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1. WO2020109639 - SYSTÈME ET PROCÉDÉ DE DÉTECTION SUBAQUATIQUE

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[ ES ]

DESCRIPCIÓN

SISTEMA Y MÉTODO DE DETECCIÓN SUBACUÁTICA

El sector de la técnica al que pertenece la presente invención es el de los sistemas de detección subacuática para la detección de buceadores y de vehículos subacuáticos tripulados y no tripulados ofreciendo protección y vigilancia frente a las amenazas que puedan representar en puertos comerciales, bases navales, centrales eléctricas, plataformas petrolíferas, barcos fondeados, zonas medioambientalmente protegidas y pecios.

ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIOR

En los últimos años ha surgido un creciente interés a nivel internacional en relación con la protección de puertos, buques militares y civiles, así como infraestructuras críticas frente a las amenazas submarinas. Esta protección requiere el uso de sensores altamente especializados que se caractericen por una mayor probabilidad de detección y una baja probabilidad de falsa alarma.

El documento ES2076316T3 describe un sistema de sonar hidroacústico, en el cual se procesan las señales recibidas sin filtrado extenso de las mismas para conservar altos componentes Fourier de las señales recibidas y así conservar información útil de los objetivos esto se consigue mediante el uso de un módulo detector de banda ancha la demodulación de las señales recibidas, y eliminando así la etapa de frecuencia intermedia usual. El módulo comprende un amplificador de entrada de banda ancha, un detector de onda completa de banda ancha y un filtro de paso bajo activo que tiene una frecuencia de corte de al menos 50 kHz.

El documento ES2422756T3 describe un sistema autónomo de procesamiento de señales acústicas que proporcionan disposiciones que pueden realizar autónomamente un procesamiento de señales acústicas de cantidad sustancial. El sistema y el método se pueden configurar para detectar, hacer seguimiento, clasificar y reportar autónomamente la presencia de dianas silenciosas, por ejemplo, dianas de submarinos, que puedan operar en áreas de tráfico denso.

Finalmente, el documento ES2159220A1 describe sistema de sonar pasivo para evitar colisiones con cetáceos que consiste en un sistema permanente de localización pasiva (sonar pasivo) y

seguimiento en tiempo real de los movimientos individuales de cetáceos (en particular cachalotes, Physetermacrocephalus) para prevenir colisiones con embarcaciones de todos los tipos. El sistema está constituido por una serie de boyas acústicas fijas y pasivas con posibilidad de disponer de una boya acústica activa para calibración, un software de análisis de posición, un sistema de comunicación boya-boya, un sistema de comunicación boyas-estación terrestre, un software de seguimiento geográfico en tres dimensiones estación terrestre, un sistema de comunicación estación terrestre-barcos, un sistema de recepción en barco del seguimiento geográfico. Este sistema se aplica a áreas donde el tráfico marítimo provoca colisiones con cetáceos, lo que tiene como consecuencias daños materiales y humanos para las navieras y pone en peligro la conservación de algunas especies de cetáceos.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

El objeto de la presente invención se define según las reivindicaciones a las que se hace referencia a continuación. Así pues, el sistema de detección subacuática está configurado para la detección de intrusos en barcos, puertos e instalaciones marítimas críticas según la reivindicación 1. Por otro lado, es también un objeto de la presente invención, un método de detección subacuática de intrusos según la reivindicación 14. En las reivindicaciones dependientes se detallan realizaciones particulares y/o preferidas de la invención.

Más concretamente, el sistema de detección subacuática, objeto de la presente invención, comprende cuatro unidades básicas: (a) una primera unidad activa subacuática, que es un sonar activo y pasivo de alta frecuencia que se instala bajo el agua de forma fija y/o en modo sonar de arrastre bajo una embarcación y que está configurado para emitir una señal acústica y recibir el eco sonar; (b) una segunda unidad subacuática disuasoria configurada para avisar a un elemento subacuático autorizado de su presencia en un área restringida; (c) una tercera unidad en superficie configurada para establecer un interfaz de comunicaciones entre las unidades que componen el sistema; y (d) una cuarta unidad en superficie para proporcionar el interfaz de usuario y el procesamiento de datos. Este sistema en conjunto es modular, lo que facilita actualizaciones futuras del mismo. Además, es un sistema ligero, lo que facilita su transporte y despliegue operativo; y, por último, tiene un área de cobertura amplia.

Por otro lado, el método de detección subacuática, objeto de la presente invención, comprende: (a) una etapa para instalar un sonar activo de alta frecuencia bajo el agua, disponiendo de una etapa de emisión de una señal acústica y recepción del eco sonar; (b) una etapa de

procesamiento de la señal eco sonar; (c) una etapa para detección de la presencia de un elemento subacuático en un área restringida; y (d) una etapa de aviso/alerta subacuática cuando se ha subacuático detectado la presencia del elemento subacuático en el área restringida.

Así pues, gracias a la invención así descrita es posible disponer de un sistema y un método para la detección subacuática para la detección de buceadores y de vehículos subacuáticos tripulados y no tripulados ofreciendo protección y vigilancia frente a las amenazas que puedan representar en puertos comerciales, bases navales, centrales eléctricas, plataformas petrolíferas, barcos fondeados, zonas medioambientalmente protegidas y pecios, de una forma más eficaz y sencilla que con los sistemas descritos en el estado de la técnica.

A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra «comprende» y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que restrinjan la presente invención. Además, la presente invención cubre todas las posibles combinaciones de realizaciones particulares y preferidas aquí indicadas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

A continuación, se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta.

FIG.1- Muestra un esquema del sistema de detección subacuática objeto de la presente invención.

EXPOSICIÓN DE UN MODO DETALLADO DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN

Tal y como se muestra en la figura 1 el sistema objeto de la invención comprende una unidad de superficie (1 a 3 y 6) y una unidad sumergida (4,5). La unidad sumergida comprende un sonar activo y pasivo (4) de alta frecuencia que se dispone bajo el agua en un punto fijo, en una primera realización, y que está configurado para emitir una señal acústica y recibir el eco sonar. En una segunda realización práctica, se dispone en modo sonar de arrastre bajo una embarcación, con

un cabo flexible bajo el casco de la embarcación, siendo éste un aspecto novedoso en este tipo de sonares que normalmente se instalan en un punto fijo o suspendidos de un buque amarrado o anclado (nunca navegando).

La unidad sumergida comprende una unidad sumergida disuasoria (5) configurada para avisar a un elemento subacuático no autorizado de su presencia en un área restringida y comprende un conjunto de transductores configurados para facilitar la comprensión de los mensajes acústicos de voz transmitidos al agua.

El sistema de la invención se completa con una unidad de superficie (1 , 2, 3, 6). La unidad de superficie está formada por una unidad de control de superficie (1), una unidad o interfaz de comunicaciones (2), un cable subacuático (3) conectado con el sonar activo (4) y una unidad amplificadora (6) conectada con la unidad sumergida disuasoria.

La unidad o interfaz de comunicaciones (2) está configurada para establecer un interfaz de comunicaciones entre las unidades que componen el sistema, proporcionando alimentación e interfaz de datos a la unidad sumergida, y conectando con la unidad de control de superficie (1) con una interfaz tipo Ethernet, con posibilidad de conexión cableada o inalámbrica.

Finalmente, el sistema se completa con la unidad de control de superficie (1) que está configurada para proporcionar el interfaz de usuario y el procesamiento de datos, compuesto principalmente por un ordenador que se puede proporcionar en diversas configuraciones según el número de unidades sumergidas conectadas o la configuración requerida del sistema (portátil, para montaje en buque o armario para instalación en un centro de control).

Las ventajas y características del sistema descrito son múltiples. Así, el alcance de detección puede llegar hasta 1000 m dependiendo de las condiciones del entorno, como consecuencia de la potencia sonora transmitidas y la sensibilidad y directividad del grupo hidrofónico utilizado.

La unidad de control (1) permite la detección, seguimiento y clasificación automática de los contactos amenazas, utilizando técnicas de procesamiento sonar habituales en estos sistemas. Esto permite que cuando se detecta una de las amenazas anteriores, aparezca una traza de forma automática, se clasifique, también de manera automática, el contacto gracias a un algoritmo de evaluación del comportamiento de las trazas y se genere una alarma al operador. Otra característica es que el sonar activo (4) está configurado para la emisión de pulsos CW y FM, configurando la transmisión de la antena y estableciendo el ajuste apropiado en el procesamiento de la señal sonar recibida. Además, comprende unos medios configurados para la orientación electrónica del haz de emisión, permitiendo ajustar el ángulo vertical del mismo para adaptarlo a las condiciones de despliegue de la antena. Finalmente, el nivel de fuente es ajustable en la unidad de superficie, ajustando la potencia de transmisión de la antena desde la interfaz de usuario.

El sistema tiene una cobertura angular de 90 180 270 360°, restringiendo la transmisión de energía a los sectores seleccionados, y procesando los ecos recibidos exclusivamente de los sectores seleccionados. Además, existen zonas con supresión de alarmas que son configurables por el operador y que establecen áreas donde se ignoraran las señales recibidas.

Las presentaciones gráficas de Distancia y Azimut permiten gran precisión en la localización de la amenaza con la presentación de los seguimientos sobre un mapa cartográfico. La carta electrónica integrada se facilita con el sistema en base a los requerimientos del cliente.

Otra característica del sistema es que permite la integración de varias unidades sumergidas en una unidad de control (1) común, permitiendo la cobertura de áreas mayores o de mayor complejidad manteniendo un puesto común de control.

El sistema de la invención, además, facilita distintos modos de despliegue (fondo del mar, puerto, buque fondeado) utilizando la misma unidad sonar (4) sumergida con leves modificaciones en el sistema de fijación, y soportadas por el mismo software de procesamiento con diferentes configuraciones dentro de la unidad de control (1). Además, el sistema permite trabajar como un sistema autónomo o integrado en un sistema de vigilancia, facilitando el arranque y funcionamiento autónomo con remisión de la información de estado y alertas en el sistema a un sistema de control de seguridad por medio de una interfaz Ethernet.

Físicamente, la invención se implementa en un dispositivo de reducidas dimensiones, peso ligero y poco mantenimiento, con unidades que pueden suministrarse en configuraciones con pesos no superiores a 40 kg en aire (peso individual de cada unidad).

En una realización particular, el sistema implementa un protocolo de comunicaciones inalámbrico disponible como opción entre la unidad intermedia de comunicaciones (2) y la unidad de control (1), sustituyendo la interfaz Ethernet cableada y evitando la necesidad de tendidos de cable dificultosos, dependiendo de la instalación.

En otra realización particular, el sistema integra una pluralidad de sensores para compensar cualquier movimiento de la unidad sumergida, como parte de los componentes de la unidad y facilitando la compensación de los movimientos de esta (especialmente para el despliegue en modo suspendido).

En otra realización particular, el sistema comprende medios configurados para grabar y reproducir datos digitales, por medio de un disco duro interno que permite la grabación de los datos digitalizados por la antena y con la posibilidad de aplicarlos como entrada del procesamiento sonar, facilitando así tareas de revisión de alertas detectadas dentro del periodo de grabación.

El sistema configura tres niveles de test de funcionamiento del sistema, incluyendo un primer nivel de reporte de estado de los componentes (disponibilidad, sensor de temperatura, etc.), un segundo nivel que evalúa la señal recibida a nivel pasivo y el tercer nivel que realiza una verificación de bucle de transmisión y recepción. Todos realizados a nivel de la unidad activa sumergida y controlados y reportados a la unidad de interfaz de usuario.

Finalmente, el sistema comprende un modo de entrenamiento integrado a los operadores, proporcionado como opción e incorporando señales pregrabadas que reproducen diversos escenarios de interés. En otra realización particular, comprende predicciones de prestaciones acústicas proporcionadas como opción y basado en modelos de predicciones internacionalmente reconocidos e implementados para ajustarse a las características propias del sistema.