ES2985622T3 - Procedimiento de localización de un objeto bajo el agua - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a un método para localizar un objeto sumergido, en el que un transmisor de sonido emite un pulso de sonido, el pulso de sonido se refleja en el objeto a localizar y es recibido por un receptor de sonido que está situado a una distancia geográfica del transmisor de sonido; el pulso de sonido contiene información cifrada sobre el tiempo de transmisión del pulso de sonido y la posición de transmisión del transmisor de sonido, y dicha información cifrada es descifrada del pulso de sonido por el receptor de sonido para determinar la posición del objeto. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento de localización de un objeto bajo el agua
Estado de la técnica
La presente invención se refiere a un método para la localización de un objeto bajo el agua, en el cual un emisor acústico emite un pulso sonoro, dicho pulso sonoro es reflejado o dispersado por el objeto que se va a localizar y es recibido por un receptor acústico situado a una cierta distancia del emisor acústico.
Dichos métodos también se conocen como métodos sonar biestáticos. Se utilizan en la localización de objetivos submarinos por vehículos militares, tanto de superficie como sumergibles, en particular para la localización de submarinos. En este método de localización por sonar biestático, un emisor acústico, generalmente instalado en un buque de superficie, emite pulsos sonoros que se propagan en el agua desde el emisor acústico. Si hay un objeto cerca del emisor acústico, el pulso sonoro se refleja en el objeto.
Si un submarino se encuentra en las proximidades del emisor acústico, el pulso sonoro será reflejado por el objeto. Para ello, el submarino generalmente está equipado con un receptor acústico. Sin embargo, para analizar el pulso sonoro reflejado en el objeto y recibido por el receptor acústico, es ventajoso tener un conocimiento preciso de la posición y el momento en que el pulso sonoro fue emitido por el emisor acústico. En los llamados procedimientos no cooperativos, el momento de emisión y la posición de emisión del pulso sonoro son estimados por el receptor acústico, lo que conlleva cierta imprecisión en el resultado de la localización. Por lo tanto, es necesario utilizar procedimientos cooperativos en los que la hora de emisión y la posición de emisión se transmitan al receptor, especialmente en aplicaciones militares en las que se requiere un alto grado de precisión de localización. En los métodos cooperativos conocidos, el momento y la posición de emisión se transmiten, por ejemplo, a través de un enlace de radio adicional entre el buque de superficie y el vehículo submarino. Sin embargo, esto tiene el inconveniente de que es necesario que el vehículo sumergible viaje a profundidad submarina y despliegue dispositivos adecuados por encima de la superficie del agua para la recepción de radio. Esto hace que el submarino sea relativamente fácil de detectar.
Divulgación de la invención
En este contexto, el objetivo de la presente invención es reducir la detectabilidad del receptor acústico.
[El objetivo se logra mediante un procedimiento para la localización de un objeto bajo el agua según la Reivindicación 1 , en el cual un emisor acústico emite un pulso sonoro, que es reflejado por el objeto a localizar y es recibido por un receptor acústico situado a una cierta distancia del emisor acústico. El pulso sonoro contiene información codificada sobre el momento de emisión del pulso sonoro y la posición de emisión del emisor acústico, la cual es descodificada por el receptor acústico a partir del pulso sonoro para determinar la posición del objeto.
En el método según la invención, el emisor acústico codifica y emite información sobre el momento de emisión y la posición del emisor acústico en el momento de emisión dentro del pulso sonoro. El receptor acústico, que recibe el pulso sonoro, puede descodificar el pulso recibido y obtener así información sobre el momento de emisión y la posición de emisión sin necesidad de establecer una transmisión de radio adicional entre el emisor y el receptor acústicos. Se puede prescindir de dispositivos especiales para la recepción de radio en el receptor acústico y de la necesidad de ascender a una profundidad de periscopio, lo que reduce la detectabilidad del receptor acústico.
Además, puede ser ventajoso que la información codificada en el pulso sonoro esté cifrada. Mediante una técnica de cifrado conocida como tal, se puede evitar que otros receptores acústicos utilicen la información codificada. De esta manera, la información sobre la posición del emisor acústico no puede ser utilizada para contramedidas. Sin embargo, para utilizar la codificación cifrada, es necesario que el cifrado esté sincronizado entre el emisor y el receptor acústicos. Esta sincronización generalmente se realiza antes de su uso concreto.
Según una realización preferida del procedimiento, se prevé que el momento de emisión del pulso sonoro y la posición de emisión del emisor acústico en dicho momento se codifiquen juntos en un mismo pulso sonoro. Por lo tanto, incluso en el caso de una serie de pulsos sonoros, cada pulso individual contiene ambas informaciones.
Según una realización preferida del procedimiento, se prevé que el receptor acústico determine el momento de recepción de la señal sonora. Además, el receptor acústico puede determinar la dirección desde la cual se recibe el pulso sonoro, lo que permite al receptor deducir la posición del objeto que debe localizarse. Es ventajoso que el receptor acústico esté diseñado para ser sensible a la dirección, de manera que la dirección de recepción pueda determinarse, por ejemplo, en relación con una dirección de referencia preestablecida.
En este contexto, se ha demostrado que es especialmente preferible que el receptor acústico determine la posición del objeto a localizar en función del momento de emisión, la posición de emisión, el momento de recepción y la dirección de recepción. A la hora de localizar el objeto, la información contenida en el pulso sonoro recibido puede utilizarse además de la información determinada directamente por el emisor acústico, es decir, el momento de recepción y la dirección de recepción. Con la información contenida en el pulso sonoro, se pueden calcular el tiempo de propagación y la trayectoria del pulso sonoro, lo que permite localizar el objeto. Para la localización del objeto, no es necesario analizar un pulso sonoro adicional, además del pulso que es reflejado por el objeto, como por ejemplo, un pulso transmitido directamente entre el emisor y el receptor acústicos (la llamada «señal directa»). Sin embargo, estas señales directas también pueden utilizarse para mejorar la localización del objeto.
El método según la invención es particularmente adecuado para aplicaciones en las que el emisor acústico se desplaza en relación con el receptor acústico. El emisor y el receptor acústicos pueden estar dispuestos en diferentes unidades que se mueven entre sí.
Preferentemente, el emisor acústico está dispuesto en un vehículo acuático. Este vehículo acuático puede ser un vehículo de superficie, como un barco o una lancha, o un vehículo sumergible. Pueden utilizarse vehículos de superficie o submarinos, ya sean controlados a distancia o autónomos. Alternativamente, el emisor acústico puede estar dispuesto en un cuerpo de sumergible o cuerpo flotante no tripulado, lo que tiene la ventaja de que ningún miembro de la tripulación está expuesto al peligro de que el emisor acústico sea detectado por unidades enemigas. Estos cuerpos de inmersión o flotación pueden estar diseñados como una boya, una baliza o un torpedo. Alternativamente, el emisor acústico puede estar fijado al fondo marino o a una costa.
Es ventajoso que el receptor acústico esté dispuesto en un vehículo sumergible, especialmente en un submarino.
Una realización particularmente ventajosa del procedimiento prevé que el emisor acústico sea desplegado desde el vehículo sumergible, especialmente desde el submarino. El emisor acústico puede estar ubicado en un cuerpo de inmersión o flotación que puede ser desplegado por el vehículo sumergible y que se lleva a bordo de este, para ser desplegado cuando se debe localizar un objeto. El cuerpo sumergible o flotante puede desplegarse, por ejemplo, a través de una esclusa o un tubo lanzatorpedos del vehículo sumergible. Alternativamente, el vehículo sumergible puede tener un compartimento externo al casco de presión del submarino en el cual se aloja el cuerpo de inmersión o flotación y desde el que este se despliega. Preferiblemente, el emisor acústico no se activa durante el despliegue y se activa solo después de un período de tiempo predeterminado, lo que permite que se establezca una cierta distancia entre el emisor acústico y el vehículo sumergible antes de que el emisor sea activado. Esto permite reducir aún más la detectabilidad del vehículo sumergible.
En una realización ventajosa, la posición de emisión del emisor acústico se determina mediante un sistema de navegación por satélite o un sistema de navegación inercial, de manera que la posición en el momento de emisión pueda ser determinada en el lado del emisor acústico y codificada en el pulso sonoro.
Otra realización ventajosa del procedimiento según la invención prevé que varios emisores acústicos emitan varios pulsos sonoros, los cuales son reflejados por el objeto a localizar y recibidos por el receptor acústico. El uso de múltiples pulsos sonoros provenientes de diferentes emisores permite una localización aún más precisa del objeto que refleja los pulsos sonoros. Dado que los pulsos sonoros provenientes de diferentes emisores contienen diferentes informaciones sobre el momento y la posición de emisión, es posible que el receptor acústico los distinga.
En este contexto, es preferible que los emisores acústicos se muevan en relación entre sí, de modo que los pulsos sonoros puedan incidir en el objeto a localizar desde diferentes direcciones. Esto puede mejorar aún más la precisión de la localización.
Detalles adicionales, características y ventajas de la invención se desprenden de los dibujos, así como de la siguiente descripción de formas de realización preferidas basadas en los dibujos. Los dibujos ilustran simplemente realizaciones ejemplares de la invención, que no limitan el concepto inventivo.
Breve descripción de las figuras
La fig. 1muestra una representación esquemática de la localización de un objeto bajo el agua según una primera realización de la invención.
La fig. 2muestra una representación esquemática de la localización de un objeto bajo el agua según una segunda realización de la invención.
Realizaciones de la invención
En las diferentes figuras, las mismas partes siempre están marcadas con los mismos signos de referencia, y por lo tanto, generalmente solo se nombran o mencionan una vez.
A continuación, se describirá un primer ejemplo de realización de un método según la invención para la localización de un objeto bajo el agua, basado en la representación en laFig. 1. El método se refiere a un procedimiento de localización sonar biestática, en el cual un emisor acústico (8) emite un pulso sonoro, que a menudo también se denomina ping sonar. Si un objeto 3 se encuentra en las proximidades del emisor acústico 8, el pulso sonoro emitido por el emisor acústico 8 es reflejado por el objeto 3 y puede ser recibido por un receptor acústico 9, que se encuentra a cierta distancia del emisor acústico 8. Con la localización por sonar biestático, no es necesario que el emisor acústico 8 y el receptor acústico 9 estén muy próximos entre sí, ni que el emisor acústico 8 conozca la ubicación del receptor acústico 9.
Según el presente ejemplo, el emisor acústico 8 está dispuesto a bordo de un cuerpo flotante no tripulado 1 a modo de boya. El receptor acústico 9 se encuentra a bordo de un vehículo sumergible militar 2, que está diseñado como un submarino. El vehículo sumergible 2 cuenta con un casco de presión, que está construido para ser resistente a la presión y puede albergar a varios miembros de la tripulación. Fuera del casco de presión, en el vehículo sumergible 2 , se dispone un compartimento para el cuerpo flotante, en el cual se puede almacenar y transportar el cuerpo flotante 1. El cuerpo flotante 1 se desplaza hacia una zona de operación en este compartimento. Una vez en la zona de operación, el cuerpo flotante 1 se despliega, permitiendo que se aleje del vehículo sumergible 2 y ascienda a la superficie del agua W. Alternativa o adicionalmente al cuerpo flotante 1, el vehículo sumergible 2 puede transportar y desplegar un cuerpo de inmersión que contiene un emisor acústico 8. Este cuerpo de inmersión puede permanecer por debajo de la superficie del agua W después de su despliegue.
El emisor acústico 8 del cuerpo flotante 1 está diseñado de tal manera que no está activo durante su despliegue desde el vehículo sumergible, es decir, el emisor acústico 8 no emite pulsos sonoros. El emisor acústico 8 solo se activa una vez transcurrido un periodo de tiempo predeterminado tras el despliegue o cuando se detecta la salida a la superficie del agua W, de modo que se generan y emiten pulsos sonoros. De este modo, se puede evitar que el vehículo sumergible 2 sea localizado por los pulsos sonoros emitidos por el emisor acústico 8.
Después de la activación del emisor acústico 8, los pulsos sonoros emitidos por el emisor acústico 8 pueden ser recibidos por el receptor acústico 9 del vehículo sumergible 2. Los pulsos sonoros que llegan directamente desde el emisor acústico 8 al receptor acústico se representan en la Fig. 1 mediante una flecha 6. A través de estas señales directas, el receptor acústico 9 puede opcionalmente determinar la dirección en la que se encuentra el cuerpo flotante 1.
Si en las proximidades del emisor acústico 8 se encuentra otro objeto 3, los pulsos sonoros emitidos por el emisor acústico 8 serán reflejados o dispersados por el objeto 3 y pueden ser detectados por el receptor acústico 9. En la Fig. 1, el objeto 3 se representa como un vehículo sumergible, mientras que la trayectoria de los pulsos sonoros se indica mediante las flechas 4 y 5. El receptor acústico 9 está diseñado para ser sensible a la dirección, lo que le permite determinar la dirección de recepción, es decir, la orientación espacial desde la cual provienen los pulsos sonoros recibidos. Además, el receptor acústico 9 puede registrar el momento de recepción y determinar la posición en la que se encuentra el receptor acústico 9 en el momento de recibir el pulso sonoro. Para determinar la posición de recepción, se puede disponer de un sistema de navegación conectado al receptor acústico 9, como un sistema de navegación inercial, a bordo del vehículo sumergible 2.
Para poder inferir la posición del objeto 3 a partir de los pulsos sonoros reflejados o dispersados por el objeto 3, se requieren más informaciones en el lado del receptor acústico 9. Por lo tanto, se prevé un sistema de navegación 7 conectado al emisor acústico 8, que está configurado como un sistema de navegación por satélite. A través del sistema de navegación, se determina la posición de emisión, es decir, la posición absoluta del emisor acústico 8 en el momento de la emisión. Además, en el método según la invención, el momento de emisión del pulso sonoro y la posición de emisión del emisor acústico 8 en dicho momento se codifican en el pulso sonoro. La información contenida en el pulso sonoro se transmite a través del agua y puede descodificarse en el receptor de sonido 9 después de que el pulso sonoro haya sido reflejado o dispersado por el objeto 3. De este modo, se puede prescindir de una transmisión de datos adicional entre el emisor acústico 8 y el receptor acústico 9.
Para la codificación del momento de emisión y la posición de emisión en el pulso sonoro, se puede emplear un método de expansión de espectro por frecuencia, lo que dificulta la descodificación del pulso sonoro por parte de terceros.
Basándose en el momento de emisión y la posición de emisión del pulso sonoro, el receptor acústico 9, en combinación con el momento de recepción y la dirección de recepción, puede determinar la posición del objeto 3. La determinación de la posición mediante métodos de sonar biestático es bien conocida por los expertos en la materia, por lo que no se describe en detalle.
En el procedimiento de localización, el receptor acústico 9 puede moverse con respecto al emisor acústico 8, o viceversa. La distancia entre el emisor acústico 8 y el receptor acústico 9 debería ser de un orden de magnitud similar al de la distancia entre el emisor acústico 8 y el objeto 3, o la distancia entre el objeto 3 y el receptor acústico 9.
A continuación se explicará una realización alternativa del método según la invención con referencia a la ilustración de laFig. 2. En este ejemplo, se prevén varios emisores acústicos 8 que se mueven con respecto entre sí y emiten múltiples pulsos sonoros. Un primer emisor acústico 8 está dispuesto a bordo de un cuerpo flotante 1 , mientras que un segundo emisor acústico 8 está dispuesto a bordo de un vehículo de superficie 10. Ambos emisores acústicos 8 emiten simultáneamente pulsos sonoros no direccionales, en los que están codificados el momento de emisión y la posición de emisión. Los pulsos sonoros inciden, como se indica mediante las flechas 4 y 11, en el objeto 3 a localizar y son reflejados por el objeto 3.
El receptor acústico 9 recibe tanto los pulsos sonoros emitidos por el primer emisor acústico 8 en el cuerpo flotante 1, como los emitidos por el segundo emisor acústico 8 en el vehículo de superficie 10. Dado que en los pulsos sonoros están contenidas las informaciones sobre el momento de emisión y la posición de emisión, los pulsos sonoros recibidos pueden ser asignados a cada uno de los dos emisores acústicos 8. La posición del objeto 3 a localizar se calcula entonces a partir de la información contenida en los pulsos sonoros y el momento de recepción, la dirección de recepción y la posición de recepción determinadas por el receptor de sonido 9.
En los métodos descritos anteriormente para la localización de un objeto 3 bajo el agua, un emisor acústico 8 emite un pulso sonoro. Este pulso sonoro es reflejado o dispersado por el objeto 3 que se desea localizar y es recibido por un receptor acústico 9, situado a una cierta distancia del emisor acústico 8. El pulso sonoro contiene información codificada sobre el momento de emisión del pulso y la posición de emisión del emisor acústico 8, la cual es descodificada por el receptor acústico 9 a partir del pulso sonoro para determinar la posición del objeto 3. Por lo tanto, no es necesario disponer de dispositivos adicionales para la recepción de señales de radio en el receptor acústico, ni que el submarino ascienda a la profundidad de periscopio, lo que reduce la detectabilidad del receptor acústico 9 por parte de unidades enemigas.
Lista de símbolos de referencia
1
Cuerpo flotante
2
Vehículo sumergible
3
Objeto
4
Flecha
5
Flecha
6
Flecha
7
Sistema de navegación
8
Emisor acústico
9
Receptor acústico
10
Vehículo de superficie
11
Flecha
W
Superficie del agua
Claims (1)
- REIVINDICACIONES1. Procedimiento para la localización de un objeto (3) bajo el agua, en el cual un emisor acústico (8) emite un pulso sonoro, el cual es reflejado por el objeto a localizar y es recibido por un receptor acústico (9) situado a una cierta distancia del emisor acústico (8),caracterizado porqueel pulso sonoro contiene información codificada sobre el momento de emisión del pulso y la posición de emisión del emisor acústico (8), la cual es descodificada por el receptor acústico (9) a partir del pulso sonoro reflejado para determinar la posición del objeto (3), donde el momento de emisión del pulso sonoro y la posición de emisión del emisor acústico (8) en dicho momento se codifican conjuntamente en un solo pulso sonoro.2. Procedimiento según la Reivindicación 1, en el cual el receptor acústico (9) determina el momento de recepción de la señal sonora y la dirección de recepción desde la cual se recibe el pulso sonoro.3. Procedimiento según la Reivindicación 1, en el cual el receptor acústico (9) determina la posición del objeto (3) a localizar a partir del momento de emisión, la posición de emisión, el momento de recepción y la dirección de recepción.4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual el emisor acústico (8) se mueve con respecto al receptor acústico (9).5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual el emisor acústico (8) está dispuesto en un vehículo acuático (10) o en un cuerpo de inmersión o flotación no tripulado (1 ).6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual el receptor acústico (9) está dispuesto en un vehículo sumergible (2 ).7. Procedimiento según la Reivindicación 5, en el cual el emisor acústico (8) se despliega desde el vehículo sumergible (2 ).9. Método según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la posición de emisión se determina mediante un sistema de navegación por satélite (7) o mediante un sistema de navegación inercial.9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que una pluralidad de emisores acústicos (8) emiten una pluralidad de pulsos sonoros que se reflejan en el objeto (3) a localizar y son recibidos por el receptor acústico (9).10. Procedimiento según la Reivindicación 9, en el que los emisores de sonido (8) se mueven uno respecto al otro.
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