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Fabricantes de soluciones acústicas subacuáticas
Exail
Soluciones de vanguardia en navegación y posicionamiento para sistemas no tripulados y robóticos
Platinum Partner
Advanced Navigation
Soluciones de navegación y posicionamiento de alta precisión para vehículos no tripulados y autónomos
Platinum Partner
Teledyne Marine
Vehículos marinos autónomos y no tripulados: USV, AUV, ROV marinos; flotadores de perfilado y sistemas remolcados
Platinum Partner
Cerulean Sonar
Soluciones avanzadas de imagen y posicionamiento submarinos para vehículos marinos no tripulados y autónomos
Gold Partner
ALSEAMAR
Soluciones y servicios de vanguardia para aplicaciones de defensa, energía oceánica y marina
Gold Partner
Kraken Robotics
Tecnologías innovadoras de imagen submarina de alta resolución y energía para misiones de exploración submarina comerciales, científicas y militares
Gold Partner
Cellula Robotics
Vehículos submarinos autónomos y sistemas robóticos submarinos de última generación
Gold Partner
SatLab Geosolutions
Sistemas de posicionamiento GNSS, SLAM 3D y cartografía móvil, vehículos de superficie no tripulados
Gold Partner
Sonardyne International
Sensores de seguimiento, navegación, posicionamiento y comunicación para AUV, ROV y USV
Gold Partner
Forcys
Sistemas integrados y cargas útiles para plataformas no tripuladas de superficie y submarinas que operan en entornos marítimos complejos
Silver Partner
Hydro-Tech
Equipos de prospección hidrográfica: ecosondas multihaz, sonares de barrido lateral, sensores de velocidad del sonido y perfiladores
Silver Partner
CHC Navigation
Sistemas de posicionamiento y navegación GNSS, cartografía móvil UAV LiDAR y vehículos de superficie no tripulados
Silver Partner
Airmar Technology Corporation
Estaciones de monitorización meteorológica, transductores marinos, sonares de barrido lateral y altímetros submarinos
Silver Partner
Visión general de la acústica submarina para sistemas ROV, AUV y USV
Introducción a los sistemas acústicos submarinos
Los sistemas acústicos submarinos constituyen el mecanismo fundamental para la detección, la comunicación y la navegación bajo la superficie, donde las señales de radiofrecuencia convencionales, incluidas las de navegación por satélite, se atenúan rápidamente. Los vehículos teledirigidos (ROV) suelen recurrir a sonares y ecosondas para el pilotaje y la inspección a corta distancia, mientras que los vehículos submarinos autónomos (AUV) pueden llevar a bordo equipos acústicos para la cartografía, la detección de objetivos y la navegación. Las embarcaciones de superficie no tripuladas (USV) actúan como nodos de superficie y pasarelas de comunicación entre los activos submarinos y los operadores en superficie.
La evaluación de la acústica submarina requiere ir más allá de las cifras de alcance nominal o las frecuencias de funcionamiento. Factores como el ruido propio de la plataforma, las variaciones en la velocidad del sonido, la profundidad del agua, la composición del lecho marino y la dinámica del vehículo influyen directamente en la calidad de la señal. Los ingenieros deben diseñar transductores acústicos submarinos, sistemas electrónicos de procesamiento de señales y soportes mecánicos como una capacidad integrada de la plataforma, a menudo fusionando los datos acústicos con sistemas de navegación inercial (INS), registradores de velocidad Doppler (DVL), sensores de profundidad por presión y datos GNSS de superficie.
Tipos clave de sensores acústicos submarinos
Transductores acústicos submarinos
Un transductor acústico submarino convierte la energía entre las formas eléctrica y acústica, funcionando como un proyector durante la transmisión y como un sensor acústico submarino o hidrófono durante la recepción. Muchos cabezales de sonar y sistemas de módem acústico submarino utilizan elementos cerámicos piezoeléctricos reversibles configurados en forma de anillos, pilas o compuestos para equilibrar el ancho del haz, la sensibilidad, el ancho de banda y la profundidad nominal. La selección de los sensores depende de factores como el ancho de banda utilizable, la respuesta de transmisión y recepción, el patrón del haz y la adaptación de impedancia, y la calibración de los hidrófonos se rige por normas como la IEC 60500 y la serie IEC 60565.
Configuraciones de hidrófonos y matrices de sonar
HydroFlow ACDP de SatLab Geosolutions
Los conjuntos combinan múltiples sensores acústicos submarinos en geometrías precisas para estimar el rumbo del objetivo, formar haces direccionales y suprimir el ruido de fondo ambiental. Las configuraciones van desde conjuntos lineales remolcados y rejillas planas hasta conjuntos adaptados al casco. La apertura total y la frecuencia de funcionamiento influyen en la resolución angular, mientras que la separación entre elementos debe controlarse para evitar lóbulos de difracción espaciales. El procesamiento a bordo de la señal acústica submarina permite realizar la formación adaptativa de haces en el borde, mientras que los carenados y los soportes desacoplados ayudan a aislar los conjuntos del ruido de los propulsores y de las vibraciones estructurales.
Sistemas de sonar activo
El sonar activo transmite formas de onda acústicas conocidas y procesa los ecos de retorno para calcular la distancia y el rumbo, estimar la velocidad relativa y caracterizar los objetivos físicos. Los sistemas abarcan desde sonares de visión frontal para el pilotaje de vehículos teledirigidos (ROV) y ecosondas de barrido lateral o multihaz para la obtención de imágenes del lecho marino y la batimetría, hasta sonares de apertura sintética y sistemas de vídeo acústico para la obtención de imágenes de alta resolución. La selección del sistema busca un equilibrio entre el mayor alcance potencial de las frecuencias más bajas y el mayor detalle espacial que suelen ofrecer las frecuencias más altas. Muchos sistemas utilizan pulsos chirp modulados en frecuencia y procesamiento de compresión de pulsos para mejorar la resolución de distancia y la relación señal-ruido.
Detección acústica pasiva
Transpondedor SMART de Sonardyne International
Los sistemas acústicos pasivos monitorizan los paisajes sonoros ambientales sin emitir señales, lo que los hace muy valiosos para operaciones navales encubiertas y la monitorización medioambiental de larga duración. Las cadenas de procesamiento utilizan el análisis tiempo-frecuencia para detectar ruidos de maquinaria, cavitación y vocalizaciones biológicas a partir de conjuntos de hidrófonos. Los algoritmos de aprendizaje automático integrados pueden facilitar la detección y clasificación automatizadas de contactos a bordo, proporcionando indicaciones de clasificación en tiempo real al tiempo que minimizan las necesidades de ancho de banda para la monitorización acústica submarina.
Comunicaciones acústicas submarinas
Un módem acústico submarino permite la comunicación inalámbrica submarina entre vehículos, instrumentos del lecho marino y pasarelas de superficie para la recepción de órdenes y el intercambio de telemetría. Dados los largos retrasos de propagación, las reflexiones multitrayecto y los desplazamientos Doppler, un sistema fiable de comunicación acústica submarina emplea esquemas de modulación robustos, codificación de canal y procesamiento de señales adaptados al canal acústico. Los marcos de normalización, como las comunicaciones acústicas submarinas digitales JANUS (STANAG 4748), proporcionan un método común de señalización digital para el contacto inicial y la interoperabilidad básica entre activos submarinos de distintos fabricantes.
Posicionamiento y navegación acústicos
Un sistema de posicionamiento acústico submarino calcula las coordenadas submarinas utilizando los tiempos de propagación de la señal y, en función de la arquitectura, las mediciones de la dirección de llegada entre transductores. Estos sistemas funcionan mediante configuraciones de línea de base ultracorta (USBL), de línea de base corta (SBL) o de línea de base larga en el lecho marino (LBL). La navegación moderna integra las mediciones de distancia o posición acústicas con un sistema de navegación inercial (INS), un registrador de velocidad Doppler (DVL) y sensores de profundidad dentro de un filtro de Kalman extendido para limitar la deriva de posición a largo plazo. El hardware auxiliar, que incluye balizas acústicas submarinas y dispositivos de liberación acústica submarina, da soporte a las redes de transpondedores y a la recuperación de instrumentos o amarres desplegados.
Aplicaciones clave de los sistemas acústicos subacuáticos
Guerra antisubmarina y contramedidas contra minas
Los activos no tripulados de superficie y submarinos amplían el alcance naval mediante el despliegue de conjuntos remolcados pasivos, sonares de profundidad variable y sensores activos de baja frecuencia para la detección y el seguimiento de submarinos. En el ámbito de las contramedidas contra minas, los vehículos submarinos autónomos (AUV) transportan sonares de apertura sintética y cargas útiles multihaz para ejecutar patrones de búsqueda autónomos y cartografiar los obstáculos del lecho marino, utilizando software de reconocimiento automático de objetivos para señalar posibles peligros sin exponer al personal a zonas de riesgo.
Detección de intrusiones submarinas y de buzos
Sistema de posicionamiento acústico submarino Subsonus de Advanced Navigation
El sonar activo de alta frecuencia para la detección de buceadores protege puertos, bases navales y activos en alta mar mediante la detección y el seguimiento de objetivos pequeños y de movimiento lento, como buceadores de circuito abierto y pequeños UUV. Un software automatizado filtra la reverberación de fondo y el ruido biológico, fusionando los rastros acústicos con datos de radar de superficie, señales AIS y cámaras electroópticas para crear una visión más completa de la seguridad.
Estudios hidrográficos y batimétricos
Los levantamientos hidrográficos utilizan ecosondas multihaz montadas en USV y AUV para generar modelos batimétricos de alta densidad, mientras que los sonares de barrido lateral producen imágenes detalladas de la textura del lecho marino y de los objetos presentes en él. Los sistemas batimétricos o interferométricos de barrido lateral también pueden obtener información sobre la profundidad. Las USV mejoran la eficiencia y la seguridad de los levantamientos en entornos superficiales poco profundos o peligrosos, mientras que las AUV pueden mantener altitudes estables cerca del lecho marino para la recopilación de datos de alta resolución.
Inspección de infraestructuras energéticas marítimas y submarinas
Los operadores del sector energético en alta mar recurren a sonares de imagen, productos acústicos submarinos y sistemas de vídeo acústico para inspeccionar tuberías, estructuras de jacket y cables submarinos en condiciones de visibilidad nula. El posicionamiento georreferenciado permite un seguimiento preciso de las anomalías, lo que facilita la detección comparativa de cambios a lo largo de ciclos de inspección sucesivos.
Bioacústica y seguimiento medioambiental
La monitorización bioacústica utiliza hidrófonos pasivos en planeadores oceánicos, amarres y boyas a la deriva para rastrear las vocalizaciones de los mamíferos marinos y el ruido ambiental sin introducir sonido artificial. El procesamiento automatizado analiza las grabaciones continuas y puede proporcionar datos de monitorización medioambiental o de cumplimiento normativo casi en tiempo real a los receptores de superficie a través de pasarelas de superficie.
Normas y consideraciones reglamentarias
El establecimiento de marcos operativos y protocolos de medición claros se basa en normas del sector reconocidas a nivel mundial.
- Normas ISO para la medición acústica subacuática: proporcionan terminología, magnitudes, métodos de medición y procedimientos de notificación estandarizados para aplicaciones acústicas subacuáticas específicas.
- Norma ISO 17208 «Medición del ruido radiado bajo el agua por buques»: define los procedimientos para medir y notificar el ruido radiado bajo el agua por buques, con diferentes apartados que abordan las condiciones de medición en aguas profundas y en aguas poco profundas.
- Normas IEC sobre electroacústica e hidrófonos: definen las características de los hidrófonos y los métodos de calibración en rangos de frecuencia y condiciones de campo acústico específicos.
- Normas de la OTAN para las comunicaciones acústicas submarinas: establecen requisitos comunes de señalización e interoperabilidad para determinadas aplicaciones militares de comunicación submarina.
- Señalización submarina digital JANUS: define un estándar abierto de señalización digital para el contacto submarino inicial, la identificación y la coordinación.
El cumplimiento de estos estándares internacionales favorece la interoperabilidad entre plataformas, una calibración fiable, mediciones coherentes y el cumplimiento de la normativa medioambiental en diversas operaciones marítimas.
Tecnologías acústicas submarinas emergentes
Los recientes avances en el procesamiento digital y en las cargas útiles de sensores híbridos están transformando las capacidades de las plataformas submarinas no tripuladas.
- Sistemas acústicos definidos por software: Modifican dinámicamente las frecuencias, las formas de onda y las funciones de procesamiento mediante actualizaciones de software dentro de los límites del hardware acústico.
- Comunicaciones acústicas y ópticas integradas: combinan la comunicación acústica de largo alcance y la coordinación de enlaces con terminales ópticos de alta velocidad para la descarga de datos a corta distancia.
- Navegación cooperativa acústico-inercial: comparte los alcances acústicos entre grupos de vehículos para limitar la deriva inercial y, potencialmente, reducir la dependencia de los transpondedores del lecho marino.
- Redes persistentes de sensores del lecho marino: utilizan nodos submarinos de bajo consumo con procesamiento en el borde para supervisar de forma continua zonas marítimas estratégicas.
Estos avances tecnológicos están ampliando la duración operativa, la autonomía y el rendimiento de la carga útil de las flotas submarinas no tripuladas.
