Fornitori: Sistemi sonar array (array di idrofoni)

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Hardware acustico marino per la sorveglianza marittima e l'oceanografia

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Tecnologie avanzate di ascolto subacqueo in tempo reale e soluzioni di controllo acustico

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Soluzioni di imaging subacqueo e alimentazione leader del settore per applicazioni di prospezione professionale esigenti

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Sensori acustici subacquei, elaborazione dei segnali e soluzioni di autonomia per veicoli marittimi senza equipaggio

eSonar

Tecnologie acustiche e sonar per applicazioni marine e marittime

Wavefront Systems

Sistemi sonar avanzati per il rilevamento, l'imaging e la navigazione subacquea

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Soluzioni innovative di rilevamento e imaging elettromagnetico subacqueo

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Sistemi di array sonar (array di idrofoni) per applicazioni industriali, scientifiche e militari

Joe Macey

Aggiornato:

Un array sonar è costituito da più idrofoni (sensori acustici subacquei) disposti secondo specifiche geometrie lineari, planari, sferiche, cilindriche e conformi, al fine di campionare le onde acustiche provenienti dall’ambiente subacqueo. Elaborando le differenze temporali e gli sfasamenti dei segnali sonori che arrivano a ciascun idrofono, il sistema esegue il beamforming, potenziando i segnali provenienti da direzioni specifiche e sopprimendo il rumore.

Array vs singolo idrofono

Mentre un singolo idrofono cattura la pressione sonora, non è in grado di determinare la direzione della fonte né di sopprimere le interferenze. Un array di idrofoni offre:

    Direzionalità attraverso il beamforming, che consente la stima della direzione, il tracciamento del bersaglio e il tracciamento dell’imbarcazione.

  • Miglioramento del rapporto segnale/rumore attraverso la combinazione coerente di più sensori.
  • Estensione della portata utilizzando emissioni più potenti in modalità attiva e combinando array lunghi.

Tipi di array sonar per uso non consumer

Array lineari e array trainati

  • Array lineari/orizzontali: idrofoni disposti in linea o a cilindro; utilizzati sul lato sinistro delle navi o delle boe per il monitoraggio ambientale, il rilevamento di sottomarini e il monitoraggio dei mammiferi marini.
  • Sonar a array trainato: trainato dietro un’imbarcazione su un cavo di traino; profondità variabile per il rilevamento e la sorveglianza da navi o sottomarini. Richiede l’ingegneria di array sonar trainati e sensori inerziali per il posizionamento.

Array planari, conformi e sferici

  • Array planari: griglie piatte utilizzate su AUV o installazioni sul fondo marino; adatte alla navigazione subacquea, all’evitamento di ostacoli e ai rilievi idrografici.
  • Array conformi: integrati negli scafi delle imbarcazioni, nei ROV o negli ASV, si adattano alle superfici; ideali per contromisure antimine, rilevamenti di petrolio e gas e ispezioni offshore.
  • Array sferici: orientamento 3D con rilevamento quasi omnidirezionale; ideali per la comunicazione acustica, l’archeologia subacquea, la mappatura dei fondali marini e i rilievi batimetrici.
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    Array cilindrici, SOSUS, Flank, Bow e Vertical Line

    Sonar multibeam di Teledyne Marine

    Ecoscandaglio multibeam per acque poco profonde, SeaBat, di Teledyne Marine.

    • Array cilindrici: avvolgono strutture come boe o torri; utilizzati nella mappatura dei fondali marini, nell’ispezione delle condutture e nella sorveglianza dei porti.
    • Array di idrofoni SOSUS: reti di sensori fissi su larga scala sul fondale marino per la sorveglianza di vaste aree e la guerra antisommergibile.
    • Array laterali o di prua: montati sui lati o sullo scafo di una nave, utilizzati nei sistemi di array sonar attivi per il rilevamento dei sottomarini.
    • Reti verticali: dispiegate da navi di superficie per rilevare bersagli stratificati in profondità e riflessioni dal fondo; utili per la ricerca idroacustica.

    Sonar multibeam e ad apertura sintetica

    • Sonar multibeam: emette segnali a ventaglio per mappare la topografia del fondale marino (rilievi batimetrici), utilizzato con sistemi di navigazione precisi per una mappatura 3D accurata.
    • Sonar ad apertura sintetica (SAS): combina il movimento della nave o dell’AUV con i dati beamformed per produrre immagini 3D ad alta risoluzione delle caratteristiche del fondale marino. Utilizzato nelle ispezioni di condutture, nelle ispezioni di infrastrutture sottomarine, nel rilevamento di mine e nella sorveglianza marittima.

    Componenti chiave degli array sonar

    • Idrofono/trasduttore: sensori acustici principali.
    • Amplificatore e ricevitore: aumentano la potenza del segnale.
    • Multiplexer: gestisce più segnali idrofoni che alimentano il DSP.
    • DSP e processore di segnale digitale: necessari per il beamforming e l’elaborazione degli array.
    • Sistemi di acquisizione dati e unità di telemetria: registrano i dati e supportano il monitoraggio in tempo reale.
    • Moduli di controllo e telemetria: supervisionano le impostazioni, la navigazione e la comunicazione.

    I sensori inerziali e GNSS/GPS garantiscono il posizionamento e l’orientamento accurati del sistema.
    Applicazioni dei sistemi sonar array

    Monitoraggio ambientale e scientifico

    Gli array su boe e installazioni sul fondale marino supportano il monitoraggio dei mammiferi marini, la mappatura del fondale oceanico e la ricerca acustica a lungo termine.
    Monitoraggio delle reti a strascico e ricerca sulla pesca
    Gli array sonar, in particolare quelli con configurazioni lineari e planari, vengono utilizzati nel monitoraggio delle reti da traino per tracciare in tempo reale il comportamento delle reti, la densità dei banchi di pesci e l’identificazione delle specie. Questi sistemi contribuiscono a ottimizzare l’efficienza delle catture riducendo al minimo l’impatto ambientale e sono spesso integrati con sensori acustici e processori di segnali digitali per una raccolta precisa dei dati nella ricerca e nella gestione della pesca.

    Ispezione offshore e infrastrutture

    Sistema di array sonar di NORBIT Subsea

    Sistema sonar multibeam Norbit Winghead di Norbit Subsea.

    Gli array conformi e multibeam su ROV e AUV eseguono ispezioni di condutture, rilievi del fondale marino e valutazioni delle infrastrutture con immagini ad alta risoluzione e consapevolezza della navigazione del sito.
    Mappatura sottomarina e rilevamenti idrografici
    Gli array multibeam e SAS forniscono mappe batimetriche dettagliate per carte nautiche, tracciamento di cavi e rilevamenti scientifici.

    Comunicazione e navigazione subacquea

    Gli array consentono la comunicazione acustica tra veicoli sommersi o con navi in superficie. Gli array incentrati sulla navigazione su AUV, ROV o sommergibili garantiscono la prevenzione delle collisioni e un posizionamento accurato.

    Sicurezza delle navi e dei porti

    Gli array sonar consentono il rilevamento passivo di navi o sottomarini in avvicinamento, mentre gli array attivi trainati e montati sullo scafo forniscono una copertura di sicurezza completa. I sonar a profondità variabile (VDS) e i sonar a immersione sono essenziali per le missioni ASW e di sicurezza portuale.

    Esercito e difesa

    Gli array SOSUS fissi e gli array mobili trainati supportano la guerra antisommergibile, il rilevamento dei sottomarini e la sorveglianza marittima. Gli array di prua e di fiancata consentono il rilevamento attivo delle navi militari.

    Usi di nicchia

    • Archeologia subacquea: imaging non invasivo tramite SAS o multibeam per mappare i reperti.
    • Ricerca ittica: gli array rilevano e tracciano i banchi di pesci.
    • Monitoraggio delle condutture: identificazione di perdite, danni o urti di ancore utilizzando array fissi in prossimità di infrastrutture critiche.

    Rilevamento, navigazione, imaging e comunicazione di qualità superiore

    I sistemi di array sonar, che vanno dai semplici array lineari a filo alle sofisticate configurazioni conformi e sferiche, sono parte integrante delle operazioni marittime. Integrando più idrofoni, elettronica avanzata e processori di segnale digitale (DSP) beamforming, questi sistemi raggiungono capacità superiori di rilevamento, navigazione, imaging e comunicazione. Le loro applicazioni spaziano dai settori della difesa, offshore, scientifico e ambientale, fornendo informazioni acustiche precise fondamentali per le operazioni sottomarine.