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Fabricantes de sonares para ROV y proveedores de sonares para AUV
Teledyne Marine
Instrumentos, sensores y tecnologías de alto rendimiento para la exploración y supervisión de entornos submarinos.
Platinum Partner
Cerulean Sonar
Soluciones de vanguardia en imagen y posicionamiento submarinos para la exploración submarina
Gold Partner
Kraken Robotics
Soluciones de imagen submarina y alimentación líderes del sector para las exigentes aplicaciones de prospección profesional
Gold Partner
NORBIT Subsea
Soluciones de sonar multihaz de vanguardia para aplicaciones marinas y submarinas
Gold Partner
Impact Subsea
Tecnologías de detección submarina innovadoras y de alto rendimiento para el sector marino
Gold Partner
SatLab Geosolutions
Soluciones de vanguardia para topografía, posicionamiento y detección para aplicaciones hidrográficas y oceanográficas
Gold Partner
Guía técnica sobre sistemas de sonar para AUV y ROV
Introducción a los sistemas de sonar para AUV, ROV y UUV
Los sistemas de sonar delos vehículos submarinos autónomos (AUV) y de los vehículos operados a distancia (ROV) utilizan pulsos acústicos transmitidos y los ecos que estos devuelven para detectar objetos, medir distancias, obtener imágenes de estructuras y cartografiar el lecho marino. A diferencia de las cámaras ópticas, el sonar no depende de la luz ambiental y puede seguir funcionando cuando los sedimentos en suspensión, el material biológico o las condiciones alteradas del lecho marino reducen la visibilidad submarina.
Los sonares modernos para ROV abarcan desde sensores de pilotaje compactos hasta instrumentos de nivel topográfico capaces de generar batimetría, imágenes acústicas y perfiles subsuperficiales. El sistema más adecuado depende del vehículo, el entorno operativo, la cobertura requerida, las dimensiones del objetivo y de si la misión da prioridad al control en tiempo real, al detalle de la inspección o a los datos topográficos georreferenciados.
Tipos de sistemas de sonar para ROV y AUV
Las diferentes arquitecturas de sonar producen distintos tipos de información acústica. Para seleccionar el tipo adecuado es necesario encontrar un equilibrio entre el alcance, la resolución, el campo de visión, la frecuencia de actualización, la profundidad nominal y los requisitos de integración.
Sónar de imágenes con barrido mecánico
El sonar de imágenes con barrido mecánico gira un haz acústico estrecho a lo largo de un sector definido para construir una imagen bidimensional. Se utiliza habitualmente para la localización de objetivos, la inspección estructural y la navegación en entornos confinados o con baja visibilidad. El proceso de barrido puede proporcionar imágenes detalladas, aunque su frecuencia de actualización se ve influida por la anchura de barrido seleccionada, el paso angular y el alcance operativo.
Sónar batimétrico multihaz
WINGHEAD X Midwater, un sonar batimétrico 3D, de NORBIT Subsea
El sonar batimétrico multihaz transmite múltiples haces a lo largo de una franja en forma de abanico y calcula la profundidad a partir del tiempo de recorrido de las señales recibidas. Los sistemas montados en ROV pueden generar representaciones detalladas de la superficie del lecho marino, modelos estructurales y nubes de puntos georreferenciadas cuando cuentan con datos precisos de posición, actitud y velocidad del sonido. Los sistemas multihaz también pueden registrar la retrodispersión acústica, lo que ayuda a distinguir cambios en las características del lecho marino.
Sónar de visión frontal y de evitación de obstáculos
El sonar de visión frontal proporciona una visión acústica de la zona situada delante del vehículo. Los operadores lo utilizan para detectar características del lecho marino, infraestructuras, objetivos suspendidos y posibles riesgos de colisión antes de que entren en el campo de visión de la cámara. Un campo de visión amplio favorece la conciencia situacional, mientras que los haces estrechos y las frecuencias más altas pueden mejorar la separación de objetivos a distancias más cortas.
Sónar de perfilado
El sonar de perfilado utiliza un haz estrecho para medir la distancia entre el transductor y una superficie. Las configuraciones giratorias o montadas en el vehículo permiten crear secciones transversales de tuberías, túneles, depósitos, pozos y otras estructuras. Estas mediciones resultan útiles para evaluar la deformación, la acumulación de sedimentos, el diámetro interno, la erosión o el espacio libre cuando el vídeo no puede proporcionar una escala fiable.
Sónar de barrido lateral montado en un ROV
El sonar de barrido lateral dirige la energía acústica hacia el exterior a ambos lados del vehículo y registra las variaciones en la intensidad de la señal recibida. Las imágenes resultantes pueden revelar la textura del lecho marino, escombros, restos de naufragios, tuberías, características geológicas y objetos que proyectan sombras acústicas reconocibles. La instalación en un ROV permite realizar investigaciones controladas a corta distancia, mientras que el sonar de barrido lateral de un AUV suele elegirse para cubrir de forma eficiente áreas de estudio planificadas más extensas.
Ecosondas y altímetros de haz único
Los ecosondas de haz único y los altímetros acústicos miden la distancia hasta el lecho marino u otra superficie situada directamente debajo del sensor. Estos instrumentos compactos facilitan el control de la altitud, el seguimiento del fondo, las operaciones de aterrizaje y la elaboración de perfiles de profundidad básicos. Asimismo, pueden proporcionar una referencia estable para el control autónomo cuando el lecho marino se encuentra fuera del alcance útil de los sensores ópticos.
Perfiladores subsuperficiales para el despliegue de ROV
Los perfiladores del subsuelo utilizan energía acústica de baja frecuencia para investigar las capas de sedimentos y las características de poca profundidad situadas bajo el lecho marino. El despliegue mediante ROV permite que el sensor funcione cerca del fondo, lo que puede mejorar el control espacial sobre pequeñas áreas de interés. Entre sus aplicaciones se incluyen la caracterización de sedimentos, la investigación de objetos enterrados, la evaluación de trazados de cables y la investigación geológica.
Aplicaciones del sonar en sistemas ROV, UUV y AUV
BlueView BV5000 MK2 3D, un sonar de barrido multihaz, de Teledyne Marine
Los sistemas de sonar para ROV y para vehículos submarinos no tripulados (UUV) admiten modelos operativos complementarios. Los vehículos conectados por cable permiten el control en tiempo real y la inspección continuada; las plataformas autónomas ejecutan planes de prospección repetibles; y los vehículos de superficie pueden transportar el sonar directamente o facilitar el posicionamiento y la comunicación de los activos submarinos.
Navegación, evitación de obstáculos y control del vehículo
El sonar ayuda a los pilotos y a los sistemas de control autónomos a mantener la conciencia situacional cuando la visibilidad es escasa o cuando las operaciones del vehículo tienen lugar cerca de estructuras complejas. Los sensores de visión frontal detectan obstáculos, los altímetros facilitan el mantenimiento de la distancia con respecto al lecho marino y las imágenes acústicas ayudan en la aproximación al objetivo y su readquisición. Los sonares de los AUV también pueden contribuir a la navegación relativa al terreno, la cartografía y la toma de decisiones a bordo durante las misiones sin control continuo por parte del operador.
Inspección e intervención en infraestructuras submarinas
La inspección mediante sonar de los ROV se utiliza para examinar tuberías, cables, cimientos, cascos, tubos ascendentes, amarres, puertos, presas y equipos de producción submarinos. Las imágenes acústicas ayudan a los operadores a localizar activos, mantener una distancia de seguridad adecuada e identificar cambios estructurales que pueden resultar difíciles de apreciar en vídeo. Los datos de perfilado y multihaz pueden aportar información geométrica cuantificable para evaluar la erosión, la deformación, los daños o la vegetación marina.
Operaciones de búsqueda y recuperación
Las operaciones de búsqueda utilizan el sonar para detectar objetos en un área más amplia de la que puede observar una cámara. Los sistemas de barrido lateral o multihaz pueden identificar en primer lugar posibles objetivos desde un AUV o una plataforma de superficie, tras lo cual se puede desplegar un ROV para realizar una inspección detallada, la identificación y prestar apoyo en la recuperación. La combinación de sombras acústicas, dimensiones de los objetivos y datos de posición ayuda a reducir la incertidumbre durante las búsquedas de pecios, escombros, equipos o yacimientos arqueológicos.
Cartografía del fondo marino y seguimiento medioambiental
Los sonares montados en vehículos pueden cartografiar la batimetría, las características de los sedimentos, el terreno bentónico y los cambios en torno a emplazamientos naturales o artificiales. Las plataformas AUV son idóneas para realizar estudios repetitivos de una zona, mientras que los ROV pueden investigar características seleccionadas a corta distancia y recopilar imágenes o muestras de apoyo. Las soluciones de sonar para vehículos de superficie no tripulados (USV) pueden ampliar la cobertura desde la superficie o actuar como nodos de comunicación y posicionamiento para los vehículos submarinos.
Integración con sensores de navegación y topografía
La fiabilidad de los datos del sonar no depende únicamente del transductor acústico. Es necesario combinar la posición, el movimiento, la profundidad, las mediciones ambientales, los valores de calibración y las marcas de tiempo precisas para situar cada señal de retorno en el contexto espacial correcto.
- Sistemas de navegación inercial y sensores de movimiento: miden el rumbo, el balanceo, el cabeceo, la aceleración y la actitud del vehículo para la compensación del movimiento y la georreferenciación.
- Registradores de velocidad Doppler ( DVL): Las mediciones de los DVL estiman la velocidad relativa al lecho marino o a la masa de agua y pueden servir de apoyo para la navegación por estima, el mantenimiento de la posición y las líneas de prospección controladas.
- Posicionamiento acústicoUSBL, SBL y LBL: Estos sistemas proporcionan referencias de posición externas para el seguimiento de los vehículos y para limitar el error de navegación acumulado.
- Sensores de presión y mediciones de profundidad: Los datos precisos de profundidad ayudan a establecer la posición vertical del vehículo y del transductor del sonar.
- Sensores de velocidad del sonido y perfiladores: Las mediciones de la velocidad del sonido son necesarias para convertir el tiempo de propagación acústica en distancia y corregir los errores relacionados con la refracción.
- Cámaras, láseres y sistemas de fotogrametría: los sensores ópticos proporcionan contexto visual, color e información detallada de la superficie que puede complementar la geometría del sonar.
- Paquetes de sensoresCTD y ambientales: Las mediciones de conductividad, temperatura, profundidad y otros parámetros ayudan a relacionar las observaciones acústicas con las condiciones locales del agua y los objetivos científicos.
Las soluciones pueden combinar la navegación inercial, un DVL y el posicionamiento acústico USBL o LBL para facilitar la navegación submarina. Se aplican principios similares de fusión de sensores a la hora de integrar sonares de ROV de grado topográfico o cargas útiles de sonar de USV.
Novedades en el desarrollo de sonares para sistemas ROV y AUV
El desarrollo se centra en aumentar el nivel de detalle acústico al tiempo que se reduce el tamaño de la carga útil, el retraso en el procesamiento y la carga de trabajo del operador. Estos avances también están permitiendo que los sistemas ROV, AUV y USV se integren en flujos de trabajo de prospección e inspección más estrechamente coordinados.
- Sistemas multihaz compactos de alta frecuencia: los cabezales de sonar y las unidades de procesamiento más pequeños están haciendo que la obtención de imágenes acústicas detalladas y la batimetría sean accesibles para un mayor número de vehículos de observación y portátiles.
- Imágenes acústicas tridimensionales en tiempo real: Las técnicas de sonar volumétrico y multivista están mejorando la percepción espacial en torno a estructuras, manipuladores y zonas de operación confinadas.
- Reconocimiento automático de objetivos (ATR) y segmentación por sonar: Se está investigando el aprendizaje automático para la detección de objetos, la clasificación del lecho marino, la cartografía semántica y la priorización de posibles objetivos de inspección, aunque la calidad de los conjuntos de datos y la robustez de los modelos siguen siendo limitaciones importantes.
- Operaciones coordinadas de prospección con ROV, AUV y USV: los conceptos multivehículo pueden combinar la cobertura autónoma de áreas, el posicionamiento o las comunicaciones desde la superficie y la investigación con ROV a corta distancia dentro de una única arquitectura de misión.
Las investigaciones recientes reflejan el trabajo continuo en materia de segmentación basada en sonar, percepción tridimensional, fusión de sensores y colaboración entre vehículos de superficie y submarinos. Su adopción operativa dependerá de la validación en condiciones acústicas variables y del mantenimiento de una supervisión humana fiable de los resultados automatizados.
