Il sonar di imaging utilizza trasmissioni acustiche ed echi elaborati per creare rappresentazioni spaziali di bersagli, terreni e strutture sottomarini laddove i sensori ottici presentano limitazioni. Progettati per ROV, AUV e USV, questi sistemi supportano la navigazione in tempo reale, l’evitamento degli ostacoli, i rilievi idrografici, le ispezioni sottomarine, le operazioni di ricerca e recupero, il monitoraggio ambientale e le contromisure antimine.
Questa pagina presenta i produttori e i sistemi di sonar di imaging subacqueo, comprese soluzioni sonar a scansione frontale, multibeam, 2D, 3D, ad apertura sintetica, di profilatura e batimetriche.
Leggi il Panoramica tecnologica
Soluzioni all’avanguardia per la navigazione e il posizionamento destinate a sistemi senza pilota e robotici
Soluzioni avanzate di imaging e posizionamento subacqueo per veicoli marini senza equipaggio e autonomi
Tecnologie innovative di imaging sottomarino ad alta risoluzione e di alimentazione per missioni di rilevamento subacqueo commerciali, scientifiche e militari
Sistemi integrati e carichi utili per piattaforme di superficie e subacquee senza equipaggio operanti in ambienti marittimi complessi
Apparecchiature per rilievi idrografici: ecoscandagli multibeam, sonar a scansione laterale, sensori di velocità del suono e profilatori
Sistemi di posizionamento e navigazione GNSS, mappatura mobile UAV LiDAR e veicoli di superficie senza pilota
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Il sonar di imaging subacqueo consente ai veicoli telecomandati (ROV), ai veicoli subacquei autonomi (AUV) e alle imbarcazioni di superficie senza equipaggio (USV) di rilevare bersagli e rilievi del terreno laddove i sensori ottici non sono in grado di operare. Trasmettendo energia acustica ed elaborando gli echi di ritorno, un sistema di imaging sonar subacqueo crea rappresentazioni spaziali ad alta risoluzione quali immagini acustiche 2D, nuvole di punti 3D, superfici batimetriche o mappe a scansione laterale, anche in acque torbide o con scarsa visibilità.
Kraken MP-SAS di Kraken Robotics.
Questi sistemi svolgono ruoli distinti sulle piattaforme senza equipaggio, fornendo ai piloti di ROV la consapevolezza della situazione, fungendo da sensori di navigazione per gli AUV e operando come carichi utili idrografici sugli USV. Poiché le immagini acustiche presentano ombre, segnali di ritorno multipath e rumore speckle, l’interpretazione delle immagini sonar subacquee richiede una competenza specifica da parte dell’operatore o catene di elaborazione automatizzate per valutare con precisione la geometria e il contesto del bersaglio.
Il sonar di imaging frontale si allinea alla traiettoria di marcia del veicolo per supportare la prevenzione delle collisioni, la pilotaggio e la riacquisizione dei bersagli. La maggior parte delle unità genera una visualizzazione a forma di settore con frequenze di aggiornamento elevate, adatte al processo decisionale in tempo reale. Un montaggio corretto impedisce il mascheramento acustico da parte del telaio del veicolo o dei manipolatori, fornendo al contempo ai sistemi di autonomia una portata di visione in avanti e un tempo di reazione sufficienti.
Un sonar di imaging multibeam utilizza array acustici e beamforming digitale per generare più fasci di ricezione stretti da ciascuna trasmissione. Ciò garantisce frequenze di aggiornamento elevate, ideali per la pilotaggio dinamico dei ROV e il tracciamento dei bersagli da parte degli AUV. La scelta tra frequenze più elevate per dettagli spaziali precisi o frequenze più basse per una portata estesa dipende dalle dimensioni del bersaglio e dalle esigenze operative.
I sistemi a scansione meccanica ruotano un fascio acustico focalizzato lungo un settore, costruendo un’immagine composita in pianta, scansione dopo scansione. Questa configurazione compatta ed economica è adatta a piccoli ROV di ispezione e lander, sebbene il movimento del bersaglio o la deriva del veicolo possano causare distorsioni temporali dell’immagine se non si tiene conto del movimento della piattaforma.
Un sonar a imaging 2D determina la distanza e la direzione all’interno di un unico piano di imaging, ma non fornisce dati di elevazione. Gli operatori riducono o risolvono l’ambiguità verticale utilizzando unità di inclinazione meccaniche, il movimento del veicolo o osservazioni da più punti di vista, rendendo il sonar a imaging 2D per ROV ideale per l’esame strutturale e la rimozione di ostacoli.
Omniscan 450 SS di Cerulean Sonar.
Misurando distanza, direzione e elevazione, sia simultaneamente che tramite scansione rapida, il sonar di imaging 3D genera nuvole di punti volumetriche o griglie di voxel. Questi sistemi di imaging sonar 3D eliminano l’ambiguità di elevazione in strutture sottomarine complesse quali jacket e collettori, consentendo controlli dimensionali precisi e valutazioni dello spazio libero strutturale.
Il sonar ad apertura sintetica combina i segnali acustici di ritorno lungo una traiettoria controllata del veicolo per sintetizzare un ampio array. Questa tecnica è in grado di fornire un’elevata risoluzione lungo la traiettoria, in gran parte indipendente dalla distanza, sebbene la qualità complessiva dell’immagine rimanga dipendente dalla frequenza, dall’apertura, dalle condizioni ambientali e dall’elaborazione. Si distingue nella mappatura del fondale marino con AUV, nelle contromisure antimine e nei rilievi delle condotte, a condizione che i sistemi di navigazione e di compensazione del movimento controllino rigorosamente gli errori di fase indotti dal movimento.
I sonar di profilatura e batimetrici sono progettati principalmente per ricavare misurazioni geometriche di distanza, profilo e profondità del fondale marino, sebbene molti sistemi registrino anche l’intensità della retrodiffusione acustica. Integrati con la navigazione inerziale e le misurazioni della velocità del suono, gli ecoscandagli multibeam batimetrici producono mappe georeferenziate, mentre il sonar a immagini laterali proietta fasci laterali per evidenziare la struttura e il rilievo del fondale marino nei minimi dettagli.
I sistemi di imaging sonar subacquei garantiscono una visibilità fondamentale intorno ai pilastri delle piattaforme, agli alberi sottomarini e alle fondamenta delle turbine eoliche quando l’acqua torbida impedisce la visione alle telecamere. Il sonar di imaging frontale guida l’avvicinamento del veicolo, mentre i sonar 3D e multibeam supportano le misurazioni dell’erosione, delle campate libere delle condotte e delle deformazioni strutturali.
I topografi utilizzano il sonar multibeam per tracciare i canali di navigazione e la batimetria, mentre i sonar di imaging laterale identificano i pericoli sommersi e le variazioni nella struttura del fondale marino. I veicoli non presidiati (USV) effettuano in modo efficiente il rilevamento delle zone costiere poco profonde, mentre gli AUV operanti in acque profonde eseguono la mappatura di vaste aree al di sotto dell’azione delle onde o della copertura di ghiaccio.
La localizzazione di imbarcazioni disperse, detriti di aeromobili o attrezzature sottomarine si avvale di sonar a immagini laterali ad ampia copertura o di array ad apertura sintetica montati su AUV. I contatti individuati durante le scansioni iniziali vengono poi esaminati da vicino tramite ROV dotati di sonar a immagini frontali.
L’imaging acustico consente ai ricercatori di osservare la vita marina, gli assembramenti di pesci e gli habitat del fondale marino senza ricorrere alla luce artificiale, che potrebbe disturbare il comportamento degli animali. L’analisi della retrodiffusione e della colonna d’acqua supporta inoltre la classificazione del substrato del fondale marino e il rilevamento di fuoriuscite di gas in vaste riserve marine.
Il sonar ad apertura sintetica offre gli elevati tassi di copertura e la risoluzione spaziale dettagliata necessari per individuare mine sul fondale marino a basso profilo o parzialmente sepolte durante le operazioni di contromisura. I sistemi senza equipaggio perlustrano in sicurezza le rotte marittime sospette, segnalando i contatti affinché vengano riacquisiti e identificati da ROV in volo stazionario.
Gli algoritmi di autonomia elaborano i dati di imaging del sonar in tempo reale per creare mappe locali degli ostacoli e calcolare percorsi liberi per i veicoli. Gli AUV veloci richiedono portate di rilevamento più lunghe per le manovre evasive, mentre i ROV in volo stazionario si affidano a un’ampia copertura angolare per navigare in sicurezza all’interno di strutture congestionate.
Un sistema di imaging sonar subacqueo raggiunge la massima utilità quando i segnali acustici in entrata sono strettamente correlati a coordinate spaziali precise, all’assetto della piattaforma e a timestamp accurati. I dati di navigazione stabilizzano le immagini, supportano la geolocalizzazione dei bersagli e consentono di unire osservazioni multiple in mappe coerenti o modelli tridimensionali.
L’integrazione di queste fonti di posizionamento consente di georeferenziare con maggiore precisione i segnali acustici in entrata, garantendo la stabilità necessaria per una mappatura sottomarina utilizzabile e un processo decisionale autonomo.
La tecnologia di percezione acustica continua a progredire rapidamente, trainata dall’elettronica miniaturizzata, dall’elaborazione edge e dalla collaborazione multipiattaforma. I progettisti valutano queste capacità emergenti in base alle prestazioni sul campo, alla stabilità della calibrazione e al supporto all’integrazione.
Questi progressi tecnologici continuano a trasformare i carichi utili acustici in motori di percezione intelligenti e multimodali per i moderni sistemi oceanici senza equipaggio.
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