IMU zorgt voor veilige en stabiele positionering van offshore-vaartuigen

Wat is GNSS en waarom werkt het soms niet?

GNSS (Global Navigation Satellite System) is de verzamelnaam voor wereldwijde positienavigatiesystemen zoals GPS (VS), Galileo (EU), GLONASS (Rusland) en BeiDou (China). Deze systemen gebruiken satellieten om nauwkeurige locatie- en tijdgegevens te leveren aan ontvangers — zoals die op schepen en offshore vaartuigen.
 

Echter, GNSS-signalen kunnen in bepaalde omgevingen onbetrouwbaar of onbeschikbaar worden, bijvoorbeeld:

• In de nabijheid van grote metalen structuren (zoals kranen, windturbines, platforms)
• Onder bruggen of in de buurt van hoge gebouwen
• Tijdens zware weersomstandigheden, signaalverstoring of multipath-effecten (signaalreflectie op water of metaal)
• In gebieden waar jamming of spoofing plaatsvindt

Dit vormt een serieus risico voor offshore vaartuigen die vertrouwen op GNSS voor Dynamische Positionering (DP), vooral bij precisiebewegingen in de buurt van structuren.

Offshore logistieke vaartuigen

De klant is een Noord-Europees bedrijf dat offshore logistieke vaartuigen inzet voor energiebedrijven, installateurs van windparken en diepzee onderzoeksplatforms. Het bedrijf exploiteert een vloot van offshore support vessels (OSV’s) die verantwoordelijk zijn voor het transport van vracht, personeel en uitrusting tussen de wal en offshore installaties. De kernopdracht is het waarborgen van betrouwbare en veilige overdracht van materialen en personeel onder tijdsdruk en in ruwe offshore condities.

Om vertrouwelijke redenen kunnen wij de klant niet bij naam noemen. Wel mochten wij enkele technische aspecten van deze toepassing met u delen.

Inertiaal back-upsysteem op basis van sensortechnologie

Bij manoeuvres dicht bij structuren — met name offshore windturbines en diepzee platforms — kan het GNSS-signaal van het schip worden geblokkeerd door hoge metalen constructies, rompwerken of kranen. Dit leidt tot storingen in het bestaande Dynamic Positioning System (DPS) en kan operaties stilleggen of handmatige overname vereisen.
De klant had een inertiaal back-upsysteem nodig dat:

• Naadloos integreerbaar is in hun navigatie- en besturingsnetwerk
• Betrouwbare dead-reckoning biedt bij korte tot middellange GNSS-uitval
• Werkt met hoge precisie onder uitdagende zee- en vibratiecondities
• De noodzaak voor frequente herkalibratie of onderhoud reduceert

Na evaluatie van diverse opties werd gekozen voor de IMU 8 van ASC, op basis van bewezen MEMS-inertiale prestaties, compacte behuizing en digitale outputmogelijkheden.

Projectimplementatie

Na een simulatie- en evaluatiefase werd de ASC IMU 8 geïntegreerd in de DPS-softwarearchitectuur van het OSV als fallback-sensor. Het systeem werd geconfigureerd om naadloos over te schakelen van GNSS naar dead-reckoning op basis van IMU-input wanneer signaaldalingen werden gedetecteerd.

Sensorinstallatie in het kort:

• Geplaatst in een trillingsgeïsoleerde behuizing binnen de navigatiekast van het schip
• Meetassen: 3× versnellingsmeters, 3× gyroscopen (6DoF)
• Aangesloten via RS422 op de centrale besturingseenheid
• Data sampling met 100 Hz en gecombineerd met scheeps-INS-software

Veldtesten vonden plaats tijdens live offshore operaties, waaronder:

• Nauw onderdelen aanmeren bij een drijvende windturbine
• Materiaaloverdracht door kraanassistentie
• Uitgebreide station-keeping in ruwe zeecondities (zeegang 4–5)

Bij GNSS-onderbrekingen bleef het DPS systeem ononderbroken functioneren, dankzij de IMU 8-uitvoer die koers en positie schatte met verwaarloosbare afwijking ten opzichte van het verwachte traject.

Minimaal verstoring van aan boord systemen

Het vaartuig beschikt nu over de basis voor hybride navigatiemodellen, waardevol in autonome of semi-autonome offshore logistieke scenario’s. De klant kon een hybride inertiaal-GNSS navigatiecapaciteit introduceren die het operationele veiligheidsniveau en vertrouwen verhoogde zonder ingrijpende wijzigingen in de bestaande systemen.