Os sistemas de sonar subaquáticos utilizam energia acústica para detetar objetos, medir a profundidade, obter imagens do fundo marinho e apoiar a navegação em situações em que a deteção ótica e por radiofrequências é limitada. Para ROVs, AUVs e USVs, as soluções incluem ecossondas de feixe único e multifeixe, sonares de varredura lateral, sonares de visão frontal e sonares de abertura sintética.
Esta página apresenta os principais fabricantes de sonares subaquáticos e fornecedores de ecossondas, que apoiam levantamentos hidrográficos, inspeções offshore, monitorização ambiental e evasão autónoma de obstáculos.
Leia o Visão geral da tecnologia
Soluções de ponta em navegação e posicionamento para sistemas não tripulados e robóticos
Soluções avançadas de imagem e posicionamento subaquáticos para veículos marítimos não tripulados e autônomos
Tecnologias inovadoras de imagem submarina de alta resolução e energia para missões comerciais, científicas e militares de pesquisa subaquática
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 de sonar subaquático utilizam impulsos acústicos para detetar alvos, medir a profundidade e obter imagens do fundo marinho, onde os sinais de rádio não se propagam eficazmente e a visibilidade ótica é limitada. Os sonares ativos, como os ecossondas, calculam a distância a partir dos ecos recebidos, enquanto os sistemas passivos captam ruídos de maquinaria ou do ambiente. A frequência do sensor, a potência de transmissão, a abertura, as condições ambientais e o processamento do sinal estão entre os principais fatores que determinam o alcance útil e a resolução.
No caso dos Veículos Operados à Distância (ROVs), dos Veículos Subaquáticos Autónomos (AUVs) e das Embarcações de Superfície Não Tripuladas (USVs), o sonar funciona como uma carga útil avançada, bem como um auxílio à navegação e ao posicionamento. Os AUV transportam sensores próximos do leito marinho para a elaboração de mapas de alta resolução, os ROV pairam para inspeções detalhadas e os USV podem frequentemente acomodar transdutores de maiores dimensões, mantendo simultaneamente o acesso ao GNSS à superfície. O sucesso das operações requer a integração do sonar, da navegação do veículo e do software de controlo num sistema rigorosamente sincronizado.
Kraken MP-SAS (Sonar de Abertura Sintética) para UUVs transportáveis manualmente
Os ecossondadores de feixe único medem a profundidade da água ou a altitude diretamente abaixo de uma plataforma, transmitindo um único feixe acústico direcionado para baixo. O seu baixo consumo de energia, tamanho compacto e baixa largura de banda de dados tornam-nos particularmente adequados para pequenos USV e ROV de inspeção. Enquanto as frequências mais elevadas oferecem melhor resolução a curtas distâncias, as frequências mais baixas propagam-se mais longe, mas geralmente produzem uma área de cobertura acústica mais ampla.
Os ecossondas multifeixe projetam um amplo leque acústico para gerar uma faixa tridimensional densa de medições da profundidade do fundo marinho. Estes dados são essenciais para a geração de nuvens de pontos batimétricos, modelos digitais de terreno e imagens de retrodifusão do fundo marinho. A orientação e a refração do feixe, particularmente nas partes mais externas da faixa, são sensíveis às variações da velocidade do som, exigindo medições precisas da velocidade do som, calibração espacial e sincronização temporal com um sistema de navegação inercial.
O sonar de varredura lateral gera imagens de alta resolução, em vista em planta, do leito marinho, emitindo feixes acústicos estreitos e de grande angular para os lados de bombordo e estibordo. Este sistema mapeia a refletividade acústica, sendo que os objetos rígidos produzem normalmente sinais de retorno brilhantes e sombras acústicas escuras atrás deles, enquanto as áreas com refletividade fraca aparecem mais escuras. Uma vez que o sonar de varredura lateral convencional não mede nativamente a profundidade batimétrica real, é frequentemente combinado com sensores batimétricos quando são necessárias informações de profundidade a par de mosaicos do fundo marinho totalmente georreferenciados.
O sonar de visão frontal fornece imagens acústicas em tempo real da coluna de água e dos objetos à frente do veículo, servindo principalmente como sensor de evasão de obstáculos e de localização de alvos. Para os pilotos de ROV que navegam em águas com visibilidade nula, esta tecnologia deteta colunas estruturais, cabos de amarração e detritos antes de estes entrarem no campo de visão da câmara. No caso dos AUV, pode fornecer dados de deteção em tempo real diretamente a algoritmos autónomos de evasão de obstáculos.
O sonar de varredura mecânica faz girar fisicamente um feixe acústico estreito ao longo de um arco definido ou de um círculo completo para construir uma imagem polar da área circundante. Esta arquitetura oferece elevada resolução angular num pacote compacto e económico, amplamente utilizado em ROV de observação. Uma vez que a compilação da imagem demora algum tempo, este sensor é mais adequado para plataformas estacionárias ou de movimento lento, de modo a minimizar a distorção induzida pelo movimento.
Frequentemente designados por «câmaras acústicas», os sonares de imagem multifeixe formam simultaneamente múltiplos feixes estreitos para atualizar todo o campo de visão a taxas de fotogramas elevadas. Operando a frequências que variam frequentemente entre várias centenas de kilohertz e vários megahertz, proporcionam feedback em tempo real, semelhante a vídeo, para a pilotagem de ROVs em águas de elevada turbidez e para operações com manipuladores. Frequências de funcionamento mais elevadas limitam o alcance útil, e a qualidade da imagem depende em grande medida da orientação do alvo, do ângulo de incidência e das condições ambientais.
O sonar de abertura sintética combina os sinais acústicos de retorno provenientes de localizações sucessivas de emissão ao longo da trajetória do veículo para simular uma matriz muito maior do que o transdutor físico. Esta técnica permite manter uma resolução ao longo da trajetória aproximadamente constante e ultra-alta em toda a faixa de cobertura, em grande parte independente do alcance. Para o conseguir, é necessária uma estimativa de movimento altamente precisa e coerente em fase, o que exige uma integração estreita com sensores inerciais de alta qualidade e registos de velocidade Doppler.
Os perfiladores do subsolo marinho utilizam impulsos acústicos de baixa frequência para penetrar nos sedimentos do fundo marinho, revelando estratos geológicos subjacentes e infraestruturas enterradas. Os sistemas «chirp» modernos utilizam impulsos modulados em frequência e processamento de compressão de impulsos para melhorar a penetração, mantendo simultaneamente a resolução vertical. O desempenho depende em grande medida do tipo de sedimento, sendo que materiais grossos, contendo gás ou altamente consolidados limitam frequentemente a penetração de forma mais acentuada do que os sedimentos macios e de grão fino.
Sonda de eco invertida de pressão de longa autonomia PIES da Sonardyne
A integração do sonar em AUVs exige um equilíbrio entre as restrições de espaço, peso, temperatura e consumo de energia, uma vez que os transmissores de alta potência afetam diretamente a autonomia da bateria. Os transdutores devem ser posicionados estrategicamente para minimizar o ruído da hélice, o efeito de sombra do casco, o ruído próprio e o fluxo turbulento. Para evitar interferências ao operar múltiplas cargas úteis acústicas, os ciclos de transmissão podem exigir um agendamento coordenado dos sinais de ping e uma sincronização temporal precisa, utilizando relógios disciplinados, disparadores de hardware ou outras interfaces de temporização de baixa latência.
Transdutor marinho para águas profundas da Airmar
Os ROVs são excelentes plataformas para sonares de varredura, de visão frontal e de imagem, uma vez que podem pairar, rodar e inspecionar estruturas submarinas a partir de vários ângulos. A telemetria de alta velocidade através do cabo de ligação do veículo permite que os dados brutos do sonar sejam processados à superfície em tempo real. No entanto, a integração deve mitigar o ruído acústico, a vibração física e a aeração induzida pelos propulsores através de um posicionamento cuidadoso dos sensores, do isolamento dos cabos e de um amortecimento adequado da vibração.
Os USV transportam cargas úteis de mapeamento de alta resolução, mantendo simultaneamente o acesso ao posicionamento GNSS em tempo real e a comunicações de superfície de elevada largura de banda. Para garantir dados acústicos limpos, o transdutor deve ser colocado afastado da aeração induzida pelo casco, normalmente numa quilha retrátil ou num poste rígido fixado ao lado do casco. O sistema deve também utilizar sensores de movimento de alta precisão para corrigir a inclinação longitudinal, a inclinação lateral e a elevação da plataforma.
O reboque de um sensor acústico aproxima a carga útil do fundo do mar e reduz a sua exposição ao ruído gerado pela embarcação, mas introduz desafios complexos de localização. Uma vez que as correntes e o arrasto do cabo deslocam o «towfish», os operadores podem recorrer ao rastreio acústico, como o USBL, em conjunto com medições de profundidade, altitude, movimento e recuo do cabo, para georreferenciar os dados com precisão. Os USV autónomos que rebocam sensores requerem um controlo ativo do guincho e monitorização da tensão para reduzir o risco de colisões com o fundo marinho.
Para alcançar uma georreferenciação de alta fidelidade e eliminar artefactos espaciais, é necessário integrar a carga útil acústica com um conjunto de sensores precisos de navegação e posicionamento.
A fusão destes sensores num sistema de coordenadas unificado garante que cada sinal de retorno acústico seja mapeado com precisão, tanto no espaço físico como no tempo do sistema.
A cartografia hidrográfica requer medições de profundidade densas e de alta precisão para garantir a navegação segura das embarcações. Os USV mapeiam águas rasas e perigosas com bancos de areia, enquanto os AUV realizam levantamentos em corredores oceânicos profundos, utilizando ecossondas multifeixe para cobrir o fundo marinho. Estas operações podem ser realizadas em conformidade com normas internacionais, tais como a IHO S-44, Edição 6.2.0, publicada em outubro de 2024, que especifica os requisitos relativos à incerteza dos levantamentos, à deteção de características e à cobertura do fundo marinho.
Omniscan 450 SS – Sonar de varredura lateral para USVs da Cerulean Sonar
A monitorização ambiental utiliza imagens de retrodifusão multifeixe e de varredura lateral para mapear habitats submarinos, apoiar a classificação de sedimentos e acompanhar as alterações ao longo do tempo. Os levantamentos repetidos com AUV permitem aos investigadores monitorizar ambientes marinhos dinâmicos, tais como a identificação de deslizamentos submarinos, o acompanhamento do transporte de sedimentos e a avaliação da saúde do ecossistema com elevada repetibilidade espacial.
Os setores da energia offshore e das telecomunicações dependem de sensores acústicos para planear, instalar e inspecionar infraestruturas submarinas críticas. Os sistemas multifeixe mapeiam corredores de condutas, enquanto o sonar de varredura lateral identifica infraestruturas expostas e riscos de erosão, e os perfiladores do subsolo ou sistemas dedicados ao rastreio de cabos avaliam a profundidade de enterramento dos cabos. São então utilizados ROVs para realizar inspeções estruturais de perto às fundações de turbinas eólicas ou às estruturas submarinas.
Os sistemas não tripulados transportam cargas úteis de sonar avançadas para realizar operações militares perigosas sem colocar o pessoal em risco. Os sonares de abertura sintética e de varredura lateral de alta resolução permitem que os AUVs localizem e classifiquem minas marítimas com elevada precisão. Na guerra antissubmarina, redes distribuídas de USVs e AUVs podem transportar ou rebocar matrizes acústicas passivas para detetar e rastrear alvos submersos em vastas áreas marítimas.
Em ambientes de baixa visibilidade, as operações de busca dependem fortemente da imagem acústica para localizar destroços de aeronaves, embarcações afundadas ou carga perdida. São realizadas varreduras de varredura lateral em áreas extensas para identificar alvos potenciais, seguidas por ROVs equipados com sonares de imagem de alta frequência para navegar pelo campo de destroços e auxiliar as equipas de recuperação.
A rápida evolução da capacidade de processamento e do design dos transdutores está a introduzir inteligência e eficiência avançadas nos levantamentos acústicos.
Estes desenvolvimentos estão a transformar o papel do sonar subaquático, passando de cargas úteis de deteção autónomas para fontes integradas de dados em tempo real para a tomada de decisões autónoma em operações marítimas.
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