine bağlıdır. Uydular sürekli biçimde yörüngelerinde hareket ederler ve dört uydu bir hat üzerinde ya da ufka yakın bir yerde dağılmış ise doğruluk azalır.

21 Transit Doppler Alıcıları İle Nokta Konumlama Yöntemi Amerika Birleşik Devletleri uydu sistemi olan Transit, uzak yerlerdeki noktaların koordinatlarının tutarlı bir doğrulukla belirlenmesini sağlamıştır. Yedi uydu iki sabit frekanstan yayın yapabilir. Doppler kaydırmasının miktarı, uydunun uzaydaki konumundan elde edilen bir konum çizgisi verir ve bunların birkaçı kesişerek alıcının üç boyutlu koordinatlarını verir. Uydular, dünya etrafındaki kutupsal yörüngede, sürekli olarak dönmektedir. Bunların yörüngesel peryodları, 1 saat 47 dakika kadardır. Yükseklikleri ise dünya yüzeyinden yaklaşık 1000 km kadardır. Doppler sayımları, alıcının tipine göre 2 dakikadan 5 saniyeye kadar değişiklik gösteren aralıklarla yapılır. Her doppler sayımı, yukarıda anlatıldığı gibi sabit bir ölçümü temsil eder. Böylece, aralık kısaldıkça tek bir geçişten daha çok ölçüm elde edilebilir ve teoride daha doğru bir sabitleme sağlanmış olur.

22 Uydu Sistemleri  Uydudan elde edilen sonuçların dik koordinat sistemi üzerinde (WGS 84) enlem, boylam ve yüksekliğe dönüştürülmesi için sistem, yerküre ve deniz yüzeyi arasında bir ilişki olmalıdır. WGS 84’ün yüksekliği hidrografik ölçmeler için uygun olmayabilir. Çünkü bu değer, deniz haritası başlangıç seviyesi (datum) değerinden onlarca metre farklı olabilir.  Uydu, yerel ufkun üzerinde olduğunda, gerekli geçiş ölçümlerini yapmak mümkün olur. Uydu ortalama dakikada ortaya çıkar (boylama bağlı olarak) ve dakika kalır.  10 metreye kadar doğruluğu olan konumlama için, 30 iyi kaliteli geçiş alabilen sabit bir alıcı gereklidir. Daha iyi sonuçlar, bilinen bir noktaya konan ikinci bir alıcı ile sağlanabilir. Bu hatalar, uydudan, pozisyondan ve verinin gönderilmesinden kaynaklanabilir.

23 Akustik Sistemler  Elektromagnetik sistemlerin doğrulukları ya da yolları belirli bir iş için yeterli olmadığında ya da bu işin deniz yatağında kesin mühendislik ölçümü gerektirdiğinde, ölçmecinin bu gereksinimini karşılamak için değişik yollara başvurması gerekir. Birinci gereksinim için elektromagnetik konum belirleme (EPF - electromagnetic position fixing) sistemi değiştirilir. - Sualtı konum belirleme (UPF - underwater position fixing) sisteminin kullanımı havaya göre sınırlıdır. Mühendislik ölçmeleri için, Sualtı konum belirleme (UPF) sistemi birçok durumda en iyisidir.

24 Akustik Sistemler Kıyı ötesi mühendislik ölçmeleri örnekleri petrol endüstrisi çalışmalarında bolca bulunabilir. Bunlar, matkap donanımları ve üretim platformları için • Yer ölçümlerini, • Platformların önceden belirlenmiş konumuna yerleştirilmesini • Boru hatlarının kaynağa bağlanmasını, • Boru hatlarının ve diğer yapıların erozyona karşı denetlenmesini • Ve daha birçok şeyi kapsar. Bu işlerin hassas bir biçimde yürümesi için sensörlerin (echo sounderlar, sonarlar, TV kameraları, vb.) fazla uzakta olmaması gerekir. Ve bunlar yedek parçalar şeklinde, uzaktan kumandalı araçlar (ROV - remote-operated vehicle) ve sualtında kalabilir araçlarla uzağa taşınabilirler. ROV’lar isminden de anlaşılabileceği gibi insansızdır. Ancak sualtında kalabilenlerde insan bulunur. Bunların her biri bir kordonla yüzeydeki gemiye bağlanabilir ya da serbestçe yüzebilir. ROV’lar genellikle tekneye bağlanır; mürettebatlı olanlar, denizaltında kalabilir ve serbestçe yüzebilirler.

25 Akustik Sistemler Long Baseline Method (LBL) – Uzun Bazlı Yöntem LBL, ölçme teknesinden denizaltı sensörüne veya hareketli hedefe, sualtında koordinatları bilinen 3 ya da daha fazla transponderdan geniş bir alanda hassas konumlama sağlamaktadır. Baz uzunlukları 50 m ile 6 km arasında deniz derinliğine, sualtı topografyasına, akustik frekansa ve ortam koşullarına bağlı olarak değişmektedir. Transponderlar gemi altındaki transducer yardımıyla sorgulanır.

26 Akustik Sistemler Short Baseline (SBL) Method - Kısa Bazlı Yöntem SBL yöntemi, sualtı tabanındaki transponderlar arasında yer alan uzun bazlar yerine geminin omurgasındaki referans noktaları arasındaki bazları kullanmaktadır. Burada koordinat sistemi sualtı tabanı yerine gemiye bağlıdır.

27 Ultra or Super Short Baseline (USBL - SSBL) Method Çok Kısa Bazlı Yöntem Akustik Sistemler SBL sistemlerinden farklı olarak geminin omurgasında transducer dizilerinden oluşan tek bir sistem bulunmaktadır. Akustik sinyalin yatay ve düşey düzlemlerdeki geliş açısını ölçmek için faz karşılaştırma teknikleri kullanılmaktadır. SBL sistemlerinden farklı olarak geminin omurgasında transducer dizilerinden oluşan tek bir sistem bulunmaktadır. Akustik sinyalin yatay ve düşey düzlemlerdeki geliş açısını ölçmek için faz karşılaştırma teknikleri kullanılmaktadır. Bunun yanında deniz tabanında tek bir şamandıra yerleştirilmiştir.

28 Akustik Sistemler Birleşik Sistemler

29 Akustik Sistemler Uzun bazlı konfigürasyon (LBL) Gemi, ROV ya da su altında kalabilenler S in yerini belirlemek amacıyla SA, SB, SC, SD kenarlarını oluşturmak için tras- ponder işaret şamandırasını sorgular. Kısa bazlı konfigürasyon (SBL) Baz doğrultuları olan X ve Y eksenleri teknenin başından kıçına (X) ve alaban- dadan alabandaya (Y) yerleştirilen su altı dinleme cihazı (hydrophone) ile tanımlanırlar Sorgulama transdüseri

30 Akustik Sistemler Her durumda, sualtı alıcılarının yerlerinin her zaman bilinmesi gerekir. Aynı şekilde bu durum, matkap (sondaj) kordonu için de geçerlidir. Sondaj kordonunun bir ucu sondaj deliğine, diğer ucu sondaj mavnasına bağlıdır. UPF sistemlerinin üç biçimi vardır. Uzun Bazlı (Long Baseline - LBL), Kısa Bazlı (Short Baseline - SBL) ve Süper Kısa Bazlı (Süpershort (ultrashort) Baseline - SSBL). Her durumda, sualtı alıcılarının yerlerinin her zaman bilinmesi gerekir. Aynı şekilde bu durum, matkap (sondaj) kordonu için de geçerlidir. Sondaj kordonunun bir ucu sondaj deliğine, diğer ucu sondaj mavnasına bağlıdır. UPF sistemlerinin üç biçimi vardır. Uzun Bazlı (Long Baseline - LBL), Kısa Bazlı (Short Baseline - SBL) ve Süper Kısa Bazlı (Süpershort (ultrashort) Baseline - SSBL). Tekil deniz yatağı transponder (radyo sinyaline cevap veren radyo vericisi) ya da pinger. cihazı yerleştirimi (SBL için eksenler) Taşınabilir su altı dinleme cihazı yerleştirimi (SBL için eksenler) Teknenin yeri deniz yatağı işaret şamandırasından gelen 3 ya da 4hidrofonun faz farkıyla belirlenir Çok kısa bazlı konfigürasyon Teknenin yeri deniz yatağı işaret şamandırasından gelen 3 ya da 4 hidrofonun faz farkıyla belirlenir Sualtı konumlama sistemlerinin Konfigürasyonu

31 Akustik Sistemler Sualtı Akustik Fenerler (Underwater acoustic beacons) Fenerler (beacons), pasif, aktif ya da kumandalı olabilir. Silindirik ya da küresel basınç levhalarının boyutları 0.3 ile 1 m arasındadır ve deniz yatağının üzerine yakın demirlenmiş (şamandıraya bağlanmış) olabilir. Sinyallerin, çevrenin topografyasından etkilenmemesi için düz alanlar tercih edilir. Akustik yayıncılar, özel bir kodla tetiklenir ve birimleri yüzeye çıkarmak için kullanılır. Olta kurşunu ya da başka bir ağırlıkla denize bırakılır ve birimin etrafına takılan, batmayan bir halka, birimin geri getirilmesini sağlar. Trol avı yapılan alanlarda fenere dik açı verilirken av yapılmayan alanlarda (düşük profil vermek için) düşey olarak sabitlenir. Aktif fenerin en basit biçimi 1 Hz değerinde kodlanmış, kısa pulslar gönderir. Batarya bir yıl dayanır.

32 Akustik Sistemler  Radyo alıcısı fenerler (transponder beacons), en kullanışlı olanlarıdır. Deniz tabanına demirlenmiş gibi yerleştirilenler, yüzeydeki gemiden kodlanmış bir sorgulama pulsu gelinceye kadar pasif moddadır. Kod, klasik bir puls zinciri olabileceği gibi, transponderin hidrofonunun “dinlediği” belirli bir sinyal frekansı olabilir. Transponderin sorgulama pulsunu alınca kendi cevabını iletir ve bir dahaki sorgulamaya kadar tekrar pasif hale döner. İletim frekansı genellikle soru frekansından farklıdır. Daha karmaşık transponderlerde mekanik ya da tetikleme (pyrotechnic) yayım aleti bulunur: Bu alet, yüzeydeki gemiden gelen özel bir komut pulsuyla harekete geçer. Bu komutun alınmasıyla fenerlerin bağı çözülür ve fener kendi pozitif kaldırma gücüyle su yüzeyine yükselir.

33 Akustik Sistemler  Cevap veren fenerler (responder beacons), kendilerini yüzeydeki gemiye bağlayan bir kablo yoluyla elektriksel olarak harekete geçerler ve transponder gibi işlev görürler. Pulsların seyir süresi rotanın tek yönlü yolunu temsil eder.  Yardımcı fenerler (relay beacons), bir ağdaki tüm sorgulama frekanslarından ayrı bir sorgulama frekansına sahip transponderlerdir ve uzaktan sorgulamayı gerektiren yerlerde kullanılabilirler (Örneğin, gemiden aldığı bilgiyi değiştirecek kendi sorgulama sinyallerini yapması için kontrol edilen bir sualtı aracında olduğu gibi).  Akıllı transponderler (Intelligent transponders), geniş bir alanda kullanılmaktadır. Mikro işlemcilerle donatılmış olan bu transponderler, özel komutlar verilerek ağdaki diğer fenerlere soru sorulmasını sağlar ve elde edilen verileri kontrol gemisine gönderirler. Bunlar, hız hesabı için sıcaklık ve tuzluluk ölçümü yapabilecek biçimde tasarlanmıştır. Ayrıca LBL‘deki anahatların uzunluğunu hesaplar ve bağlı oldukları ya da iletişim kurabildikleri araçları da harekete geçirirler.

34 Akustik Sistemler  Uzun Baz (LBL)  LBL, su altı işaret şamandırasının (beacons) yerinin belirlenmesinin klasik biçimidir. Yüzeydeki tekneyi -ya da ROV, su altında kalabilenler ve çekilen parçaları- yerel trilaterasyon ağına bağlar. Bu ağda baz doğrultusu boyunca, kilometrede 1 m lik doğrulukta seyir yapmak mümkündür. En iyi doğruluk  2 m civarındadır. Baz uzunlukları her 100 m lik su derinliği için genelde 1 km dolayındadır. Ekstra durumlarda 10 km uzunluğunda olabilir (genellikle 2-3 km).

35 Akustik Sistemler  Bu tip bir ağın kalibrasyonunun yapılması, deniz ölçümü işinin ortalama değer bulmak için sürekli gözlem yapan, en küçük karelere göre işaret şamandırasının en uygun yerini belirleyen, ülke ölçme sistemine en benzer olanıdır. Yüzeydeki tekne, deniz yatağı ağı ile GPS ya da EPF sistemi gibi yüzey belirleme sistemi arasında bir bağ görevi yapar. Belli bir zaman süresince yüzey sistemi, tekrar tekrar sabit deniz yatağı işaret şamandıralarına bağlanırlar. Bu durum, tamamı sağlanıncaya kadar devam eder. Deniz yatagı ağları, üçgen ve dörtgenlerden oluşan zincirler şeklinde sıralanırlar ve bunlar istenen alanın iyi geometri sabitleri ile kapsanması için gerekli oranda genişletilir. Bu aynen (geleneksel) klasik sahil ağlarına benzer

36 Akustik Sistemler Su altında kalabilenlerin izlenmesi Düzenleyici (relay) radyo alıcıları (transponder) su altında kalabilenler kapsamında olduklarından özel frekans üzerinde sorgulanırlar; böylece Düzenleyici (relay) radyo alıcıları (transponder) su altında kalabilenler kapsamında olduklarından özel frekans üzerinde sorgulanırlar; böylece transponderlerin cevap vermesi sağlanır ve su altında kalabilenlerin konumu hem kendi bünyelerinde hem de yüzeydeki teknede hesaplanabilir. transponderlerin cevap vermesi sağlanır ve su altında kalabilenlerin konumu hem kendi bünyelerinde hem de yüzeydeki teknede hesaplanabilir. Uzaktan idare edilen araçların (ROV) izlenmesi Yüzeydeki tekne deniz yatağı düzenini sorgular ve ROV transponderini sıra ile tetikler; cevap verici (responder) normal sorgulama frekansında gönderme yapar. Hem yüzey teknesinin hem de ROV un yerleri belirlenir. Yüzeydeki tekne deniz yatağı düzenini sorgular ve ROV transponderini sıra ile tetikler; cevap verici (responder) normal sorgulama frekansında gönderme yapar. Hem yüzey teknesinin hem de ROV un yerleri belirlenir.

37 Akustik Sistemler Yedekte çekilen araçların izlenmesi Transponder cevapları yüzeydeki tekne tarafından direkt alınır ve yedeklenen araçlardan göbeğe ait kablolar yolu ile cevaplar alınır ve iki konumun da belirlenmesi sağlanır. Transponder cevapları yüzeydeki tekne tarafından direkt alınır ve yedeklenen araçlardan göbeğe ait kablolar yolu ile cevaplar alınır ve iki konumun da belirlenmesi sağlanır. Kaynağın yeniden yerleştirilmesi Vinç, kaynak üzerinde konumlandırılır ve bırakılma anında yerleştirilen transponderler kullanılır. Sarkıtma Vinç, kaynak üzerinde konumlandırılır ve bırakılma anında yerleştirilen transponderler kullanılır. Sarkıtma şeridinin sonuna yerleştirilen hidrofonla doğru yeniden yerleştirme yapılır. şeridinin sonuna yerleştirilen hidrofonla doğru yeniden yerleştirme yapılır.

38 Akustik Sistemler  Boru hattı bağlanması Boru hattındaki transponderler doğrudan sorgulanırlar. Daha sonra deniz yatağı düzenleyici işaret şamandıraları tarafından da boru hattının transponderlerinin yerinin belirlenmesi için sorgulanırlar. Boru hattındaki transponderler doğrudan sorgulanırlar. Daha sonra deniz yatağı düzenleyici işaret şamandıraları tarafından da boru hattının transponderlerinin yerinin belirlenmesi için sorgulanırlar.

39 Akustik Sistemler Bütün Sualtı Konumlama sistemleri (UPF) otomatikleştirilmiştir. Deniz yatağı işaret şamandırası, yüzeydeki tekneden gelen frekans göndermeleri ile sorgulanırlar ve her işaret şamandırası kendi kimliğinin frekansından cevap verir. Kenarlar, akustik sinyallerin iki yol gidip gelmeleri sürelerinden elde edilir. Gemide bulunan birim, sorgulama oranını denetler, dipten ve yüzey yansımalarından kaynaklanan çok yönlü sinyalleri elimine etmek için süzgeç görevi yapar.

40 Akustik Sistemler  Konfigürasyon (LBL), bir alanın geniş bir bölümünde yapılacak yakın ölçüm için idealdir. Bu alan, üretim platformu alanı gibi genişlik konusunda kısıtlanmıştır. Aynı şekilde bağımsız olarak su altında kalabilenlerin ölçümü için de idealdir. (Burada su altında kalabilenlerin mürettebatı sorgulama devirini denetleyebilir ve seyir verilerini işleyebilir.) Ağ içinde yedekleme yapılmış parçaların ve ROV ların izleri için yapılan ölçümlerde kullanılırlar. SBL ve SSBL şekillerinden daha çok alanları kapsayabilir. Ancak doğaldır ki ağın oluşturulması ve kalibrasyonu daha karışıktır.

41 Akustik Sistemler  LBL ağlarının kalibrasyonu değişik biçimlerde yapılabilir. Ağın şeklinin ve ölçeğinin düzeltilmesi için her zaman yerel bir kalibrasyonu içerir. Aynı zamanda jeodezik konum ve yönlendirme için de mutlak kalibrasyona sahiptir. Sıkça kullanılan yöntemler aşağıdaki şekilde görülmektedir. Bu sistemler, yüzey konumlama verilerinin mutlak konumu ve yönlendirilmesine dayandıklarından, kurumlar tarafından kolayca entegre sistemlerine dönüştürülürler.

42 Akustik Sistemler Baz doğrultusunun kesişmesi Baz hattı işaret şamandıraları çiftler halinde, baz hattı uzunluğunu elde etmek üzere sorgulanırlar. Yerel gridlere ayarlanan (datum), bir transpondere bağlıdır. Bu doğru yerelleştirme ve daha sonra yapılacak yöneltme için gereklidir. Baz hattı işaret şamandıraları çiftler halinde, baz hattı uzunluğunu elde etmek üzere sorgulanırlar. Yerel gridlere ayarlanan (datum), bir transpondere bağlıdır. Bu doğru yerelleştirme ve daha sonra yapılacak yöneltme için gereklidir. Dizi yönlendirmesi Yönlendirme, jiroskoplu pusula başlığıyla, akustik sabitlerden hesaplanan başlığın karşılaştırılması sonucunda hesaplanır. Yönlendirme, jiroskoplu pusula başlığıyla, akustik sabitlerden hesaplanan başlığın karşılaştırılması sonucunda hesaplanır. Rüzgar, gel-git, dalga yüzünden oluşan engellerin telafi edilmesi için ters yönde de yapılır. Rüzgar, gel-git, dalga yüzünden oluşan engellerin telafi edilmesi için ters yönde de yapılır.

43 Akustik Sistemler Yonca yaprak kalibrasyonu Tekne, diziyle birlikte ve onun çevresinde seyreder, yüzey PF sistemi ile belirlenir, kenar uzunluklarından yararlanılarak transponder konumu belirlenir. Dairesel Kalibrasyon Transponderler, yonca yaprağı yönteminde olduğu gibi coğrafi olarak konumlandırılırlar. Bu konumlandırmada diğer sistemlerce belirlenen tekne konumlarından transpondere kadar olan kenar ölçümlerinden hesaplanır.

44 Akustik Sistemler SATNAV kalibrasyonu Tekne, üç konumda demir atar, kenar verileri ve uydudan belirlenen konumlamadan transponderlerin coğrafi konumlarını belirler. Statik kalibrasyon Sabit platformlar için, her transponder normal modda ya da relay modda çalışır. Baz hattı uzunlukları doğrudan ve tekrarlı kenar ölçümlerinden hesaplanır.

45 Akustik Sistemler Akıllı transponderlerin kendiliğinden kalibrasyonu Özel bir komut, transponderlerin kendiliğinden kalibrasyon yapma modunu benimsemelerini sağlar. Bunun mikro işlemcisi, uzunluk birimleri (rangig unit) gibi çalışırlar, diğer transponderleri sorgularlar ve baz hattı uzunluğunu uzaktan ölçerek yüzeydeki tekneye bildirirler. Dizi yerleştirilmesi (array relocation) ve yönlendirme Akustik diziden elde edilen konum sabitleri, yüzey PF sistemiyle elde edilen sabitlerle karşılaştırılır. Dizi konumu ve yönlendirmesi oluşturuluncaya kadar ayarlanır. Akustik diziden elde edilen konum sabitleri, yüzey PF sistemiyle elde edilen sabitlerle karşılaştırılır. Dizi konumu ve yönlendirmesi oluşturuluncaya kadar ayarlanır.

46 Akustik Sistemler Kısa Bazlı Konfigürasyon (SBL)

47 Akustik Sistemler SBL sistemleri, datum işaret şamandıralarının yakın yarıçapları ile çalışmaya uygundurlar. Örneğin, suyun derinliğine hemen hemen eşit bir yarıçapla. Diğer yandan “datum” işaret şamandırası izlenecek parçaya takıldığında (yapıştırıldığında), su altında kalabilenlerin ya da yedeklenmiş araçların yollarının izlenmesinde de kullanılırlar. Sık kullanılan bir başka uygulama; tekne deniz yatağındaki ilgilenilen noktanın düşey olarak tam üzerinde durmak için olduğu yerde manevralar yapar. Buna benzer olarak sondaj deliği üzerinde kendiliğinden hareket eden (gücünü kendisinden alan) sondaj kayığı (filika, mavna) verilebilir. Bu işleme dinamik konumlama DP adı verilir.

48 Akustik Sistemler Eğer, tekne transponder (radyo alıcısı) nın doğrudan üstünde bir yerinde durursa ve iki deniz altı dinleme cihazı, A ve B aralarındaki maksimum baz hattı uzunluğunu verecek şekilde konulmuşsa, transponderden A ve B ye giden ışın yolları eşit olur. Böylece transponder sinyalleri eşit safhalarda her iki su altı dinleme cihazına ulaşırlar. Bu anda, gemi yerinden uzaklaşırsa, A ve B deki sinyal safhaları farklı olur. Bunun sebebi alınan yoldaki farktır. Bu farkın miktarı, geminin “on - top” konumundan olan uzaklığına bağlıdır. Bu yöntemi kullanan tekneye genellikle yay itici pervane ve ona ek olarak itici (hareket ettirici) ünite yerleştirilir. Faz farkı sinyali itici kuvvet ünitelerini harekete geçirir. Bunlar, teknenin yeniden sıfır noktasına dönmesi için gereklidir

49 Akustik Sistemler Baştan kıça (gemi boyunca) tek bir işaret şamandırasının konum belirleme geometrisi

50 Akustik Sistemler  Dinamik konumlamanın ilkeleri yüzeydeki teknenin alt kısmına yerleştirilmesinde kullanılabilir. Şekilden de anlaşılacağı üzere, teknenin transpondere bağlı olarak yerinini saptanabilmesi için, yalnızca BC baz hattının uzunluğunun ve transponderin yerinin bilinmesi gerekir. BC nin uzunluğu, AC sin  ile belirlenir. AC nin uzunluğu da, transponderden yapılan gönderme ile su altı dinleme cihazı tarafından bunun alınması arasında oluşan aralığın zaman ayarı yapılarak elde edilir. Ancak bu işlem eğer sorgulama zamanı da biliniyorsa yapılabilir. Bununla birlikte transponderin gönderme yapmadan önceki dahili gecikmesinin de bilinmesi gerekir. Aslında basit bir işaret şamandırası transponderin yerine geçebilir. Eğer kenar uzunlukları farkları (  R) ölçülebiliyorsa, sorgulama ihtiyacı ortadan kalkabilir. Toplam uzunluk yerine  R nin ölçülmesi gerekir.

51 Akustik Sistemler Sesin hızı (c) biliniyorsa ve dalga sınırının her iki deniz altı dinleme cihazına geliş zamanlarındaki fark (  t) ölçülebiliyorsa uzaklık farkı hesaplanabilir.  t kolayca, iki deniz altı dinleme cihazındaki faz farkları olarak hesaplanabilir. İki denizaltı dinleme cihazı arasındaki uzaklık d olmak üzere  R = c  t ve sin  = c  t / d yazılabilir. R artık ölçülmediğinden AB derinliğinin bilinmesi gerekir ve bu ekosanderden elde edilebilir. Bu yapılırken her ihtimale karşı BD demirleme (bağlama) doğrusunun uzunluğu ayarlanır. Böylece, BC = AB tan  ve  küçük açı olduğundan tan  = sin  ve BC = AB (c  t) / dolur.

52 Akustik Sistemler Uzaklığın ve yönün deniz yatağı işaret şamandırasından belirlenmesi hidrofonlar

53 Akustik Sistemler Eğer üçüncü denizaltı dinleme cihazı konursa ve diğer ikisiyle 90  lik bir açı oluşturursa, diğer eksenin baz hattı için de benzer hesaplama yapılabilir. Bu durumda işaret şamandırasının yönü ölçülmemiş olur. X ekseni doğal olarak teknenin başı boyunca uzanır ve relatifden gerçek yöne dönüştürülmesi için cayro (jiroskop) referansına ihtiyaç duyulur. Bir transponder kullanıldığında ve R1, R2, R3 kenarları ölçüldüğünde geminin transpondere göre (bağıl olarak) konumu şöyle hesaplanır.

54 Akustik Sistemler d: x ve y eksenlerinde baz hattı uzunluğudur. İşaret şamandırasına göreli olarak 3-D sabiti için, Z derinliği bilinmek zorundadır ya da aşağıdaki eşitlikten hesaplanabilir. Ölçülen derinlikler, belirlemenin kalitesini arttıran redundans (fazla ölçü) sağlar. Bütün konumlama sistemleri kalibre edilmelidir.

55 Akustik Sistemler Bu formüllerde, teknenin sabit ve düz olduğu kabul edlilir. Unutulmamalıdır ki baz hattı, tekneye deniz altı dinleme cihazı dizilerinin bağlanmasıyla gösterilir. Her hangi bir sallanma ya da hareket, hesaplamaları bozar. Bu nedenle bütün sistemler düşey referans alıcısı içerir ve böylece sallanma ve eğimden kaynaklanan sorunlar otomatikman halledilmiş olur. Dahası, teknenin olduğu noktadan gelen deniz altı dinleme cihazı, dizi merkezinin kolları da düzeltilmelidir (örneğin; sondaj, döner tablası ya da ekosander transdüceri). Aynı şekilde deniz yatağında ilgilenilen noktadaki, deniz yatağı işaret şamandıraları da düzeltilmelidir (örneğin; sondaj deliği).

56 Akustik Sistemler Çok Kısa Bazlı (SSBL) Konfigürasyon SBL şekli özel bir tekne gerektirir. Çünkü baz hattı, tekne gövdesine takılmış ve hassas olarak konumlandırılmış su altı dinleme cihazları ile gösterilir. Aynı ilke SSBL yöntemi için de uygulanabilir. Bütün su altı dinleme cihazları (ve doğal olarak baz hatları) hemen hemen yalnızca mm lik çapı olan taşınabilir bir yuvada toplanırlar. SBL şeklinde olduğu gibi transpondere göre bağıl olarak teknenin koordinatları x ve y ekseninde kullanılmak üzere gereklidir. x ekseninin yönlendirilmesi, jiroskoplu pusula referansıyla elde edilir.

57 Akustik Sistemler SSBL yönteminde, SBL yöntemi için verilen formül pek kullanılmaz. Çünkü baz hattı, tatmin edici bir çözüm bulunması için gerekli olan uzunlukta değildir. Bunun yerine faz farkı ölçümleri yapılır. Transponder sinyalinin fazı, deniz altı dinleme cihazı çiftlerinde alınırlar. Bu çiftler x ve y eksenlerini temsil ederler. İmalatçılar tarafından verilen hata payı, işaret derinliğine eşit datum işaretin çevresindeki maksimum yatay yarıçapa kadar olan uzunluğun yüzde biri civarındadır. Böylece, 100 m lik bir derinlikte derinlikten başlayan 100 m lik yarıçapta  1 m lik konum doğruluğu beklenir. Bütün sistemin kullanmadan önce kalibre edilmesi gerekir. Bu işlemlere teknenin bağıl başlama noktasının ayarlanması işlemlerinden başlanır. Bu işlemler, kapalı ve derin sularda yapılan testlerle belirlenir.

58 Akustik Sistemler Doppler Sonar (Su Altı Ses Ölçümü) Doppler sonar, 200 metreden daha az derinlikerde, teknenin hızını ve dipten derinliğinin elde edilmesini sağlar. Bu derinliği aşan yerlerde gönderilen pulslar deniz tabanından ziyade su tabakalarından yansımalarla geri gönderilir. Sonuçta hız ve uzaklık verileri, su kütlesine bağımlı olur. Doppler sonar, iyi çalışan bir gemi logundan (geminin hızını ölçme aleti) biraz daha iyidir. Doppler sonar, hareketli su kütleleri dışında, yalnızca dünyanın yüzeyine göreli uzaklık ve yön ölçüm değerleri sağlayabilir. Teknenin deniz tabanı üzerindeki göreli hareketinin yarattığı doppler frekans kayması tekneden gönderilen akustik pulslarla hesaplanabilir. Bu pulslar, deniz tabanı boyunca gönderilir ve yansıtıldıktan sonra tekneye dönerken alınır.

59 Akustik Sistemler

60  Doppler hız verileri, zamanla birleştirilerek mesafe elde edilir. Gönderimin (transmisyon) yatayla yaptığı açı bilinmelidir. Aynı şekilde akustik pulsun yayılma hızı da bilinmelidir. Veriler, gönderme (transmisyon) hattı boyunca hız ve mesafe konularında bilgi içerir. Genellikle teknenin başı boyunca. Tekne, gelgit ve akıntılar yüzünden deniz tabanı üzerinde yengeç gibi hareket edebilir. Tekne (baş kıç vurma) hareketleri yapar ve dalga hareketleri yüzünden sallanır. Bu nedenle eğer teknenin başı x eksenini oluşturursa ve alabandadan alabandaya doğrultu da y eksenini oluşturursa ve 4 puls gönderilirse - ileriye baş tarafa, geriye kıç tarafına, iskele tarafına ve sancak tarafına - teknenin hızının x ve y bileşenleri ölçülebilir. Sallanma ve diğer yanıltıcı etkileri elimine edilir.

61 Akustik Sistemler Eğer teknenin baş tarafına göre jiroskoplu pusla tarafından elde edilen yöneltme verileri, x ve y verilerine uygulanırsa, geminin gerçek yönü ve hızı düzeltilir ve deniz tabanı boyunca hesaplanır. Bu basit sistemler doklu (gemi havuzu, rıhtım) geniş gemilerde sık sık uygulanır. Bunlar sadece başa, kıç tarafına, sancak ve iskele yönünde hız verirler. Uydu konumlama sistemlerinde uygulanabilen ölçüm sistemi gerçek yol ve hız konusunda etkilidir. Bu yöntemin doğruluğunun olmaması (zamana bağlı olarak artar) ve pulse-8 gibi ortadan - uzun mesafeye EPF sistemlerinin yayılması nedeniyle self olanlarının büyük bir kısmını kaplar. Buralarda endüstri faaliyetleri gerçekleştirilir. Sonar Doppler sistemleri günümüz entegre sistemlerinde pek kullanılmazlar.

62 Akustik Sistemler İnersial Navigasyon İnersial (eylemsizlik) maddenin bir özelliğidir. Madde hareketsiz bir durumdadır ya da düz bir hat üzerinde düzgün, tek yönlü hareket eder. Dış bir güç, eğer ona etki ederse durumunda meydana gelen değişiklik dış güçle orantılı olur. Bir eylemsizlik sistemi jiroskop ve hızlanma ölçücüsü çiftinin x,y ve z düzlemine sıralanması ile oluşur. Bunlar daha sonra oynak (ya da sabit) bir çerçeveye yerleştirilir. Eğer platform bilinen bir noktayla ilişkilendirilirse ve daha sonra hareket ettirilirse, sonuç hızlanma jiroskop - hızlanma ölçüsü (akselometre) tarafından algılanır: Bunların çıkışları zamanla birleştirilerek platformda birim zaman başına katedilen mesafe bulunmuş olur. Bu üç çıkış çiftleri yön bulunmasında kullanılır. Bu sistemlerin pahalı olması nedeniyle kullanımları genellikle askeri ve hükümet çalışmalarıyla sınırlı kalmıştır.

63 Otomasyon Sistemleri Ölçme anındaki nokta konumunun belirlenmesi, konumu belirlenen bu nokta ile bir sonraki konum belirleme noktası arasındaki doğrultu üzerinde periyodik aralıklarla derinlik ölçümleri yapılması ve bu bilgilerin sayısal veya grafik olarak gösterilmesi, derinlik haritalarının yapımında arzu edilen hususlardır. Deniz haritacılığında otomasyon, 1950 lerin sonunda radyo seyir sistemlerinin kullanılmasıyla başlar. Bilgisayar ve mekanik çizicilerin devreye girmesiyle, delikli okuma kartlarına girilen konum belirleme okumaları, bilgisayar tarafından çizdirilmeye başlanmıştır.

64 Otomasyon Sistemleri 1965 yılında ise, bilgiler serdümenin önündeki ekrana aktarılmıştır. Klasik çizim aletlerine göre çok daha hızlı bir elektronik harita gösterimi olan bu ekranlara, bütün seyir bilgi ve noktaları çizdirilerek, hesapları kolaylıkla takip edilebilmektedir lerde okunan veriler, manyetik bant veya kasetlere sayısal olarak aktarılmaya başlanmıştır. Konum belirlemeden sonra, etüd sonu çalışmalarında derinlik verilerini otomatik olarak haritaya dökme işlemlerine de bu tarihlerde başlanılır. Günümüzde bu sistemlere, radyonavigasyon sistemleri ile birlikte, yönölçer (cayro), parakete (hız logu) ve uydu sistemleri gibi birçok konum belirleme sistemleri entegre edilebilmekte ve verilerin kalite kontrolu anlık olarak yapılabilmektedir.

65

66 Otomasyon Sistemleri Böylece konum belirleme, derinlik ölçme ve haritalama çalışmaları, boyutları küçülen bilgisayarların araştırma gemilerine monte edilmesiyle, tek bir sisteme entegre edilebilmiştir. Böyle bir sistemde, çalışma hatları ve anında hesaplanan gemi konumları, serdümen önündeki ekrana veya oto pilota gönderilebilmektedir. Son yıllarda yaygın olarak kullanılmaya başlanan otomatik konum belirleme, derinlik ölçme, depolama, veri işleme ve haritalama sistemlerinin klasik ölçme yöntemleri yerine tercih nedenleri şu şekilde sıralanabilir (Doğan ve Alpar 1994):

67 Otomasyon Sistemleri • Azalan rutin işler ve daha az kalifiye eleman gereksinimi, • Hızlandırılmış işlem ve hesaplamalar, • Karmaşık işlemlerin gösterime daha kolay sunulabilmesi, • Emniyet açısından kritik alarm durumlarının anında tespiti, • Yorucu rutin işlemlerden doğan kişisel hataların azaltılması, • Gerekli veri ve koşulların standart bir şekilde uygun kayıt ortamlarına depolanabilmesi, • Maliyet giderlerinin azalması, • Gelişen veri işlem kolaylıkları, • Kullanıcıların manevralarına daha fazla zaman ayırabilmeleri.

68 Otomasyon Sistemleri Gerekli durumlarda sahildeki bir gelgit ölçerden su seviyesi bilgileri sisteme sokulabilmekte ve derinlik verilerinden su seviyesi değişimlerinin etkileri çıkartılarak veriler belli bir datuma indirgenebilmektedir. Çevresel birimlerden gelen sayısal veri sinyalleri alan ve çevresel birimlere sayısal kontrol sinyalleri gönderen sistem, gerek radyonavigasyon, gerekse uydu verilerini kullanan konum belirleme aletleri ile gemideki yön ölçer ve hız ölçerden yararlanarak sürekli mevki koyabilir. Derinlik ölçme sistemlerinden gelen sayısal derinlik verileri de sistemde depolanırlar. Sistem, akustik iskandil, sismik, manyetometre ve yandan taramalı sonar gibi çevresel birimlere, belli aralıklarla veya istenen bazı özel anlarda konum markalamaları gönderir. Böylece elde edilen veriler arasında koordinasyon sağlanır. Sistemin doğru çalışması, yan birimlerin doğruluğuna bağlıdır. Bu nedenle konum belirlemede mümkün olduğunca fazla konum belirleme sistemi ve sahil istasyonu kullanılmasına özen gösterilmektedir. Çalışma sonrası elde edilen veriler, veri işlem teknikleri uygulanarak haritalanabilir.

69 Otomasyon Sistemleri Derinlik haritalarında dip topografyası birçok değişik biçimde belirtilebilir. Yaygın olarak kullanılan seyir haritalarında, yoğun aralıklarla derinlik değerleri belirtilerek belli aralıklarla eş derinlik eğrileri çizilmektedir. Ülkemizde memleket kara haritaları içinde kalan kıyı denizlere ait hidrografik çalışmalar Gauss-Krüger projeksiyonuna göre çizilmektedir. Diğer bir harita şekli ise, derinliklerin belli aralıklı eş derinlik eğrileriyle belirtildiği haritalardır. Bunlar kullanıcının dip topografyasını daha iyi algılayabilmesini sağlar. Diğer batimetri haritaları ise, renklendirilmiş haritalar, şekillendirilmiş boyamalı haritalar ve gölgelendirilmiş şekilli haritalar olup, eş derinlik eğrilerinin çizilmediği yerlerde gerçek derinlikleri gösteremedikleri için pek kullanışlı değildirler.

70 Otomasyon Sistemleri Hidrografik haritaların yapılması için açılan paftalara önce jeodezik noktalar işaretlendikten sonra kıyı şeridine ait ayrıntılar işlenir. Daha sonra her konum noktası için ölçülmüş olan derinlik değerleri haritaya geçirilir. Profiller, gridler şeklinde alınmışsa, kesim noktalarındaki derinliklerin birbirleriyle uyuşumu kontrol edilir. Haritaya geçirilecek değerler, düzeltilmiş ve indirgenmiş değerler olmalıdır. Otomatik veri toplama, depolama ve işleme sisteminde, haritalama işlemi yapılmadan önce sistem konfigürasyonu, çalışma hatları, veri tabanları ve gelgit dosyaları hazırlanmalıdır. Daha sonra kayıt verilerin, işlenebilir XYZ dosyalarına formatlanması, ölçme noktaları ve yardımcı seyir istasyonlarının XY koordinatlarının datum indirgemesi yapılır. Bu çevrimdeki en önemli işlemler, derinlik düzeltmeleri ile ilgili olanlardır (Doğan ve Alpar 1994):

71 Otomasyon Sistemleri Gelgit Düzeltmesi: • Su seviyesi verilerinin hazırlanması, • Temel istasyondan olan zaman farkına göre gelgit hesabı, • Ortalama gelgit seviyesinin girilmesi, • Derinlik dosyalarının düzeltilmesi. Ses Hızı Düzeltmesi :  Sudaki ses hızlarının derinliğe göre sisteme girilmesi,  Bu verilerin dosyalanması,  Derinlik dosyalarının düzeltilmesi. Bundan sonra, kaydedilen ham derinlik verilerinin ses hızı, gelgit ve transdüser derinliği düzeltmeleri, hazırlanan veri dosyalarına göre sistem tarafından otomatik olarak yapılır

72 HİDROGRAFİK HARİTALARDA KULLANILAN PROJEKSİYON SİSTEMLERİ Yeryüzü düzlem bir yüzey olmadığından, harita çiziminde amaca en uygun koşulları gerçekleştiren projeksiyon yöntemi seçilir. Projeksiyon yönteminin özelliğine göre, haritada açı, uzunluk veya alan deformasyonları oluşur. Amaca uygun projeksiyon yönteminin seçilmesi ile bu deformasyonları azaltma veya bazılarını yok etme olanağı vardır. Hidrografik haritaların büyük çoğunluğunu oluşturan deniz haritalarının çiziminde, kolay ve ekonomik seyir istekleri birinci derecede etkili olduğundan, genellikle en kısa yol (ortodrom) seyrine veya sabit rota (loksodrom) seyrine olanak sağlayan Gnomonik ve Mercator projeksiyon yöntemleri uygulanır. Kara haritalarının tamamlanması amacıyla yapılan çizimlerde ise kara haritasına ilişkin projeksiyon yöntemi uygulanır

73 Mercator Projeksiyonu Mercator projeksiyonunun temel ilkesi, dünyaya ekvator dairesi boyunca teğet olduğu düşünülen bir silindir üzerine izdüşüm yapılmasıdır. Mercator projeksiyonu, açı koruyan normal konumlu bir silindirik projeksiyondur. Mercator projeksiyonunda meridyen ve paralel daireleri birbirine dik doğrular şeklinde oluşur. Meridyeni temsil eden doğruların aralıkları eşit olmasına karşın, paralel daire doğruları ekvatordan uzaklaştıkça ara uzunlukları artar. Mercator projeksiyonun başka bir özelliği, dünya üzerinde meridyenlerle sabit açı yapan ve loksodrom adı verilen eğrinin harita üzerinde bir doğru olarak görülmesidir. Bu özellik gemi ulaştırmacılığında büyük önemi olan sabit açılı rota seyrine olanak sağladığından, Mercator projeksiyonu deniz haritaları için çok kullanılan önemli bir projeksiyondur.

74 Mercator Projeksiyonu

75

76

77

78 Mercator projeksiyonuna göre hazırlanmış haritalarda tam ekvator üzerindeki bölgeler için deformasyon yoktur. Ancak ekvatordan uzaklaştıkça deformasyonlar büyüdüğünden, yöntem maksimum 60  enlemine kadar uygulanabilir. Fakat 40  enleminden sonra haritalarda önemli ölçüde alan deformasyonu ortaya çıkar. Mercator projeksiyonuna göre hazırlanmış haritalarda tam ekvator üzerindeki bölgeler için deformasyon yoktur. Ancak ekvatordan uzaklaştıkça deformasyonlar büyüdüğünden, yöntem maksimum 60  enlemine kadar uygulanabilir. Fakat 40  enleminden sonra haritalarda önemli ölçüde alan deformasyonu ortaya çıkar.

79 Mercator Projeksiyonu Gemicilikte modern seyir olarak adlandırılan elektronik seyirde, geminin herhangi bir andaki konumunun belirlenmesinde, belirli istasyonlara göre ölçülen uzaklıkların ve doğrultuların Mercator projeksiyonuna göre yapılmış bir haritaya doğrudan işaretlenmesi kolay değildir. Çünkü radyo dalgalarının yörüngeleri birer büyük daire eğrisidir. Bu projeksiyonda büyük daire eğrisi bir doğru şeklinde oluşmaz. Ancak bu eğrilerin açıklık açıları, mercatoryal açıklık açısına dönüştürülerek haritaya işaretlenebilir. Dönüşüm için genellikle daha önceden hazırlanmış çizelgelerden yararlanılır. Mercator projeksiyonuna göre yapılmış haritalarda, en kısa yol olan büyük daire eğrisi, küçük loksodrom parçalarına bölünerek sabit rotalar ile en kısa yol üzerinde ekonomik seyir olanağı vardır.

80 Gnomonik Projeksiyon Gnomonik projeksiyon yönteminin temel ilkesi, dünyaya kutup noktasında teğet olduğu düşünülen bir düzlem üzerine izdüşüm yapılmasıdır. Burada projeksiyon merkezi, dünyanın merkezi ile çakışık olduğundan paralel daireleri birer daire, meridyenler ise bu daireleri eşit parçalara bölen birer yarıçap şeklinde oluşurlar. Projeksiyon yüzeyinin teğet noktasından uzaklaştıkça deformasyonlar hızla büyüdüğünden, 60  den daha küçük enlemlerde yapılacak haritalar için bu projeksiyon yöntemi uygulanmaz.

81 Gnomonik Projeksiyon

82

83 Gnomonik Projeksiyonu Gnomonik projeksiyonun gemiciliği ilgilendiren en önemli özelliği, iki nokta arasında en kısa yol olan büyük daire yayının (ortodrom eğrisinin) harita üzerinde bir doğru parçası olarak görülmesidir. Gnomonik projeksiyonda büyük daire yayı her noktada meridyenle değişik açı yaptığından gemi rotasının sürekli değiştirilmesi gerekir. Bunun uygulanması zordur. Bu nedenle Gnomonik projeksiyona göre çizilmiş deniz haritaları, genellikle Mercator projeksiyonlu haritalarla birlikte kullanılır. Elektrometrik dalgaların yörünge eğrisi, Gnomonik projeksiyonda doğru olarak görüldüğünden, bu projeksiyona göre yapılmış haritalar, elektrometrik konum belirleme veya elektronik seyir için büyük kolaylık sağlarlar.


"Elektrometrik Konum Belirlemede Kullanılan Aletler 1. Hidrodist Hidrodist, hidrografik amaçlar için geliştirilmiş mikro dalgalarla uzunluk ölçümü yapan." indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları