ES2382426B1 - Aparato de busqueda de dispositivo emisor de campo magnetico bajo la superficie y procedimiento de operacion asociado en modo emision - Google Patents

Abstract

Aparato de búsqueda de dispositivo emisor de campo magnético bajo la superficie y procedimiento de operación asociado en modo emisión.#Se describe un aparato de búsqueda de dispositivo emisor de campo magnético bajo la superficie que comprende un transceptor, que puede funcionar en modos emisión y recepción, y que combina adecuadamente la emisión simultánea de tres antenas ortogonales para obtener una antena virtual, que genera un campo magnético que se aproxima al generado por una única antena emisora en posición vertical de frecuencia y comportamiento temporal definido, independientemente de la orientación de las antenas.

Description

Aparato de búsqueda de dispositivo emisor de campo magnético bajo la superficie y procedimiento de operación asociado en modo emisión.

Objeto de la invención

La presente invención pertenece al sector industrial dedicado a la fabricación de sistemas de detección y localización de dispositivos magnéticos bajo la superficie, como por ejemplo, los dispositivos de seguridad para la búsqueda de víctimas de avalanchas de nieve.

El objeto principal de la presente invención es un aparato de búsqueda de dispositivo emisor de campo magnético bajo la superficie que comprende un transceptor, que puede funcionar en modos emisión y recepción, y que aprovecha las características particulares del campo magnético generado en modo emisión para reducir notablemente los tiempos de localización del emisor, lo cual en el caso de los dispositivos para la detección de víctimas de avalanchas de nieve aumenta la probabilidad de rescatar a una víctima con vida.

Adicionalmente, otro objeto de la invención es un procedimiento de operación del dispositivo de búsqueda en modo de emisión.

Antecedentes de la invención

El tiempo de localización y extracción de una víctima de avalancha de nieve es un factor crítico ya que determina la probabilidad de supervivencia. Un estudio ha revelado que dicha probabilidad decae drásticamente transcurridos 15 minutos desde el sepultamiento.

En la actualidad, debe mencionarse que existen una amplia gama de dispositivos de localización de víctimas de avalancha de nieve, los cuales aseguran un alto grado de compatibilidad alineándose al estándar internacional EN 300718, el cual especifica que estos transceptores emitan una señal pulsada, de período generalmente un segundo, durante un tiempo de unos 100 milisegundos, en una frecuencia de 457 kHz.

Se ha desarrollado un método de búsqueda de las víctimas utilizando estos aparatos, que comprende las siguientes fases:

•

Fase de detección o búsqueda de la primera señal.

•

Fase de búsqueda direccional o búsqueda secundaria.

•

Fase de señalización o búsqueda terciaria.

En la fase de detección de la víctima se recorre la zona de la avalancha en busca de la señal transmitida por el transmisor de la víctima siguiendo una trayectoria en zigzag o zigzag en paralelo en el caso de varios rescatadores. La anchura de la trazada viene estimada por los fabricantes. En los equipos actuales, que incorporan 3 antenas receptoras, la máxima anchura de búsqueda está establecida en 50 m.

Una vez detectada la señal transmitida por el transmisor de la víctima se siguen las líneas de campo magnético, buscando un incremento de intensidad de señal (o decremento de la distancia estimada entre el emisor y el receptor calculado a partir de la señal recibida) en lo que se conoce como fase de búsqueda direccional de la víctima.

Por último, en la fase de señalización de la víctima se realiza una búsqueda sistemática, denominada método en cruz, de la posición de máxima señal detectada (o mínima distancia mostrada). Un estudio ha revelado que ésta es la fase más compleja y que consume mayor tiempo.

En referencia al estado de la técnica, los aparatos de búsqueda de víctimas de avalancha de nieve se pueden clasificar por el número de antenas utilizadas en el modo de recepción:

•

Una antena capaz de detectar el campo magnético proyectado sobre su eje y que utiliza tecnología analógica para transformarlo generalmente en una señal audible. Algunos aparatos adicionalmente incorporan un indicador luminoso de la intensidad de señal detectada. El aparato que se describe en la patente DE 3531726 A1, “Search apparatus for buried objects” (Gerald Kampel; Juergen Wegner, 1987) es representativo de este tipo.

•

Dos antenas dispuestas ortogonalmente que permiten recibir y medir la intensidad y dirección del campo magnético en el plano que las contiene y que utiliza tecnología digital para calcular la distancia al emisor y la dirección de avance hacia la víctima. En la patente EP 0855600 A2, “Avalanche victim locating transceiver apparatus” (John W. Hereford, 1998) se describe un aparato que es representativo de este tipo.

•

Tres antenas dispuestas dos de ellas ortogonalmente en el mismo plano y la tercera antena en un plano perpendicular, que permiten recibir y medir la intensidad y dirección del campo magnético en tres dimensiones y que utiliza tecnología digital para calcular la distancia al emisor y la dirección de avance hacia la víctima. En la patente CA 2443751 A1, “Balise individuelle de securite en montagne” (Douglas Kashuba, 2003), se describe un aparato con carcasa tipo “flip” (con tapa) con tres antenas mutuamente ortogonales en el que una de las antenas se dispone en la tapa. En la patente US 20040155776 A1, “Device for locating trapped victims and a method of operating such a device” (Rudolf Sackl, 2004), se describe un aparato con las tres antenas mutuamente ortogonales dispuestas en una carcasa compacta. Por otro lado, en la patente US 0035622 A1, “Personal activity sensor and locator device” (Gerald Kampel et al., 2005), se describe un aparato con tres antenas receptoras en el que, en base a la intensidad de campo magnético detectada, se configura el modo de funcionamiento para trabajar con una única antena receptora con tecnología analógica, o bien dos o tres antenas receptoras con tecnología digital.

•

También existen aparatos de búsqueda de víctimas de avalancha de nieve con cuatro antenas. La cuarta antena no es utilizada en recepción sino para una función de autoevaluación del aparato en emisión.

La búsqueda de víctimas de avalancha de nieve es compleja y particularmente intricada con varias víctimas, puesto que se reciben simultáneamente las señales transmitidas por varios emisores sepultados. Por este motivo, muchos de los avances en los últimos años, han estado enfocados en el modo de recepción con el objetivo de simplificar la búsqueda mediante el uso de software. Por otro lado, la tendencia actual está en añadir un mayor número de funcionalidades accesorias como pueda ser la medida de inclinación de una pendiente o automatismos, generalmente en el modo de recepción, como son la conmutación a transmisión cuando no se detecta movimiento. Esta tendencia actual queda reflejada en la patente US 20070013525 A1, “Method and apparatus for locating a person who has been buried alive” (Kampel, 2007), que presenta un método de recepción y una simbología diseñada para facilitar especialmente la fase de señalización de la víctima. Las patentes US 20040155776 A1 de Sackl y US 20087403112 B2, “Search device for locating a transmitter in particular and avalanche victim search device” (Kampel et al., 2008), describen métodos de recepción que permiten facilitar la búsqueda en el caso de varias víctimas. Además, la patente de Kampel et al. incluye muchas de las funcionalidades actuales.

Por otra parte, los equipos actuales de búsqueda, funcionando en el modo de emisión, utilizan sólo una de las antenas para transmitir la señal y, normalmente, esa antena emisora es siempre la misma. Consecuentemente la orientación de la antena emisora del emisor depende de la inclinación de la carcasa del aparato de localización de la víctima.

Además, dependiendo de la orientación de la antena emisora y el tipo de receptor empleado, la posición del máximo de señal recibida, utilizado para indicar la localización de la víctima en superficie, puede estar desplazada con respecto a la vertical de la víctima. Este error en la localización puede ser lo bastante elevado como para retrasar notablemente el rescate en el caso de sepultamientos a profundidades superiores a 1,5 m.

Del estudio realizado del campo magnético generado por un aparato de búsqueda de víctimas de avalancha de nieve se puede concluir que, con los equipos usados en la actualidad, la exactitud de la localización depende de la orientación relativa entre la antena emisora del emisor y la antena o antenas receptoras en recepción, de forma que:

•

para dispositivos localizadores de una o dos antenas receptoras en recepción dispuestas en el plano horizontal, la “peor situación” se produce cuando la antena emisora del emisor está en posición vertical. En dicha configuración, se recibe la componente horizontal del campo magnético que presenta un mínimo en la localización en superficie del emisor y un máximo a una distancia igual a la mitad de la profundidad. Por tanto, la desviación máxima de la posición del máximo de señal detectada o mínima distancia estimada está cuantificada en el 50% de la profundidad. La configuración recíproca, antena emisora del emisor en el plano horizontal y antena o antenas receptoras del receptor en el plano vertical„ produciría el mismo error.

•

Para dispositivos localizadores de tres antenas receptoras, la posición del máximo de campo magnético

o mínima distancia estimada es la posición del emisor en superficie cuando la antena emisora del emisor está en posición vertical o en posición horizontal. Aunque en el último caso, el máximo de señal es menos marcado y por tanto, dependiendo de la sensibilidad y resolución en distancia del receptor, la zona de incertidumbre será apreciable. La “peor situación” se produce cuando la antena emisora del emisor está inclinada en torno a 77 grados con la dirección vertical, de modo que la posición en superficie del máximo de intensidad del campo magnético total estará en una posición igual a 0,25 veces la profundidad del emisor. Por tanto, la desviación de la posición del máximo de señal o mínima distancia estimada es un 25% de la profundidad del emisor.

En la solicitud de patente US 20090163150 A1, “Searching apparatus and method for operating a searching apparatus” (Kampel y Matzner, 2009) automáticamente se selecciona para emisión la antena emisora que más se aproxime a la posición horizontal. El objetivo de esa patente es maximizar el alcance del aparato de búsqueda, asumiendo que la antena o antenas receptoras del receptor del rescatador están también dispuestas en posición horizontal. En este caso, el principal objetivo es reducir el tiempo de la fase de detección de la víctima sin considerar posibles errores de localización en la fase de señalización.

Descripción de la invención

El aparato de búsqueda de dispositivo emisor de campo magnético bajo la superficie objeto de la invención comprende un transceptor, que puede funcionar en modos emisión y recepción, y que combina adecuadamente la emisión simultánea de tres antenas ortogonales para obtener una antena virtual, que genera un campo magnético que se aproxima al generado por una única antena emisora en posición vertical de frecuencia y comportamiento temporal definido, independientemente de la orientación de las antenas.

Las ventajas principales de esta invención se resumen como sigue:

•

La señal transmitida por las antenas emisoras del emisor minimiza los errores de localización debidos al desplazamiento del máximo de intensidad de campo magnético o mínima distancia estimada para aparatos de búsqueda de una o dos antenas ortogonales receptoras en recepción en el mismo plano vertical o tres antenas ortogonales receptoras en recepción.

•

La señal transmitida por las antenas emisoras del emisor reduce el tiempo empleado en la localización del dispositivo emisor respecto al resto de equipos existentes, ya que permite al receptor en superficie minimizar la distancia recorrida en la fase de búsqueda direccional de la víctima, siguiendo las líneas de campo magnético generado por el transmisor. Esto es debido a que la trayectoria sería rectilínea frente a la elíptica generada en cualquier otro caso.

•

La señal transmitida por las antenas emisoras del emisor permite definir nuevos métodos de búsqueda, utilizando las propiedades de la geometría del campo magnético generado y las posiciones relativas de un dispositivo o varios dispositivos en búsqueda simultánea de un mismo transmisor.

•

La señal transmitida por las antenas emisoras del emisor permite mantener la compatibilidad del dispositivo objeto de la presente invención con el resto de equipos existentes.

El aparato de búsqueda de dispositivo emisor de campo magnético bajo la superficie, comprende los siguientes elementos:

a) Medios de emisión y recepción.

b) Medios de orientación.

c) Medios de procesamiento.

d) Medios de acondicionamiento de la señal emitida.

e) Medios de amplificación en emisión.

f) Medios de acondicionamiento de la señal recibida.

g) Medios de conversión analógico-digital.

h) Medios de representación de la recepción.

i) Medios de acondicionamiento de la señal realimentada.

Los medios de emisión y recepción incorporan antenas, las cuales pueden ser las mismas funcionando en los distintos modos de emisión y recepción, sólo que en emisión funcionan las tres, mientras que en recepción puede recibirse con una, dos o tres antenas, siendo el caso normal recepcionar también con tres antenas.

Los medios de orientación proporcionan la inclinación de los medios de emisión y recepción, es decir, del aparato de búsqueda, con respecto al sistema de referencia del plano horizontal establecido previamente en el proceso de fabricación. Los medios de orientación pueden incorporar para este fin acelerómetros.

Los medios de procesamiento proporcionan funcionalidad tanto en el modo de emisión, como en el modo de recepción. En este último modo, procesan la señal recibida, acondicionada y digitalizada previamente. En modo emisión sintetizan la señal pulsada, y en base a la inclinación del aparato de búsqueda, calculan y ajustan la ganancia de los medios de amplificación, de forma que el campo magnético, H, emitido simultáneamente por las tres antenas sea como el debido a un dipolo magnético, generado por una única antena emisora en posición vertical, cumpliendo la ecuación siguiente, en condición cuasi-estática,

H = (m/4πR3) · (aR2cosθ + aθsinθ)

donde m es el módulo del momento magnético generado, R es la distancia al punto de observación, θ es el ángulo formado entre el punto de observación y el vector dipolar y las aRy aθ son los vectores base del sistema de coordenadas esférico.

Por otra parte, se puede proporcionar un modo de funcionamiento de emisión adaptativa, en el que los medios de procesamiento obtienen una medida de la potencia emitida por cada antena, para conocer las posibles desviaciones por efectos de acoplamiento entre las antenas emisoras y, en base a eso, sintetizar una nueva señal adaptada y calcular y ajustar la ganancia de los medios de amplificación, hasta alcanzar el nivel establecido a priori.

Los medios de procesamiento pueden comprender uno o varios componentes electrónicos de lógica programable, así como medios para gestionar los dispositivos periféricos que proporcionan información sobre la orientación del emisor bajo la superficie.

En relación a los componentes electrónicos de lógica programable, estos medios pueden incorporar un microcontrolador o un procesador digital de la señal (DSP), pudiendo también emplearse circuitos integrados para aplicaciones específicas (ASIC), dispositivos de lógica programable compleja (CPLD) y/o matriz de puertas programables (o FP-GAs en sus siglas en inglés).

Los medios de acondicionamiento de la señal emitida reciben la señal pulsada generada por los medios de procesamiento en modo emisión y la transforman a los niveles de voltaje y corriente requeridos por los medios de amplificación.

Los medios de amplificación en emisión obtienen la señal de los medios de acondicionamiento de la señal emitida y la amplifican en base a los parámetros de ganancia considerados por parte de los medios de procesamiento, adecuada para configurar el campo magnético de la antena virtual en posición vertical, y transmitiendo simultáneamente a las tres antenas de los medios de emisión y recepción.

Los medios de acondicionamiento de la señal recibida obtienen la señal directamente de las antenas de los medios de emisión y recepción y la filtran y amplifican antes de que sean convertidas a digitales estas señales analógicas, para ser tratadas por los medios de procesamiento.

Los medios de conversión analógico-digital transforman la señal analógica procedente de las antenas de los medios de emisión y recepción en señal digital, la cual puede ser tratada por los medios de procesamiento. Es requerida una conversión de este tipo tanto en modo de recepción, como en modo de emisión adaptativa.

Los medios de representación de la recepción proporcionan información acústica y/o visual sobre los valores de intensidad de campo magnético calculados por los medios de procesamiento. Concretamente, respecto a los medios acústicos, se puede proporcionar un tono audible pulsado con mayor o menor intensidad, o bien cada vez con mayor frecuencia de repetición, conforme se vaya acercando al emisor. Asimismo, respecto a los medios visuales, se puede representar en una pantalla la dirección de avance hacia el aparato emisor bajo la superficie que está en la dirección de incremento de campo magnético y también una estimación de la distancia en unidades de longitud. Adicionalmente, también se puede mostrar el número de aparatos emisores bajo la superficie.

Los medios de acondicionamiento de la señal realimentada obtienen una medida de la potencia emitida por las antenas de los medios de emisión y recepción, y estas señales analógicas son digitalizadas, para ser tratadas por los medios de procesamiento.

Por último, se describen las etapas del procedimiento objeto de la invención, que permite operar en modo emisión el aparato de búsqueda objeto de la invención:

•

Inicio.

•

Emisión preconfigurada.

•

Obtención de inclinación.

•

Cálculo de la señal.

•

Emisión.

El aparato, al ser conectado en modo emisión, transmite una señal pulsada, de período generalmente un segundo, durante un tiempo de unos 100 milisegundos, en una frecuencia de 457 kHz, según el estándar internacional EN 300718. Inicialmente, la señal de campo magnético pulsada tendrá implícita un valor preconfigurado de la inclinación de la carcasa del dispositivo.

A continuación,yalolargo de tiempos determinados en cada período, el aparato de búsqueda obtiene su inclinación, con respecto al sistema de referencia previamente establecido, en el proceso de fabricación, con el plano horizontal.

Con dichos valores de la inclinación de la carcasa del dispositivo, el aparato de búsqueda puede calcular la señal pulsada a emitir de tal forma que se obtenga una antena virtual que genera un campo magnético que se aproxima al generado por una única antena emisora en posición vertical de frecuencia y comportamiento temporal definido, independientemente de la orientación de las antenas emisoras.

Finalmente, se realiza la emisión de dicha señal pulsada, calculada en base a la inclinación de la carcasa del dispositivo, a través de las antenas que incorpore el aparato de búsqueda.

Opcionalmente, se puede contemplar una etapa adicional de realimentación que permita emitir una señal optimizada respecto al modo de emisión anterior, obtenida tras analizar la señal pulsada emitida previamente. Esta etapa de emisión adaptativa, implica las siguientes etapas adicionales:

•

Análisis de señal pulsada.

•

Cálculo de la señal adaptada.

•

Emisión adaptada.

Descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de figuras en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

La figura 1 muestra una representación esquemática del dispositivo objeto de la invención, según una realización preferida.

La figuras 2 muestra la secuencia de las etapas que comprende el procedimiento para operar el dispositivo de búsqueda en modo de emisión.

La figura 3 muestra la secuencia de las etapas que comprende el procedimiento adaptativo para operar el dispositivo de búsqueda en modo de emisión.

La figura 4 muestra la vista en planta de las líneas de campo magnético generadas por un aparato de búsqueda según la presente invención.

La figura 5 muestra las líneas de campo magnético en un plano axial y la intensidad normalizada de las componentes del campo magnético en la superficie generadas por un aparato de búsqueda según la presente invención.

Realización preferente de la invención

A la vista de las mencionadas figuras, y de acuerdo con la numeración adoptada, se puede observar en ellas un ejemplo de realización preferente de la invención, la cual comprende las partes y elementos que se indican y describen en detalle a continuación.

Así, tal y como se observa en la figura 1, el aparato de búsqueda (1) de dispositivo emisor de campo magnético bajo la superficie, comprende esencialmente, los siguientes elementos:

•

medios de orientación (2),

•

medios de acondicionamiento de la señal emitida (3)

•

medios de emisión y recepción (4),

•

medios de amplificación en emisión (5),

•

medios de procesamiento (6),

•

medios de representación de la recepción (7),

•

medios de acondicionamiento de la señal realimentada (8),

•

medios de acondicionamiento de la señal recibida (9), y

•

medios de conversión analógico-digital (10).

A continuación, se describe en detalle cada uno de estos elementos, tal y como muestra la figura 1.

Los medios de orientación (2) permiten medir la inclinación del aparato de búsqueda (1), en instantes temporales determinados en cada período, y proporcionan al menos dos de los ángulos de precesión, nutación y/o rotación intrínseca de la carcasa del aparato de búsqueda, con respecto al sistema de referencia del plano horizontal, previamente establecido en el proceso de fabricación.

Los medios de acondicionamiento de la señal emitida (3) reciben una señal pulsada y la transforman a unos niveles de voltaje y corriente requeridos por los medios de amplificación.

Los medios de emisión y recepción (4) incorporan al menos tres antenas (11, 12, 13) de ferrita (barra de ferrita sobre la que se ha devanado una bobina), las cuales pueden ser las mismas funcionando en los distintos modos de emisión y recepción, siendo entonces requerida una configuración que determine el funcionamiento en modo emisión

o recepción. Para realizar la emisión, son operativas tres antenas (11, 12, 13), dispuestas mutuamente ortogonales, dispuestas de forma solidaria a la orientación de aparato de búsqueda (1), emitiendo simultáneamente cada una con su potencia correspondiente, mientras que en recepción puede recibirse con una, dos o tres antenas, siendo el caso normal recepcionar también con tres antenas.

Los medios de amplificación en emisión (5) incorporan tres amplificadores de señal (14, 15, 16) que obtienen la señal de los medios de acondicionamiento de la señal emitida (3) y la amplifican en base a unos parámetros de ganancias proporcionados para aplicar a cada una de las antenas (11, 12, 13), transmitiendo simultáneamente la señal.

Los medios de procesamiento (6), en el modo de emisión, sintetizan la señal pulsada que reciben los medios de acondicionamiento de la señal emitida (3), y en base a la inclinación del aparato de búsqueda obtenida por los medios de orientación (2), calculan y ajustan los parámetros de ganancias que se proporcionan a cada uno de los tres amplificadores de señal (14, 15, 16) de los medios de amplificación en emisión (5), tal que el campo magnético emitido simultáneamente sea como el generado por una única antena emisora en posición vertical, con un período, una duración y en una frecuencia establecida previamente, independientemente de la orientación de las antenas (11, 12, 13).

Por otro lado, los medios de procesamiento (6), trabajando en modo de emisión, pueden recibir una señal, acondicionada y convertida en digital previamente, de cada una de las antenas (11, 12, 13) por la señal pulsada, para conocer las posibles desviaciones por efectos de acoplamiento entre las antenas y, en base a esto, sintetizar una nueva señal adaptada y así poder calcular y ajustar las ganancias de los medios de amplificación en emisión (5), hasta alcanzar el nivel establecido a priori, en un modo de emisión adaptativo.

Los medios de procesamiento (6), en el modo de recepción, procesan la señal recibida, acondicionada y digitalizada previamente, para poder resolver el número de aparatos emisores bajo la superficie y además obtener, por un lado, la dirección de avance hacia un aparato emisor concreto bajo la superficie, y por otro, una estimación de la distancia al mismo en unidades de longitud.

Los medios de procesamiento (6) pueden comprender uno o varios componentes electrónicos de lógica programable, comunes tanto para el modo de emisión como para el modo de recepción, así como medios para controlar y gestionar unos medios de representación de la recepción (7) que proporcionan interfaz acústica y/o visual al usuario.

Los medios de representación de la recepción (7) proporcionan información acústica y/o visual sobre los valores de intensidad de campo magnético calculados por los medios de procesamiento (6). Concretamente, respecto a los medios acústicos, se puede proporcionar un sonido en un altavoz (17), y respecto a los medios visuales, se puede proporcionar una representación gráfica sobre una pantalla (18).

Los medios de acondicionamiento de la señal realimentada (8) obtienen una medida de la potencia emitida por las antenas (11, 12, 13) y la filtran y amplifican.

Los medios de acondicionamiento de la señal recibida (9) obtienen la señal analógica de las antenas (11, 12, 13) y la filtran y amplifican.

Los medios de conversión analógico-digital (10) reciben la señal analógica enviada por los medios de acondicionamiento de la señal recibida (9) y por los medios de acondicionamiento de la señal realimentada (8), transformándola en señal digital, para posteriormente enviarla a los medios de procesamiento (6).

Por último, se describen las etapas del procedimiento objeto de la invención, que permite operar en modo emisión el aparato de búsqueda objeto de la invención aplicado a esta realización preferente:

•

Inicio (23),

•

emisión preconfigurada (24),

• obtención de inclinación (25),

•

cálculo de la señal (26), y

•

emisión de señal pulsada (27).

El comienzo (23) del aparato de búsqueda (1) objeto de la invención consiste en el encendido del aparato y establecimiento en modo emisión.

La emisión preconfigurada (24) es la etapa en la cual el aparato de búsqueda (1), recién establecido en modo emisión, aplica a cada una de las antenas (11, 12, 13) la señal a emitir de forma que el campo magnético emitido simultáneamente por las tres antenas tenga unas características determinadas previamente, con un período generalmente un segundo, y un tiempo de emisión de unos 100 milisegundos por período, en una frecuencia de 457 kHz, tal y como establecen las normas del estándar internacional EN 300718.

Tras esta emisión, se procede a la obtención de la inclinación (25), en la cual se obtiene la inclinación del aparato de búsqueda (1), con respecto al sistema de referencia establecido previamente, en el proceso de fabricación.

El cálculo de la señal (26) es la etapa en la cual se sintetiza la señal de emisión y se obtienen las ganancias a aplicar a cada uno de los medios de amplificación en emisión (6), en base a la inclinación del aparato de búsqueda (1) obtenida en la etapa de obtención de la inclinación (25), de forma que se pueda emitir la señal correspondiente por parte de cada una de las antenas (11, 12, 13), tal que el campo magnético resultante emitido sea equivalente al generado por una única antena emisora en posición vertical y compatible adicionalmente con las normas del estándar internacional EN 300718.

La emisión de la señal pulsada (27) es la etapa en la cual se lleva a cabo la transmisión de dicha señal pulsada a través de cada una de las tres antenas (11, 12, 13) que incorpora el aparato objeto de la invención.

En la figura 2 se muestra un diagrama de secuencia de una implementación concreta de este procedimiento, el cual aprovecha el tiempo establecido para la no emisión para realizar de nuevo la secuencia, desde la etapa de la obtención de la inclinación (25), repitiendo el proceso durante el modo emisión.

Opcionalmente, se puede contemplar un subprocedimiento adicional de realimentación que permita emitir una señal optimizada, obtenida tras analizar la señal pulsada emitida previamente. Este subprocedimiento comprende las siguientes etapas adicionales:

•

análisis de señal pulsada (28),

•

cálculo de la señal adaptada (29), y

•

emisión de señal pulsada adaptada (30).

La fase de análisis de señal pulsada (28) requiere analizar la señal emitida finalmente por cada una de las antenas (11, 12, 13), en la etapa de emisión de la señal pulsada (27), para obtener información sobre la potencia emitida por las antenas (11, 12, 13) y, en base a esto, llevar a cabo la etapa de cálculo de la señal adaptada (29), la cual sintetiza una nueva señal adaptada y calcula y ajusta las ganancias de los medios de amplificación en emisión (6), en base a la inclinación del aparato de búsqueda (1)yala información adicional sobre la señal realimentada proporcionado por la etapa análisis de señal pulsada (28), de cara a considerar las desviaciones por efectos de acoplamiento entre las antenas, para finalmente llevar a cabo la etapa de emisión de señal pulsada adaptada (30), que ya alcanza el nivel establecido a priori.

En la figura 3 se muestra un diagrama de secuencia de una implementación concreta de este procedimiento adaptativo, el cual lleva a cabo una secuencia con todas las etapas descritas en el procedimiento básico, sólo que a continuación de la emisión de la señal pulsada (27), realiza las etapas de análisis de señal pulsada (28), cálculo de la señal adaptada

(29) y emisión de señal pulsada adaptada (30), y finalmente aprovecha el tiempo establecido para la no emisión de la señal para repetir de nuevo la secuencia completa desde la etapa de la obtención de la inclinación (25), repitiendo indefinidamente el proceso.

Para terminar, las figuras4y5, muestran la vista en planta y la representación en un plano axial, respectivamente, de las líneas de campo magnético generadas por el aparato objeto de la presente invención bajo la superficie a una determinada profundidad.

En la figura 4 puede observarse como las líneas de campo magnético en superficie conducen con una trayectoria rectilínea a la posición en x=0, y=0 del emisor bajo la superficie. De esta manera, en caso de tener que recorrer la línea de campo, se minimiza la distancia recorrida hasta el punto en superficie en la vertical del emisor.

En la figura 5 puede observarse el aparato de búsqueda (1) objeto de la presente invención bajo la superficie a una determinada profundidad, las líneas de campo magnético generadas y además, la intensidad de campo magnético vertical (19), horizontal (20) y total (21) en la superficie (22) y en las proximidades del emisor bajo la superficie sepultado por una avalancha de nieve. Como puede apreciarse en la figura 5, el máximo de la intensidad de campo magnético detectado con aparatos de una o dos antenas ortogonales en el mismo plano vertical o tres antenas, se produce sobre la víctima. Por consiguiente, debido a la minimización de distancia en la fase de búsqueda direccional del emisor bajo la superficie y a la minimización del error en la fase de señalización del emisor bajo la superficie, se logra una reducción significativa del tiempo de localización. Además, la distribución de las líneas de campo magnético según muestra la figura 4, permite definir nuevos métodos de búsqueda del emisor bajo la superficie, utilizando las propiedades de la geometría del campo magnético generado y las posiciones relativas de un dispositivo, el cual puede tomar varias posiciones, o bien, varios dispositivos en búsqueda simultánea de un mismo transmisor como los comentados anteriormente.

Claims (11)

1. REIVINDICACIONES

   1. Aparato de búsqueda (1) de dispositivo emisor de campo magnético bajo la superficie caracterizado porque comprende:

   •

   unos medios de orientación (2) que permiten tomar una medida de la inclinación del aparato de búsqueda (1), en instantes temporales determinados en cada período, y proporcionan al menos dos de los ángulos de precesión, nutación y/o rotación intrínseca de la carcasa del aparato de búsqueda (1), con respecto al sistema de referencia previamente establecido en el proceso de fabricación,

   •

   unos medios de emisión y recepción (4) que incorporan al menos tres antenas (11, 12, 13) mutuamente ortogonales, que emiten un señal simultáneamente cada una con su potencia correspondiente, mientras que en recepción puede recibirse con una, dos o tres, de las al menos tres antenas (11, 12, 13),

   •

   unos medios de acondicionamiento de la señal emitida (3) que reciben una señal pulsada y la transforman a unos niveles de voltaje y corriente requeridos,

   •

   unos medios de amplificación en emisión (5) que incorporan tres amplificadores de señal (14, 15, 16) que obtienen la señal de los medios de acondicionamiento de la señal emitida (3) y la amplifican en base a unos parámetros de ganancias proporcionados para aplicar a cada una de las antenas (11, 12, 13), transmitiendo simultáneamente la señal a emitir a las tres antenas (11, 12, 13),

   •

   unos medios de acondicionamiento de la señal recibida (9) que obtienen la señal analógica de las antenas (11, 12, 13) y la filtran y amplifican,

   •

   unos medios de conversión analógico-digital (10) que reciben la señal analógica enviada por los medios de acondicionamiento de la señal recibida (9), transformándola en señal digital,

   •

   unos medios de procesamiento (6), que cuando trabajan en modo emisión, están conectados en primer lugar, con los medios de orientación (2), que le proporcionan la inclinación del aparato de búsqueda (1), en segundo lugar, con los medios de acondicionamiento de la señal emitida (3), a los que proporciona la señal pulsada sintetizada y la información del período y la duración de la emisión establecida previamente, y en tercer lugar, con los medios de amplificación en emisión (5), a los que proporciona los parámetros de ganancias correspondientes a cada uno de los tres amplificadores de señal (14, 15, 16), de forma que el campo magnético emitido simultáneamente cumpla las ecuaciones de un dipolo magnético, en posición vertical, independientemente de la orientación de las antenas (11, 12, 13), y que cuando trabajan en modo recepción, están conectados con los medios de conversión analógico-digital (10), que le proporcionan la señal digitalizada,

   •

   unos medios de representación de la recepción (7) que están conectados con los medios de procesamiento

   (6) que les proporcionan valores de intensidad de campo magnético y distancia a aparatos emisores bajo la superficie, para proporcionar al usuario, a su vez, información acústica y/o visual sobre dichos valores.

2. 2.

   Aparato de búsqueda (1) según reivindicación 1 caracterizado porque incorpora adicionalmente unos medios de acondicionamiento de la señal realimentada (8) que se conectan con los medios de procesamiento (6), a los que proporcionan información adicional sobre la potencia emitida por las antenas (11, 12, 13) en modo emisión, previa conversión realizada por los medios de conversión analógico-digital (10) para el cálculo y ajuste de las ganancias correspondientes a cada uno de los tres amplificadores de señal (14, 15, 16).

3. 3.

   Aparato de búsqueda (1) según reivindicación 1 caracterizado porque los medios de orientación (2) incorporan acelerómetros para calcular la inclinación de la carcasa del aparato de búsqueda (1).

4. 4.

   Aparato de búsqueda (1) según reivindicación 1 caracterizado porque las antenas (11, 12, 13) son de ferrita y son utilizadas tanto en el modo de emisión, como en el de recepción.

5. 5.

   Aparato de búsqueda (1) según reivindicación 1 caracterizado porque los medios de procesamiento (6) comprenden al menos un componente electrónico de lógica programable que funciona en modo de emisión y en modo de recepción, así como medios para controlar y gestionar unos medios de representación de la recepción (7) que proporcionan interfaz acústica y/o visual al usuario.

6. 6.

   Aparato de búsqueda (1) según reivindicación 5 caracterizado porque los componentes electrónicos de lógica programable puede seleccionarse de entre el grupo consistente en: un microcontrolador, un procesador digital de la señal (DSP), circuitos integrados para aplicaciones específicas (ASIC), dispositivos de lógica programable compleja (CPLD) y dispositivos de matriz de puertas programables (FPGA).

7. 7.

   Aparato de búsqueda (1) según reivindicación 1 caracterizado porque los medios de representación de la recepción (7) comprenden un altavoz (17).

8. 8.

   Aparato de búsqueda (1) según reivindicación 1 caracterizado porque los medios de representación de la recepción (7) comprenden una pantalla (18).

9. 9.

   Procedimiento de operación del aparato de búsqueda (1) descrito en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 caracterizado porque comprende las siguientes etapas:

   •

   inicio (23), que consiste en el encendido del aparato y establecimiento del modo de emisión,

   •

   emisión preconfigurada (24) que aplica a cada una de las antenas (11, 12, 13) una componente de señal de forma que el campo magnético emitido simultáneamente por ellas tenga unas características determinadas previamente,

   • obtención de la inclinación (25) que obtiene la inclinación del aparato de búsqueda (1), con respecto al sistema de referencia establecido previamente, en el proceso de fabricación,

   •

   cálculo de la señal (26) que sintetiza la señal y obtiene las ganancias a aplicar a cada uno de los medios de amplificación en emisión (6), en base a la inclinación del aparato de búsqueda (1) obtenida en la etapa de obtención de la inclinación (25), de forma que se puedan emitir las componentes de señal correspondientes por parte de cada una de las antenas (11, 12, 13), tal que el campo magnético emitido simultáneamente cumple las ecuaciones de un dipolo magnético en posición vertical, con un período, una duración y en una frecuencia establecida previamente, y

   •

   emisión de la señal pulsada (27) que lleva a cabo la transmisión de de dicha señal pulsada a través de cada una de las tres antenas (11, 12, 13) que incorpora el aparato objeto de la invención, de forma intermitente y a lo largo de un tiempo definido, siendo repetido de nuevo toda la secuencia desde la etapa de la obtención de la inclinación (25), y repitiendo el proceso durante el modo de emisión.

10. 10. Procedimiento de operación del aparato de búsqueda (1) según la reivindicación 9 caracterizado porque comprende adicionalmente las siguientes etapas:

    •

    análisis de señal pulsada (28) que requiere analizar la señal emitida en la etapa de emisión de la señal pulsada (27), y obtener información sobre la potencia emitida por las antenas (11, 12, 13),

    •

    cálculo de la señal adaptada (29), que sintetiza una nueva señal adaptada, procedente de la etapa de análisis de señal pulsada (28) y calcula y ajusta las ganancias de los medios de amplificación en emisión (6), en base a la inclinación del aparato de búsqueda (1), y a la información adicional sobre la potencia emitida de la señal realimentada proporcionada por la etapa análisis de señal pulsada (28), de cara a considerar las desviaciones por efectos de acoplamiento entre las antenas,

    •

    emisión de señal pulsada adaptada (30) que lleva a cabo la transmisión de dicha señal pulsada adaptada, corregida de desviaciones por efectos de acoplamiento, para adaptar la emisión al nivel de aproximación establecido a priori, siendo repetido de nuevo toda la secuencia desde la etapa de la obtención de la inclinación (25), y repitiendo el proceso durante el modo emisión.

    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

    N.º solicitud: 201031310

    ESPAÑA

    Fecha de presentación de la solicitud: 01.09.2010

    Fecha de prioridad:

    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

    51 Int. Cl. : Ver Hoja Adicional

    DOCUMENTOS RELEVANTES

    Categoría

    56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas

    A A A

    US 4728897 A (GUNTON) 01/03/1988, todo el documento. US 2005231359 A1 (KAMPEL ET AL.) 20/10/2005, todo el documento. DE 10109284 A1 (KARTHAUS UDO) 27/03/2003, todo el documento. 1-10 1-10 1-10

    Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud

    El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:

    Fecha de realización del informe 28.05.2012

    Examinador J. Botella Maldonado Página 1/4

    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA

    Nº de solicitud: 201031310

    CLASIFICACIÓN OBJETO DE LA SOLICITUD G01V3/165 (2006.01)

    A63B29/02 (2006.01) H01Q3/26 (2006.01) Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación)

    G01V, A63B, H01Q

    Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC, WPI, NPL, XPESP, XPAIP, XPI3E, INSPEC.

    Informe del Estado de la Técnica Página 2/4

    OPINIÓN ESCRITA

    Nº de solicitud: 201031310

    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 28.05.2012

    Declaración

    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)

    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-10 SI NO

    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)

    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-10 SI NO

    Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).

    Base de la Opinión.-

    La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

    Informe del Estado de la Técnica Página 3/4

    OPINIÓN ESCRITA

    Nº de solicitud: 201031310

    1. Documentos considerados.-

    A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.

    Documento

    Número Publicación o Identificación Fecha Publicación

    D01

    US 4728897 A (GUNTON) 01.03.1988

    D02

    US 2005231359 A1 (KAMPEL et al.) 20.10.2005

    D03

    DE 10109284 A1 (KARTHAUS UDO) 27.03.2003

11. 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración

    El documento D01 presenta un método y un sistema de antenas para localizar objetos sepultados mediante medición en un único punto sin desplazamiento del sistema. El método comprende emitir una señal pulsada con una determinada polarización y recibir la señal reflejada indicativa del objeto enterrado en al menos dos antenas con un comportamiento respecto a la señal transmitida equivalente a una única antena con polarización ortogonal, repetir estas etapas con otros elementos emisores y receptores en una determinada posición angular respecto a los elementos anteriores. El documento D02 presenta un dispositivo y un método de localización de un transmisor, asociado en particular a la víctima de una avalancha de nieve, realizando un barrido angular de la zona orientado mediante un sensor del campo magnético terrestre. La señal recibida se corrige con los datos de la inclinación del dispositivo respecto de la horizontal suministrados por un sensor de inclinación. El documento D03 describe un dispositivo de localización de personas enterradas mediante una un sistema de tres antenas ortogonales.

    Los documentos citados solo muestran el estado general de la técnica y en ninguno de ellos, tomados solos o en combinación, se revela la invención definida en las reivindicaciones de la 1ª a la 10ª ni hay en ellos sugerencias que dirijan al experto en la materia hacia la invención definida por las citadas reivindicaciones. Así, la invención reivindicada en las reivindicaciones de la 1ª a la 10ª se considera que cumple los requisitos de novedad, actividad inventiva.

    Informe del Estado de la Técnica Página 4/4