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Proveedores y fabricantes de balizas acústicas
applied acoustics
Tecnologías de navegación, posicionamiento y topografía marítimas y submarinas para aplicaciones navales y de defensa
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Panorama general de las balizas acústicas submarinas para operaciones militares
Introducción a las balizas acústicas subacuáticas
Las balizas acústicas submarinas constituyen un medio práctico para localizar, identificar o recuperar activos sumergidos en aquellos casos en que las señales de radiofrecuencia (RF) y del GNSS no se propagan a través del agua de mar hasta profundidades operativas útiles. Los usuarios del sector de la defensa emplean estos dispositivos en operaciones marítimas tanto tripuladas como no tripuladas, desde la localización de vehículos submarinos hasta el marcado de equipos en el lecho marino y el apoyo a tareas de recuperación.
Una baliza acústica puede transmitir de forma independiente, responder a una interrogación o funcionar como parte de una red de posicionamiento más amplia. El rendimiento del sistema depende de la frecuencia acústica, el nivel de la fuente, la sensibilidad del receptor, la profundidad del agua, las condiciones de la velocidad del sonido, la absorción, el ruido ambiental y de la plataforma, la propagación por trayectorias múltiples, la geometría del transductor, la potencia disponible y la integración con los sistemas de navegación o de mando.
Tipos principales de balizas acústicas
Pingers
Balizas acústicas de posicionamiento de Applied Acoustics
Un pinger acústico emite pulsos sonoros periódicos a una frecuencia definida o según un patrón codificado sin necesidad de una señal de interrogación. Un emisor acústico submarino puede proporcionar una referencia relativamente sencilla para el seguimiento, la localización, la identificación o la recuperación. Los emisores acústicos resultan útiles cuando se prefiere una transmisión continua o programada a la medición de distancias bidireccional, aunque el alcance operativo y la duración de la batería dependen en parte de la potencia de transmisión y del ciclo de trabajo.
Transpondedores acústicos
Un transpondedor acústico recibe una señal de interrogación y devuelve una respuesta, lo que permite al sistema anfitrión medir el tiempo de propagación acústica y calcular la distancia. Un transpondedor acústico submarino puede ser compatible con arquitecturas de posicionamiento de línea de base ultracorta (USBL), de línea de base corta (SBL) o de línea de base larga (LBL), en función de la geometría del sistema, mientras que un transpondedor acústico subacuático puede instalarse en un vehículo, una carga útil, un bastidor en el lecho marino u otro activo submarino.
Respondedores acústicos
Un respondedor acústico se activa mediante un comando eléctrico, en lugar de recibir una interrogación acústica. A continuación, emite una respuesta acústica para que sea detectada por un sistema de posicionamiento. Este enfoque puede resultar útil en sistemas integrados en los que la sincronización de la transmisión se ajusta directamente con la electrónica del vehículo o la plataforma y no depende de la recepción de una señal de interrogación submarina.
Balizas de navegación y de referencia
Las balizas de navegación y referencia proporcionan puntos conocidos o rastreables dentro de una zona de operaciones submarinas. Pueden formar parte de una red de transpondedores de posicionamiento acústico utilizada para actualizar la posición del vehículo o limitar la deriva de la navegación inercial. Las referencias fijas resultan especialmente valiosas cuando las plataformas requieren un posicionamiento local repetible en torno a una zona de misión definida o deben regresar con precisión a ubicaciones previamente cartografiadas.
Balizas de localización y recuperación
Las balizas de localización y recuperación ayudan a los operadores a localizar de nuevo el equipo sumergido tras una misión, un despliegue o una emergencia. Una baliza puede transmitir una señal periódica detectada por un receptor direccional o un transceptor acústico submarino, lo que permite que una embarcación, un buceador, un vehículo submarino no tripulado (UUV) o un vehículo operado a distancia (ROV) se acerque al activo cuando la identificación visual no sea viable.
Balizas de fondo marino y amarradas
Los sistemas de fondo marino y amarrados pueden establecer puntos de referencia acústicos permanentes en ubicaciones conocidas o topografiadas. Pueden funcionar como balizas autónomas, transpondedores acústicos o transpondedores de liberación acústica. Un transpondedor de liberación acústica puede combinar funciones de comando acústico o de telemetría con un mecanismo de liberación utilizado para recuperar instrumentos o cargas útiles amarrados del lecho marino o de la columna de agua.
Aplicaciones de defensa de las balizas acústicas submarinas
Navegación de vehículos submarinos no tripulados
Los vehículos submarinos no tripulados (UUV) pueden utilizar balizas acústicas submarinas para obtener referencias de posición externas cuando las señales del GNSS no están disponibles bajo la superficie. Las mediciones acústicas pueden combinarse con un sistema de navegación inercial (INS), un log de velocidad Doppler (DVL), datos de profundidad y de actitud para limitar el error de posición acumulado durante misiones submarinas prolongadas y corregir la deriva cuando se disponga de posiciones acústicas adecuadas.
Seguimiento de vehículos operados a distancia
Los ROV pueden llevar un transpondedor o un respondedor submarino que permite a una embarcación de apoyo supervisar su posición relativa. El seguimiento acústico resulta especialmente valioso en aguas profundas o con escasa visibilidad, donde las referencias visuales son limitadas y la longitud del cable por sí sola no puede proporcionar una percepción espacial fiable en torno a estructuras submarinas, equipos en el lecho marino u otros riesgos operativos.
Navegación de buzos y nadadores
Los buzos y los nadadores militares pueden utilizar referencias acústicas para la orientación submarina, los encuentros y las tareas de regreso a un punto determinado. Un receptor puede indicar la distancia o la dirección hacia una baliza acústica, lo que facilita la navegación cuando la oscuridad, las corrientes, la escasa visibilidad o los requisitos operativos hacen que la navegación visual y las comprobaciones de la posición en superficie resulten inadecuadas.
Misiones de contramedidas contra minas y de desactivación de artefactos explosivos
Las misiones de contramedidas contra minas (MCM) y de desactivación de artefactos explosivos (EOD) pueden utilizar balizas acústicas para marcar zonas de operación, servir de referencia a vehículos submarinos, localizar de nuevo contactos o guiar a las plataformas de vuelta a objetos identificados. Las referencias locales coherentes pueden facilitar operaciones repetibles cuando los vehículos, los buzos y los recursos de superficie deben trabajar en torno a una misma ubicación submarina.
Sistemas de vigilancia y seguridad submarinos
Las referencias acústicas fijas o desplegables pueden respaldar las redes de vigilancia al ayudar a determinar la posición de sensores submarinos, vehículos o nodos móviles. En arquitecturas más integradas, un transceptor acústico submarino puede combinar funciones de señalización y de datos, de modo que la información de navegación pueda coordinarse con los sistemas de detección, monitorización o mando.
Localización y recuperación de equipos sumergidos
Las organizaciones de defensa utilizan balizas acústicas para localizar artículos de ensayo, equipos de entrenamiento, sensores, cargas útiles y otros activos sumergidos. Un emisor de señales subacuático puede proporcionar una señal de recuperación sencilla, mientras que un transpondedor acústico puede añadir capacidad de telemetría cuando los operadores requieran una estimación más precisa de la ubicación de un objeto, en lugar de una mera indicación de localización.
Integración de balizas con plataformas de superficie y submarinas
El rendimiento de las balizas acústicas depende en gran medida de cómo se instalen la baliza y los transductores asociados. La planificación de la integración debe tener en cuenta las trayectorias de propagación acústica, la directividad de los transductores, el ruido propio, el sombreado estructural, el movimiento del vehículo, la alimentación eléctrica, las interfaces de datos y los requisitos del sistema de misión.
- Transductores montados en el casco y en mástiles: Las embarcaciones de superficie pueden utilizar instalaciones permanentes en el casco o mástiles desplegables para interrogar y recibir señales de balizas submarinas. El montaje debe limitar el ruido de la maquinaria, las vibraciones, la aireación, las obstrucciones acústicas y las interferencias de otros sistemas acústicos a bordo.
- Integración de UUV y ROV: Los vehículos pueden llevar un transpondedor acústico, un respondedor, un pinger o un transceptor acústico combinado. La ubicación debe preservar la cobertura acústica, al tiempo que se limitan las interferencias procedentes de los sistemas de propulsión y las estructuras del vehículo, y se mantiene una orientación adecuada del transductor durante las maniobras normales del vehículo.
- Estructuras de fondo marino e instalaciones fijas: Las balizas de referencia pueden instalarse en estructuras lastradas o en estructuras submarinas fijas para establecer puntos de navegación repetibles dentro de un área operativa definida. Es importante realizar un levantamiento topográfico preciso de las posiciones de las balizas cuando se utilizan como referencias de posicionamiento.
- Boyas de superficie y vehículos de superficie no tripulados (USV): Las plataformas de superficie pueden combinar transductores acústicos con equipos GNSS y de comunicaciones, conectando los activos sumergidos con las redes de navegación y mando en superficie.
- Interfaces de mando, control y sistemas de misión: Las mediciones de las balizas pueden alimentar procesadores de navegación, pantallas de seguimiento, software de autonomía u ordenadores de misión, de modo que el posicionamiento acústico contribuya directamente al funcionamiento de la plataforma.
La instalación, la calibración, las condiciones de velocidad del sonido, la geometría de los sensores, las trayectorias múltiples, las interferencias y la precisión de las posiciones de referencia pueden influir en el rendimiento del posicionamiento acústico. Por lo tanto, los procedimientos operativos deben tener en cuenta la calibración, las condiciones ambientales, la calidad de los datos de los sensores, la corrección de la velocidad del sonido y la gestión de las interferencias a lo largo de todo el despliegue y el funcionamiento.
Normas, cualificación y ensayos ambientales
Los requisitos de cualificación dependen de la plataforma, el programa, el entorno operativo y las especificaciones de adquisición. Las normas y directrices pertinentes pueden ayudar a definir la resiliencia ambiental, la compatibilidad electromagnética (EMC) y la integración del sistema de posicionamiento, pero los métodos de ensayo y los límites aplicables deben adaptarse al equipo previsto y al entorno de servicio.
- MIL-STD-810: Los métodos de ensayo ambiental pueden aplicarse a factores de estrés relevantes, tales como la temperatura, la vibración, los golpes, la humedad, la inmersión y otras condiciones seleccionadas para el entorno de servicio previsto.
- MIL-STD-461: Esta norma aborda el control de las características de interferencia electromagnética (EMI) para subsistemas y equipos de defensa, y puede aplicarse a la electrónica de las balizas, las conexiones de alimentación y las interfaces de plataforma asociadas.
- NATO STANAG 4748: Cuando se requieran señales submarinas digitales o comunicaciones interoperables, la norma NATO STANAG 4748 abarca la norma de señalización submarina digital JANUS. Esto difiere del funcionamiento básico de los emisores acústicos convencionales y los transpondedores de telemetría.
- Directrices de posicionamiento acústico: Las directrices relativas a los sistemas USBL, SBL y LBL pueden servir de referencia para la instalación de transductores, la calibración, la geometría de la matriz, la corrección de la velocidad del sonido, la redundancia, las comprobaciones del sistema y la supervisión operativa.
Estos requisitos deben aplicarse de acuerdo con los requisitos específicos de adquisición, plataforma, entorno e integración, en lugar de considerarse como un conjunto de requisitos de cualificación universal para todas las balizas acústicas submarinas.
Novedades en la tecnología de balizas acústicas submarinas
El desarrollo se centra cada vez más en combinar hardware acústico compacto con funciones de navegación autónoma, conexión en red y control de vehículos, al tiempo que se mejora la eficiencia energética y la capacidad de coordinar múltiples activos submarinos.
- Navegación acústico-inercial: una fusión más estrecha de las mediciones acústicas con los datos del INS, el DVL, la profundidad y la actitud permite mantener las estimaciones de posición entre actualizaciones acústicas y reducir la dependencia de fijaciones externas continuas.
- Navegación submarina en red: Los nodos acústicos distribuidos pueden proporcionar una infraestructura de referencia compartida para múltiples plataformas no tripuladas que operen dentro de la misma misión submarina o zona de pruebas. El direccionamiento, la programación de transmisiones y la gestión de canales cobran cada vez más importancia a medida que aumenta el número de usuarios acústicos.
- Diseños de balizas más pequeños: La electrónica compacta, los transductores y las carcasas a presión pueden simplificar la integración con pequeños UUV, sensores distribuidos, cargas útiles desplegables y otros equipos con limitaciones de espacio, al tiempo que requieren una gestión cuidadosa de la capacidad de la batería y la potencia acústica.
- Interoperabilidad mejorada: La señalización digital estandarizada puede facilitar una interacción más coherente entre plataformas submarinas, módems y sistemas de navegación compatibles, especialmente en operaciones multinacionales o multisistema, aunque la interoperabilidad sigue dependiendo de que las implementaciones y las configuraciones de los sistemas sean compatibles.
A medida que la autonomía se extiende en el ámbito de la defensa marítima, las balizas acústicas submarinas se integran cada vez más en arquitecturas de navegación y comunicaciones más amplias, en lugar de utilizarse únicamente como localizadores independientes. Por lo tanto, la selección no solo depende del alcance y la capacidad de profundidad, sino también de la autonomía, el entorno acústico, la precisión de posicionamiento, las restricciones de instalación y la eficacia con la que una baliza acústica se integra con la plataforma, el sistema de posicionamiento y la red de la misión.
