Os sistemas de sonar para AUV e ROV são soluções de deteção acústica que utilizam impulsos transmitidos e ecos de retorno para detetar objetos, medir distâncias, obter imagens de estruturas e cartografar o fundo marinho. Estes sistemas apoiam a navegação, a evasão de obstáculos, a inspeção de infraestruturas, a busca e recuperação, o levantamento batimétrico e a monitorização ambiental em águas com baixa visibilidade.
Esta categoria apresenta fabricantes de sonares para ROV e fornecedores de sonares para AUV, disponibilizando configurações que incluem sonares de imagem, multifeixe, de visão frontal, de perfilagem e de varredura lateral.
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Os sistemas de sonardos Veículos Subaquáticos Autónomos (AUV) e dos Veículos Operados à Distância (ROV) utilizam impulsos acústicos transmitidos e os ecos recebidos para detetar objetos, medir distâncias, obter imagens de estruturas e cartografar o fundo marinho. Ao contrário das câmaras óticas, o sonar não depende da luz ambiente e pode continuar a funcionar quando sedimentos em suspensão, material biológico ou condições perturbadas do fundo marinho reduzem a visibilidade subaquática.
Os sonares modernos para ROV variam desde sensores de pilotagem compactos até instrumentos de nível topográfico capazes de gerar batimetria, imagens acústicas e perfis subaquáticos. O sistema mais adequado depende do veículo, do ambiente operacional, da cobertura necessária, das dimensões do alvo e se a missão dá prioridade ao controlo em tempo real, aos detalhes da inspeção ou aos dados de levantamento georreferenciados.
Diferentes arquiteturas de sonar produzem diferentes formas de informação acústica. A seleção do tipo adequado requer um equilíbrio entre alcance, resolução, campo de visão, taxa de atualização, classificação de profundidade e requisitos de integração.
O sonar de imagem com varredura mecânica faz girar um feixe acústico estreito ao longo de um setor definido para construir uma imagem bidimensional. É comumente utilizado para a localização de alvos, inspeção estrutural e navegação em ambientes confinados ou de baixa visibilidade. O processo de varredura pode fornecer imagens detalhadas, embora a sua taxa de atualização seja influenciada pela largura de varredura selecionada, pelo passo angular e pelo alcance operacional.
WINGHEAD X Midwater, um sonar batimétrico 3D, da NORBIT Subsea
O sonar batimétrico multifeixe transmite múltiplos feixes ao longo de uma faixa em forma de leque e calcula a profundidade a partir do tempo de percurso dos sinais recebidos. Os sistemas montados em ROV podem produzir imagens detalhadas da superfície do leito marinho, modelos estruturais e nuvens de pontos georreferenciadas quando apoiados por dados precisos de posição, atitude e velocidade do som. Os sistemas multifeixe também podem registar a retrodifusão acústica, o que ajuda a distinguir alterações nas características do leito marinho.
O sonar de visão frontal proporciona uma visão acústica da área à frente do veículo. Os operadores utilizam-no para detetar características do fundo marinho, infraestruturas, alvos suspensos e possíveis riscos de colisão antes de estes entrarem no campo de visão da câmara. Um campo de visão amplo contribui para a perceção situacional, enquanto feixes estreitos e frequências mais elevadas podem melhorar a separação de alvos a distâncias mais curtas.
O sonar de perfilagem utiliza um feixe estreito para medir a distância entre o transdutor e uma superfície. Configurações rotativas ou montadas em veículos permitem criar secções transversais de tubagens, túneis, tanques, poços e outras estruturas. Estas medições são úteis para avaliar deformações, acumulação de sedimentos, diâmetro interno, erosão ou espaço livre quando o vídeo não consegue fornecer uma escala fiável.
O sonar de varredura lateral direciona a energia acústica para fora, em ambos os lados do veículo, e regista variações na intensidade do sinal recebido. As imagens resultantes podem revelar a textura do leito marinho, detritos, destroços, condutas, características geológicas e objetos que projetam sombras acústicas reconhecíveis. A instalação num ROV permite uma investigação controlada a curta distância, enquanto o sonar de varredura lateral num AUV é frequentemente escolhido para uma cobertura eficiente de áreas de levantamento planeadas de maior dimensão.
Os ecossondas de feixe único e os altímetros acústicos medem a distância até ao fundo do mar ou a outra superfície diretamente abaixo do sensor. Estes instrumentos compactos permitem o controlo de altitude, o rastreio do fundo, operações de aterragem e a elaboração de perfis de profundidade básicos. Podem também fornecer uma referência estável para o controlo autónomo quando o fundo do mar se encontra fora do alcance útil dos sensores óticos.
Os perfiladores sub-fundo utilizam energia acústica de baixa frequência para investigar camadas de sedimentos e características de profundidade reduzida por baixo do fundo marinho. A implantação por ROV permite que o sensor opere próximo do fundo, melhorando potencialmente o controlo espacial sobre pequenas áreas de interesse. As aplicações incluem a caracterização de sedimentos, a investigação de objetos enterrados, a avaliação de traçados de cabos e a investigação geológica.
BlueView BV5000 MK2 3D, um sonar de varredura multifeixe, da Teledyne Marine
Os sistemas de sonar para ROV e para Veículos Subaquáticos Não Tripulados (UUV) suportam modelos operacionais complementares. Os veículos ligados por cabo proporcionam controlo em tempo real e inspeção contínua, as plataformas autónomas executam planos de levantamento repetíveis e os veículos de superfície podem transportar o sonar diretamente ou apoiar o posicionamento e a comunicação para os ativos submarinos.
O sonar ajuda os pilotos e os sistemas de controlo autónomo a manterem-se atentos quando a visibilidade é reduzida ou quando as operações do veículo decorrem perto de estruturas complexas. Os sensores de visão frontal detetam obstáculos, os altímetros garantem a distância segura em relação ao fundo marinho e as imagens acústicas auxiliam na aproximação e reaquisição do alvo. Os sonares dos AUV também podem contribuir para a navegação relativa ao terreno, o mapeamento e a tomada de decisões a bordo durante missões sem controlo contínuo por parte do operador.
A inspeção por sonar em ROV é utilizada para examinar condutas, cabos, fundações, cascos, tubos ascendentes, amarrações, portos, barragens e equipamento de produção submarino. As imagens acústicas ajudam os operadores a localizar ativos, a manter uma distância de segurança adequada e a identificar alterações estruturais que possam ser difíceis de detetar em vídeo. Os dados de perfilagem e multifeixe podem fornecer geometria mensurável para avaliar a erosão, a deformação, os danos ou o crescimento marinho.
As operações de busca utilizam o sonar para detetar objetos numa área mais vasta do que aquela que uma câmara consegue observar. Os sistemas de varredura lateral ou multifeixe podem identificar inicialmente alvos potenciais a partir de um AUV ou de uma plataforma de superfície, após o que um ROV pode ser utilizado para inspeção detalhada, identificação e apoio à recuperação. A combinação de sombras acústicas, dimensões dos alvos e dados de localização ajuda a reduzir a incerteza durante buscas de destroços, detritos, equipamento ou vestígios arqueológicos.
O sonar montado em veículos permite mapear a batimetria, as características dos sedimentos, o terreno bentónico e as alterações em torno de locais naturais ou artificiais. As plataformas AUV são adequadas para levantamentos repetíveis de áreas, enquanto os ROV podem investigar características selecionadas a curta distância e recolher imagens ou amostras de apoio. As soluções de sonar para Veículos de Superfície Não Tripulados (USV) podem alargar a cobertura a partir da superfície ou funcionar como nós de comunicação e posicionamento para veículos submarinos.
A fiabilidade dos dados de sonar depende de mais do que apenas a cabeça acústica. A posição, o movimento, a profundidade, as medições ambientais, os valores de calibração e os registos temporais precisos devem ser combinados para situar cada sinal de retorno no contexto espacial correto.
As soluções podem combinar navegação inercial, um DVL e posicionamento acústico USBL ou LBL para apoiar a navegação submarina. Princípios semelhantes de fusão de sensores aplicam-se na integração de sonares de ROV de nível de levantamento ou de cargas úteis de sonar de USV.
O desenvolvimento centra-se no aumento do detalhe acústico, reduzindo simultaneamente o tamanho da carga útil, o atraso no processamento e a carga de trabalho do operador. Estes avanços estão também a integrar os sistemas ROV, AUV e USV em fluxos de trabalho de levantamento e inspeção mais estreitamente coordenados.
A investigação recente reflete o trabalho contínuo em matéria de segmentação baseada em sonar, perceção tridimensional, fusão de sensores e colaboração entre veículos de superfície e subaquáticos. A adoção operacional dependerá da validação em condições acústicas variáveis e da manutenção de uma supervisão humana fiável dos resultados automatizados.
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