A acústica subaquática abrange as tecnologias de deteção, comunicação, posicionamento e navegação utilizadas por ROVs, AUVs e USVs em ambientes onde os sinais de radiofrequência se atenuam rapidamente. Estes sistemas permitem que as plataformas não tripuladas mapeiem o fundo marinho, inspecionem infraestruturas submarinas, troquem dados, detetem alvos e mantenham uma navegação precisa debaixo de água.
Esta página apresenta fabricantes e fornecedores de sistemas acústicos subaquáticos, incluindo soluções concebidas para integração com sensores de veículos, equipamento de navegação, gateways de superfície e plataformas submarinas resistentes.
Leia o Visão geral da tecnologia
Soluções de ponta em navegação e posicionamento para sistemas não tripulados e robóticos
Soluções de navegação e posicionamento de alta precisão para veículos não tripulados e autónomos
Veículos marítimos autónomos e não tripulados: USV, AUV, ROV marítimos; flutuadores de perfilagem e sistemas rebocados
Soluções avançadas de imagem e posicionamento subaquáticos para veículos marítimos não tripulados e autônomos
Soluções e serviços de ponta para aplicações de defesa, oceânicas e de energias marinhas
Tecnologias inovadoras de imagem submarina de alta resolução e energia para missões comerciais, científicas e militares de pesquisa subaquática
Veículos subaquáticos autónomos e sistemas robóticos submarinos de última geração
Sistemas de posicionamento GNSS, SLAM 3D e mapeamento móvel, veículos de superfície não tripulados
Sensores de rastreamento, navegação, posicionamento e comunicação para AUV, ROV, USV
Sistemas integrados e cargas úteis para plataformas não tripuladas de superfície e subaquáticas que operam em ambientes marítimos complexos
Equipamento de levantamento hidrográfico: ecossondas multifeixe, sonares de varredura lateral, sensores de velocidade do som e perfiladores
Sistemas de posicionamento e navegação GNSS, mapeamento móvel UAV LiDAR e veículos de superfície não tripulados
Estações de monitorização meteorológica, transdutores marítimos, sonares de varredura lateral e altímetros subaquáticos
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Os sistemas acústicos subaquáticos constituem o mecanismo central para a deteção, comunicação e navegação sob a superfície, onde os sinais de radiofrequência convencionais, incluindo os sinais de navegação por satélite, se atenuam rapidamente. Os Veículos Operados à Distância (ROVs) recorrem frequentemente a sonares e ecossondas para a pilotagem e a inspeção de curta distância, enquanto os Veículos Subaquáticos Autónomos (AUVs) podem transportar cargas úteis acústicas para o mapeamento, a deteção de alvos e a navegação. As embarcações de superfície não tripuladas (USV) funcionam como nós de superfície e pontos de ligação de comunicação entre os recursos submarinos e os operadores em terra.
A avaliação da acústica subaquática exige que se vá além dos valores nominais de alcance ou das frequências de funcionamento. Fatores como o ruído próprio da plataforma, as variações na velocidade do som, a profundidade da água, a composição do leito marinho e a dinâmica do veículo influenciam diretamente a qualidade do sinal. Os engenheiros devem conceber transdutores acústicos subaquáticos, sistemas eletrónicos de processamento de sinais e suportes mecânicos como uma capacidade integrada da plataforma, frequentemente combinando dados acústicos com sistemas de navegação inercial (INS), registadores de velocidade Doppler (DVL), sensores de profundidade por pressão e dados GNSS da superfície.
Um transdutor acústico subaquático converte energia entre as formas elétrica e acústica, funcionando como um projetor durante a transmissão e como um sensor acústico subaquático ou hidrofone durante a receção. Muitos cabeçotes de sonar e sistemas de modem acústico subaquático utilizam elementos cerâmicos piezoelétricos reversíveis, configurados como anéis, pilhas ou compósitos, para equilibrar a largura do feixe, a sensibilidade, a largura de banda e a classificação de profundidade. A seleção do sensor depende de fatores como a largura de banda utilizável, a resposta de transmissão e receção, o padrão do feixe e a adaptação de impedância, sendo a calibração do hidrofone orientada por normas como a IEC 60500 e a série IEC 60565.
HydroFlow ACDP da SatLab Geosolutions
Os conjuntos combinam vários sensores acústicos subaquáticos em geometrias precisas para estimar a direção do alvo, formar feixes direcionais e suprimir o ruído de fundo ambiente. As configurações variam desde conjuntos rebocados lineares e grelhas planas até conjuntos conformes ao casco. A abertura total e a frequência de funcionamento influenciam a resolução angular, enquanto o espaçamento entre os elementos deve ser controlado para evitar lóbulos de difração espaciais. O processamento de sinais acústicos subaquáticos a bordo permite a formação adaptativa de feixes na periferia, enquanto carenagens e suportes desacoplados ajudam a isolar as matrizes do ruído dos propulsores e da vibração estrutural.
O sonar ativo transmite formas de onda acústicas conhecidas e processa os ecos de retorno para calcular o alcance e a direção, estimar a velocidade relativa e caracterizar alvos físicos. Os sistemas vão desde o sonar de visão frontal para pilotagem de ROV e ecossondas de varredura lateral ou multifeixe para imagem do leito marinho e batimetria, até ao sonar de abertura sintética e sistemas de vídeo acústico para imagem de alta resolução. A seleção do sistema equilibra o potencial alcance mais longo das frequências mais baixas com o detalhe espacial mais preciso geralmente disponível nas frequências mais elevadas. Muitos sistemas utilizam impulsos chirp modulados em frequência e processamento por compressão de impulsos para melhorar a resolução de alcance e o desempenho do rácio sinal-ruído.
Transponder SMART da Sonardyne International
Os sistemas acústicos passivos monitorizam os cenários sonoros ambientais sem emitir sinais, tornando-os valiosos para operações navais secretas e monitorização ambiental de longa duração. Os fluxos de processamento utilizam análise tempo-frequência para detetar ruídos de maquinaria, cavitação e vocalizações biológicas a partir de redes de hidrofones. Os algoritmos de aprendizagem automática incorporados podem apoiar a deteção e classificação automatizadas de contactos a bordo, fornecendo indicações de classificação em tempo real, ao mesmo tempo que minimizam as necessidades de largura de banda para a monitorização acústica subaquática.
Um modem acústico subaquático permite a comunicação sem fios submarina entre veículos, instrumentos no leito marinho e gateways de superfície para atualizações de comando e troca de telemetria. Tendo em conta os longos atrasos de propagação, as reflexões multipath e os deslocamentos Doppler, um sistema fiável de comunicação acústica subaquática recorre a esquemas de modulação robustos, codificação de canais e processamento de sinal adaptados ao canal acústico. Estruturas de normalização como as comunicações acústicas subaquáticas digitais JANUS (STANAG 4748) proporcionam um método comum de sinalização digital para o contacto inicial e a interoperabilidade básica entre ativos submarinos de vários fornecedores.
Um sistema de posicionamento acústico subaquático calcula as coordenadas submarinas utilizando os tempos de propagação do sinal e, dependendo da arquitetura, medições da direção de chegada entre transdutores. Estes sistemas funcionam através de configurações de Linha de Base Ultra-Curta (USBL), Linha de Base Curta (SBL) ou Linha de Base Longa no leito marinho (LBL). A navegação moderna integra medições acústicas de distância ou determinações de posição com um sistema de navegação inercial (INS), um log de velocidade Doppler (DVL) e sensores de profundidade no âmbito de um Filtro de Kalman Alargado, a fim de limitar o desvio de posição a longo prazo. O hardware auxiliar, incluindo balizas acústicas subaquáticas e dispositivos de libertação acústica subaquáticos, suporta redes de transponders e a recuperação de instrumentos ou amarrações implantados.
Os meios não tripulados de superfície e subaquáticos ampliam o alcance naval através da implantação de arranjos rebocados passivos, sonares de profundidade variável e sensores ativos de baixa frequência para a deteção e rastreio de submarinos. No que diz respeito às contramedidas contra minas, os AUVs transportam sonares de abertura sintética e cargas úteis multifeixe para executar padrões de busca autónomos e mapear a complexidade do fundo marinho, utilizando software de reconhecimento automático de alvos para sinalizar potenciais perigos sem colocar pessoal em zonas de risco.
Sistema de Posicionamento Acústico Subaquático Subsonus da Advanced Navigation
O sonar ativo de deteção de mergulhadores de alta frequência protege portos, bases navais e ativos offshore, detetando e rastreando alvos pequenos e de movimento lento, tais como mergulhadores de circuito aberto e pequenos UUVs. Um software automatizado filtra a reverberação de fundo e o ruído biológico, combinando os rastros acústicos com dados de radar de superfície, feeds AIS e câmaras eletro-ópticas para criar um panorama de segurança mais completo.
Os levantamentos hidrográficos utilizam ecossondas multifeixe montadas em USV e AUV para gerar modelos batimétricos de alta densidade, enquanto os sonares de varredura lateral produzem imagens detalhadas da textura do fundo marinho e dos objetos presentes. Os sistemas batimétricos ou interferométricos de varredura lateral também podem obter informações sobre a profundidade. Os USV melhoram a eficiência e a segurança dos levantamentos em ambientes de superfície pouco profundos ou perigosos, enquanto os AUV conseguem manter altitudes estáveis próximas do fundo do mar para a recolha de dados de alta resolução.
Os operadores do setor da energia offshore recorrem a sonares de imagem, produtos acústicos submarinos e sistemas de vídeo acústico para inspecionar condutas, estruturas de jaqueta e cabos submarinos em condições de visibilidade nula. O posicionamento georreferenciado permite o rastreio preciso de anomalias, possibilitando a deteção comparativa de alterações ao longo de ciclos de inspeção sucessivos.
A monitorização bioacústica utiliza hidrofones passivos em planadores oceânicos, amarrações e bóias à deriva para rastrear as vocalizações dos mamíferos marinhos e o ruído ambiente sem introduzir som artificial. O processamento automatizado analisa gravações contínuas e pode fornecer monitorização ambiental em tempo quase real ou dados de conformidade a recetores na superfície através de gateways de superfície.
O estabelecimento de quadros operacionais e protocolos de medição claros assenta em normas da indústria reconhecidas a nível global.
A adesão a estes padrões internacionais promove a interoperabilidade entre plataformas, a calibração fiável, a medição consistente e a conformidade ambiental em diversas operações marítimas.
Os recentes desenvolvimentos no processamento digital e nas cargas úteis de sensores híbridos estão a redefinir as capacidades das plataformas submarinas não tripuladas.
Estes avanços tecnológicos estão a ampliar a duração operacional, a autonomia e a capacidade de carga útil das frotas submarinas não tripuladas.
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