Los sistemas de sonar submarinos utilizan energía acústica para detectar objetos, medir la profundidad, obtener imágenes del fondo marino y facilitar la navegación en aquellos lugares en los que los sensores ópticos y de radio tienen limitaciones. Para los ROV, AUV y USV, las soluciones incluyen ecosondas de haz único y multihaz, así como sonares de barrido lateral, de visión frontal y de apertura sintética.
En esta página se presentan los principales fabricantes de sonares submarinos y proveedores de ecosondas, que prestan apoyo a los levantamientos hidrográficos, la inspección en alta mar, la vigilancia medioambiental y la evitación autónoma de obstáculos.
Soluciones de vanguardia en navegación y posicionamiento para sistemas no tripulados y robóticos
Soluciones avanzadas de imagen y posicionamiento submarinos para vehículos marinos no tripulados y autónomos
Tecnologías innovadoras de imagen submarina de alta resolución y energía para misiones de exploración submarina comerciales, científicas y militares
Sistemas de posicionamiento GNSS, SLAM 3D y cartografía móvil, vehículos de superficie no tripulados
Sensores de seguimiento, navegación, posicionamiento y comunicación para AUV, ROV y USV
Sistemas integrados y cargas útiles para plataformas no tripuladas de superficie y submarinas que operan en entornos marítimos complejos
Equipos de prospección hidrográfica: ecosondas multihaz, sonares de barrido lateral, sensores de velocidad del sonido y perfiladores
Sistemas de posicionamiento y navegación GNSS, cartografía móvil UAV LiDAR y vehículos de superficie no tripulados
Estaciones de monitorización meteorológica, transductores marinos, sonares de barrido lateral y altímetros submarinos
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Los sistemas de sonar submarino utilizan impulsos acústicos para detectar objetivos, medir la profundidad y obtener imágenes del lecho marino en lugares donde las señales de radio no pueden propagarse de forma eficaz y la visibilidad óptica es limitada. Los sonares activos, como las ecosondas, calculan la distancia a partir de los ecos recibidos, mientras que los sistemas pasivos captan el ruido de la maquinaria o el ruido ambiental. La frecuencia del sensor, la potencia de transmisión, la apertura, las condiciones ambientales y el procesamiento de la señal se encuentran entre los factores clave que determinan el alcance útil y la resolución.
En el caso de los vehículos operados a distancia (ROV), los vehículos submarinos autónomos (AUV) y las embarcaciones de superficie no tripuladas (USV), el sonar funciona como una carga útil avanzada, además de como ayuda a la navegación y al posicionamiento. Los AUV transportan sensores cerca del lecho marino para la cartografía de alta resolución, los ROV se mantienen en suspensión para realizar inspecciones detalladas y los USV suelen poder albergar transductores de mayor tamaño al tiempo que mantienen el acceso al GNSS en superficie. Para que las operaciones tengan éxito, es necesario integrar el sonar, la navegación del vehículo y el software de control en un sistema estrechamente sincronizado.
Kraken MP-SAS (sonar de apertura sintética) para UUV portátiles
Los ecosondas de haz único miden la profundidad del agua o la altitud directamente debajo de una plataforma mediante la transmisión de un único haz acústico dirigido hacia abajo. Su bajo consumo energético, su tamaño compacto y su reducido ancho de banda de datos los hacen idóneos para pequeños USV y ROV de inspección. Si bien las frecuencias más altas ofrecen una mejor resolución a corta distancia, las frecuencias más bajas se propagan más lejos, aunque suelen producir una huella acústica más amplia.
Los ecosondas multihaz proyectan un amplio abanico acústico para generar una franja tridimensional y densa de mediciones de profundidad del lecho marino. Estos datos son fundamentales para generar nubes de puntos batimétricos, modelos digitales del terreno e imágenes de retrodispersión del lecho marino. La orientación del haz y la refracción, especialmente hacia las partes más externas de la franja, son sensibles a las variaciones de la velocidad del sonido, lo que requiere mediciones precisas de dicha velocidad, calibración espacial y sincronización temporal con un sistema de navegación inercial.
El sonar de barrido lateral genera imágenes en vista en planta de alta resolución del lecho marino mediante la emisión de haces acústicos estrechos y de gran angular hacia los lados de babor y estribor. Este sistema cartografía la reflectividad acústica: los objetos duros suelen producir ecos brillantes y sombras acústicas oscuras detrás de ellos, mientras que las zonas con baja reflectividad aparecen más oscuras. Dado que el sonar de barrido lateral convencional no mide de forma nativa la profundidad batimétrica real, suele combinarse con sensores batimétricos cuando se requiere información de profundidad junto con mosaicos del lecho marino totalmente georreferenciados.
El sonar de visión frontal proporciona imágenes acústicas en tiempo real de la columna de agua y de los objetos situados delante del vehículo, y sirve principalmente como sensor de evitación de obstáculos y de localización de objetivos. Para los pilotos de ROV que navegan por aguas con visibilidad nula, esta tecnología detecta columnas estructurales, cabos de amarre y residuos antes de que entren en el campo de visión de la cámara. En el caso de los AUV, puede enviar datos de detección en tiempo real directamente a los algoritmos autónomos de evitación de obstáculos.
El sonar de barrido mecánico gira físicamente un haz acústico estrecho a lo largo de un arco determinado o de un círculo completo para crear una imagen polar del área circundante. Esta arquitectura ofrece una alta resolución angular en un diseño compacto y rentable, ampliamente utilizado en ROV de observación. Dado que la elaboración de la imagen lleva tiempo, este sensor resulta más adecuado para plataformas fijas o de movimiento lento, a fin de minimizar la distorsión provocada por el movimiento.
A menudo denominados «cámaras acústicas», los sonares de imágenes multihaz forman múltiples haces estrechos simultáneamente para actualizar todo el campo de visión a altas velocidades de fotogramas. Al funcionar a frecuencias que suelen oscilar entre varios cientos de kilohercios y varios megahercios, proporcionan información en tiempo real, similar a la de un vídeo, para el pilotaje de ROV en aguas muy turbias y las operaciones de los manipuladores. Las frecuencias de funcionamiento más altas limitan el alcance útil, y la calidad de la imagen depende en gran medida de la orientación del objetivo, el ángulo de incidencia y las condiciones ambientales.
El sonar de apertura sintética combina los ecos acústicos procedentes de sucesivas ubicaciones de emisión a lo largo de la trayectoria del vehículo para simular una matriz mucho mayor que el transductor físico. Esta técnica permite mantener una resolución ultraalta y aproximadamente constante a lo largo de la trayectoria en toda la franja de cobertura, con independencia, en gran medida, de la distancia. Para lograrlo, se requiere una estimación del movimiento altamente precisa y coherente en fase, lo que exige una estrecha integración con sensores inerciales de alta precisión y registradores de velocidad Doppler.
Los perfiladores del subsuelo marino utilizan pulsos acústicos de baja frecuencia para penetrar en los sedimentos del fondo marino, revelando los estratos geológicos subyacentes y las infraestructuras enterradas. Los sistemas «chirp» modernos emplean pulsos modulados en frecuencia y procesamiento de compresión de pulsos para mejorar la penetración, al tiempo que mantienen la resolución vertical. El rendimiento depende en gran medida del tipo de sedimento, ya que los materiales gruesos, que contienen gas o altamente consolidados suelen limitar la penetración de forma más severa que los sedimentos blandos y de grano fino.
Sonda de eco invertida a presión de larga autonomía PIES de Sonardyne
La integración de sonares en vehículos submarinos autónomos (AUV) requiere equilibrar las limitaciones de espacio, peso, temperatura y consumo energético, ya que los transmisores de alta potencia afectan directamente a la autonomía de la batería. Los transductores deben colocarse estratégicamente para minimizar el ruido de la hélice, el efecto de sombra del casco, el ruido propio y el flujo turbulento. Para evitar la diafonía al utilizar múltiples cargas útiles acústicas, los ciclos de transmisión pueden requerir una programación coordinada de los pulsos y una sincronización temporal precisa mediante relojes disciplinados, disparadores de hardware u otras interfaces de sincronización de baja latencia.
Transductor marino para aguas profundas de Airmar
Los ROV son plataformas excelentes para sonares de barrido, de visión frontal y de obtención de imágenes, ya que pueden mantenerse en suspensión, girar e inspeccionar estructuras submarinas desde múltiples ángulos. La telemetría de alta velocidad a través del cable de conexión del vehículo permite procesar los datos brutos del sonar en la superficie en tiempo real. No obstante, la integración debe mitigar el ruido acústico, la vibración física y la aireación inducida por los propulsores mediante una colocación cuidadosa de los sensores, el aislamiento de los cables y una amortiguación adecuada de las vibraciones.
Los USV transportan cargas útiles de cartografía de alta resolución, al tiempo que mantienen el acceso al posicionamiento GNSS en tiempo real y a comunicaciones de superficie de gran ancho de banda. Para garantizar la pureza de los datos acústicos, el transductor debe colocarse lejos de la aireación inducida por el casco, normalmente en una quilla retráctil o en un mástil rígido situado por la borda. El sistema también debe utilizar sensores de movimiento de alta precisión para corregir el cabeceo, el balanceo y el cabeceo vertical de la plataforma.
El remolque de un sensor acústico acerca la carga útil al lecho marino y reduce su exposición al ruido generado por la embarcación, pero plantea complejos retos de localización. Dado que las corrientes y la resistencia del cable desplazan el sensor remolcado, los operadores pueden utilizar sistemas de seguimiento acústico, como el USBL, junto con mediciones de profundidad, altitud, movimiento y retroceso del cable para georreferenciar los datos con precisión. Los USV autónomos que remolcan sensores requieren un control activo del cabrestante y una supervisión de la tensión para reducir el riesgo de colisiones con el fondo marino.
Para lograr una georreferenciación de alta fidelidad y eliminar los artefactos espaciales, es necesario integrar la carga útil acústica con un conjunto de sensores precisos de navegación y posicionamiento.
La fusión de estos sensores en un marco de coordenadas unificado garantiza que cada señal acústica de retorno se represente con precisión tanto en el espacio físico como en el tiempo del sistema.
La cartografía hidrográfica requiere mediciones de profundidad densas y de alta precisión para garantizar la navegación segura de los buques. Los USV cartografían aguas poco profundas y bancos de arena peligrosos, mientras que los AUV exploran corredores oceánicos profundos, utilizando ecosondas multihaz para cubrir el fondo marino. Estas operaciones pueden llevarse a cabo de conformidad con normas internacionales como la S-44, edición 6.2.0, de la OHI, publicada en octubre de 2024, que especifica los requisitos relativos a la incertidumbre de los levantamientos, la detección de características y la cobertura del lecho marino.
Omniscan 450 SS: sonar de barrido lateral para USV de Cerulean Sonar
La vigilancia medioambiental utiliza imágenes de retrodispersión multihaz y de barrido lateral para cartografiar hábitats submarinos, facilitar la clasificación de sedimentos y realizar un seguimiento de los cambios a lo largo del tiempo. Los levantamientos repetidos con vehículos submarinos autónomos (AUV) permiten a los investigadores supervisar entornos marinos dinámicos, por ejemplo, identificando deslizamientos submarinos, realizando un seguimiento del transporte de sedimentos y evaluando la salud de los ecosistemas con una alta repetibilidad espacial.
Los sectores de la energía y las telecomunicaciones en alta mar dependen de sensores acústicos para planificar, instalar e inspeccionar infraestructuras submarinas críticas. Los sistemas multihaz cartografían los corredores de las tuberías, mientras que el sonar de barrido lateral identifica las infraestructuras expuestas y los riesgos de socavación, y los perfiladores del subsuelo o los sistemas específicos de seguimiento de cables evalúan la profundidad de enterramiento de los mismos. A continuación, se despliegan ROV para llevar a cabo inspecciones estructurales detalladas de los cimientos de los aerogeneradores o de las plantillas submarinas.
Los sistemas no tripulados transportan cargas útiles de sonar avanzadas para llevar a cabo operaciones militares peligrosas sin poner en riesgo al personal. Los sonares de apertura sintética y de barrido lateral de alta resolución permiten a los AUV localizar y clasificar minas marinas con gran precisión. En la guerra antisubmarina, las redes distribuidas de USV y AUV pueden transportar o remolcar conjuntos acústicos pasivos para detectar y rastrear objetivos sumergidos en amplias zonas marítimas.
En entornos de baja visibilidad, las operaciones de búsqueda dependen en gran medida de la imagen acústica para localizar restos de aeronaves, buques hundidos o carga perdida. Se utilizan barridos de barrido lateral de área amplia para identificar posibles objetivos, seguidos de ROV equipados con sonares de imagen de alta frecuencia para navegar por el campo de escombros y ayudar a los equipos de recuperación.
La rápida evolución de la potencia de procesamiento y del diseño de los transductores está aportando inteligencia avanzada y eficiencia a los estudios acústicos.
Estos avances están transformando el papel del sonar submarino, que pasa de ser una carga útil de detección autónoma a convertirse en una fuente integrada de datos en tiempo real para la toma de decisiones autónoma en operaciones marítimas.
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