Fornecedores: Sistemas de matriz de sonar (matrizes de hidrofones)

GeoSpectrum Technologies

Hardware acústico marítimo para vigilância marítima e oceanografia

Ocean Sonics

Tecnologias avançadas de escuta submarina em tempo real e soluções de controlo acústico

Kraken Robotics

Soluções de imagem submarina e alimentação líderes do setor para aplicações profissionais de prospecção exigentes

Crewless Marine

Sensores acústicos submarinos, processamento de sinais e soluções de autonomia para veículos marítimos não tripulados

eSonar

Tecnologias acústicas e de sonar para aplicações marinhas e marítimas

Wavefront Systems

Sistemas avançados de sonar para deteção, formação de imagens e navegação submarinas

ELWAVE

Soluções inovadoras de deteção e imagem eletromagnética submarina

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Sistemas de matriz de sonar (matrizes de hidrofones) para aplicações industriais, científicas e militares

Joe Macey

Atualizado:

Um conjunto de sonares é composto por vários hidrofones (sensores acústicos subaquáticos) dispostos em geometrias específicas, lineares, planas, esféricas, cilíndricas e conformadas, para captar ondas acústicas do ambiente subaquático. Ao processar as diferenças de tempo e as mudanças de fase dos sinais sonoros que chegam a cada hidrofone, o sistema realiza a formação de feixes, melhorando os sinais de direções específicas e suprimindo o ruído.

Matriz vs. Hidrofone único

Embora um único hidrofone capture a pressão sonora, ele não consegue determinar a direção da fonte nem suprimir interferências. Um conjunto de hidrofones oferece:

  • Direcionalidade através da formação de feixes, permitindo a estimativa da direção, o rastreamento de alvos e o rastreamento de embarcações.
  • Melhoria na relação sinal-ruído através da combinação coerente de vários sensores.
  • Extensão do alcance através da utilização de emissões mais potentes em modos ativos e da combinação de matrizes longas.

Tipos de matrizes de sonar para uso não comercial

Matrizes lineares e matrizes rebocadas

  • Matrizes lineares/horizontais: hidrofones em linha ou cilindro; usados a bombordo em navios ou bóias para monitorização ambiental, deteção de submarinos e monitorização de mamíferos marinhos.
  • Sonar de matriz rebocada: rebocado atrás de uma embarcação por um cabo de reboque; profundidade variável para deteção e vigilância por navios ou submarinos. Requer engenharia de matriz de sonar rebocada e sensores inerciais para posicionamento.

Matrizes planas, conformadas e esféricas

  • Matrizes planares: grades planas utilizadas em AUVs ou instalações no fundo do mar; adequadas para navegação subaquática, prevenção de obstáculos e levantamentos hidrográficos.
  • Matrizes conformes: integradas em cascos de embarcações, ROVs ou ASVs, adaptando-se às superfícies; ideais para contramedidas contra minas, levantamentos de petróleo e gás e inspeções offshore.
  • Matrizes esféricas: orientação 3D com deteção quase omnidirecional; ideais para comunicação acústica, arqueologia subaquática, mapeamento do fundo marinho e levantamentos batimétricos.

Matrizes cilíndricas, SOSUS, Flank, Bow e Vertical Line

Sonar multifeixe da Teledyne Marine

Sonda multifeixe para águas rasas, SeaBat, da Teledyne Marine.

  • Matrizes cilíndricas: envolvem estruturas como bóias ou torres; utilizadas no mapeamento do fundo marinho, inspeção de oleodutos e vigilância portuária.
  • Matrizes de hidrofones SOSUS: redes fixas de sensores de grande escala no fundo do mar para vigilância de áreas extensas e guerra antissubmarina.
  • Matrizes laterais ou de proa: montadas nas laterais ou no casco de um navio, utilizadas em sistemas de matrizes de sonar ativo para deteção de submarinos.
  • Matrizes de linha vertical: implantadas a partir de embarcações de superfície para detetar alvos estratificados em profundidade e reflexões do fundo; úteis para pesquisa hidroacústica.

Sonar multifeixe e de abertura sintética

  • Sonar multifeixe: emite sinais em forma de leque para mapear a topografia do fundo marinho (levantamentos batimétricos), utilizado com sistemas de navegação precisos para um mapeamento 3D exato.
  • Sonar de abertura sintética (SAS): combina o movimento do navio ou AUV com dados formados por feixes para produzir imagens 3D de alta resolução das características do fundo do mar. Utilizado em inspeções de oleodutos, inspeção de infraestruturas subaquáticas, deteção de minas e vigilância marítima.

Componentes principais das matrizes de sonar

  • Hidrofone/transdutor: sensores acústicos centrais.
  • Amplificador e recetor: aumentam a intensidade do sinal.
  • Multiplexador: gerencia vários sinais de hidrofone que alimentam o DSP.
  • DSP e processador de sinal digital: necessário para a formação de feixes e processamento de matrizes.
  • Sistemas de aquisição de dados e unidades de telemetria: registam dados e suportam a monitorização em tempo real.
  • Módulos de controlo e telemetria: supervisionam as configurações, a navegação e a comunicação.

Sensores inerciais e GNSS/GPS garantem o posicionamento e a orientação precisos do sistema.

Aplicações dos sistemas de matriz de sonar

Monitorização ambiental e científica

As matrizes em bóias e instalações no fundo do mar apoiam a monitorização de mamíferos marinhos, o mapeamento do fundo do oceano e a investigação acústica a longo prazo.

Monitorização de redes de arrasto e investigação pesqueira

Os conjuntos de sonares, particularmente as configurações lineares e planares, são usados no monitoramento de redes de arrasto para rastrear o comportamento das redes, a densidade dos cardumes e a identificação das espécies em tempo real. Esses sistemas ajudam a otimizar a eficiência da captura, minimizando o impacto ambiental, e são frequentemente integrados a sensores acústicos e processadores de sinais digitais para a coleta precisa de dados em pesquisas e gestão pesqueira.

Inspeção offshore e infraestrutura

Sistema de matriz de sonar da NORBIT Subsea

Sistema de sonar multifeixe, Norbit Winghead, da NORBIT Subsea.

Matrizes conformes e multifeixe em ROVs e AUVs realizam inspeções de tubulações, levantamentos do fundo do mar e avaliações de infraestrutura com imagens de alta resolução e reconhecimento de navegação no local.

Mapeamento submarino e levantamentos hidrográficos

As matrizes multifeixe e SAS fornecem mapas batimétricos detalhados para cartas náuticas, traçado de cabos e levantamentos científicos.

Comunicação e navegação subaquáticas

As matrizes permitem a comunicação acústica entre veículos submersos ou com navios na superfície. Matrizes focadas na navegação em AUVs, ROVs ou submersíveis garantem a prevenção de colisões e o posicionamento preciso.

Segurança de embarcações e portos

Os conjuntos de sonares permitem a deteção passiva de embarcações ou submarinos que se aproximam, enquanto os conjuntos ativos rebocados e montados no casco fornecem cobertura de segurança abrangente. Sonares de profundidade variável (VDS) e sonares de imersão são essenciais para missões ASW e de segurança portuária.

Militar e defesa

Os conjuntos SOSUS fixos e os conjuntos rebocados móveis apoiam a guerra antissubmarina, a deteção de submarinos e a vigilância marítima. Os conjuntos de proa e flanco permitem a deteção ativa de embarcações navais.

Usos específicos

  • Arqueologia subaquática: imagens não invasivas via SAS ou multifeixe para mapear artefactos.
  • Investigação pesqueira: os conjuntos detetam e rastreiam cardumes.
  • Monitorização de oleodutos: identificação de fugas, danos ou colisões de âncoras utilizando matrizes ancoradas perto de ativos críticos.

Detecção, navegação, imagem e comunicação superiores

Os sistemas de matrizes de sonar, que variam de simples matrizes lineares de fios a configurações sofisticadas conformadas e esféricas, são essenciais para as operações marítimas. Ao integrar vários hidrofones, eletrônicos avançados e processadores de sinal digital (DSPs) com formação de feixe, esses sistemas alcançam recursos superiores de detecção, navegação, imagem e comunicação. Suas aplicações abrangem as esferas de defesa, offshore, científica e ambiental, fornecendo insights acústicos precisos essenciais para operações submarinas.