La localización acústica es el proceso en el que un sistema utiliza el sonido o las señales acústicas de un objetivo o destino para guiar un objeto en movimiento. Hay dos tipos de referencia acústica: referencia acústica pasiva y referencia acústica activa. Los objetos que utilizan localización acústica pasiva dependen de la detección de emisiones acústicas producidas por el objetivo. Por el contrario, los objetos que utilizan localización acústica activa utilizan el sonar para emitir una señal y detectar su reflejo en el objetivo. Luego, el sistema procesa la señal detectada para determinar la respuesta adecuada para el objeto. La localización acústica es útil para aplicaciones donde otras formas de navegación y seguimiento pueden resultar ineficaces. Se utiliza comúnmente en entornos donde no se pueden detectar señales de radio o GPS , como bajo el agua.
La idea de utilizar el sonido para la navegación y la localización se remonta a siglos atrás y se ha ido desarrollando con el tiempo, por lo que el concepto de localización acústica no se puede atribuir a un solo individuo.
Ciertos animales siempre han utilizado la navegación basada en sonidos para sobrevivir. Tanto los murciélagos como los delfines utilizan la ecolocalización para localizar a sus presas. Estos animales emiten señales sonoras y escuchan los ecos con fines de navegación y caza.
Uno de los primeros ejemplos humanos registrados de uso del sonido para la navegación submarina fue el uso de una sonda . [1] Los marineros bajaban una línea lastrada con un peso de plomo atado al final. Al escuchar el sonido que hacía cuando golpeaba el fondo marino, pudieron estimar la profundidad del agua y la naturaleza del fondo marino.
En el siglo XVIII, se desarrollaron sirenas de niebla [2] para ayudar a la navegación de los barcos en condiciones de baja visibilidad provocadas por la niebla. Las sirenas de niebla producían sonidos fuertes y de baja frecuencia que viajaban largas distancias. Los sonidos ayudaron a los barcos a identificar faros y otros lugares, así como a evitar peligros .
A principios del siglo XIX, científicos e inventores como Charles Babbage [3] y Samuel Morse [4] experimentaron con sistemas de señalización submarinos. Estos experimentos implicaron el uso de campanas y otras señales sonoras para comunicarse con objetos sumergidos bajo el agua. Gracias a estos esfuerzos, se sentaron las bases de la moderna tecnología de sonar y acústica submarina .
A principios del siglo XX, el inventor canadiense Reginald Fessenden [5] desarrolló lo que muchos creen que es el primer sistema práctico de comunicación acústica submarina. Usó ondas sonoras para transmitir mensajes bajo el agua.
En la Segunda Guerra Mundial, tanto la Armada de los Estados Unidos como los alemanes utilizaron la localización acústica para desarrollar torpedos acústicos [6] para contrarrestar los submarinos enemigos . Las primeras versiones utilizaban hidrófonos para detectar y orientar el torpedo con el ruido del submarino.
A mediados del siglo XX se desarrollaron sonoboyas [7] para la guerra antisubmarina . Las sonoboyas eran pequeños dispositivos flotantes lanzados por aviones que detectaban sonidos submarinos y transmitían información al remitente.
Un objeto puede estar equipado con dos o más transductores acústicos , que funcionan como parlantes y micrófonos . Si un transductor recibe un sonido más fuerte que el recibido por el otro transductor, el objeto gira en la dirección del transductor. Si el objeto debe maniobrar en un espacio tridimensional, se necesitan más de dos transductores. Normalmente, se utilizan más de tres transductores y no se desconocen conjuntos de más de 100. Una gran cantidad de transductores permite una dirección más precisa.
A continuación se muestra un método simplificado del proceso de localización acústica:
Definición: La localización acústica activa es un método de guía en el que el sistema emite sus propias señales acústicas y recibe ecos de retorno para localizar y rastrear un objetivo específico. El sistema transmite activamente ondas sonoras y recibe ecos del objetivo que luego procesa.
Método de detección: Los sistemas de localización acústica activa utilizan transductores o hidrófonos que funcionan como transmisores y receptores de sonido. Los transductores/hidrófonos emiten ondas sonoras y los sensores en los transductores/hidrófonos detectan los ecos del objetivo.
Puntos fuertes: La localización acústica activa es eficaz para identificar y rastrear objetivos cuando el objetivo responde a señales acústicas activas. Proporciona precisión en el seguimiento y localización de objetivos.
Limitaciones: El objetivo puede detectar señales acústicas activas, lo que podría revelar la posición del sistema de localización. También es susceptible a contramedidas como matracas y señuelos.
Usos: La localización acústica activa se utiliza comúnmente en la guerra antisubmarina, donde se utiliza para localizar y atacar submarinos haciéndoles ping con señales de sonido.
Definición: La localización acústica pasiva es un método de guía que no emite activamente señales acústicas, sino que se basa en la detección de emisiones acústicas del objetivo. Escucha los sonidos acústicos generados naturalmente por el objetivo.
Método de detección: los sistemas de localización acústicos pasivos utilizan hidrófonos o micrófonos para detectar y analizar los sonidos emitidos por el objetivo. Puede estar diseñado para escuchar ciertos tipos de sonidos excluyendo otros.
Puntos fuertes: La localización acústica pasiva no emite señales propias y, por lo tanto, es menos detectable por el objetivo. Es eficaz para rastrear objetivos acústicos que producen sonido, incluso en entornos ruidosos.
Limitaciones: La localización acústica pasiva puede tener dificultades para detectar objetivos silenciosos o objetivos que utilicen tecnología sigilosa para reducir las emisiones acústicas. También puede haber reducido la precisión en condiciones difíciles.
Usos: La localización acústica pasiva se utiliza comúnmente en vigilancia submarina e investigación marina.
La referencia acústica se puede utilizar en:
Sistemas de sonar: la localización acústica se utiliza en muchos sistemas de sonar submarinos, como submarinos, barcos y detectores de peces. Estos sistemas utilizan ondas sonoras para detectar objetos bajo el agua, además de medir la distancia del objeto y determinar su posición relativa.
Misiles guiados: algunos misiles guiados, como los torpedos acústicos, utilizan la localización acústica para detectar y localizar el sonido generado por un objetivo específico, como el motor de un avión o las hélices de un barco. [10]
Búsqueda y rescate: la localización acústica a veces se utiliza en operaciones de búsqueda y rescate [11] para localizar señales de socorro. Algunos ejemplos de estos
Las señales de socorro incluyen balizas y dispositivos de emergencia transportados por personas varadas en el mar o en zonas remotas.
Navegación de vehículos: [12] Muchos vehículos submarinos autónomos (AUV) y drones submarinos utilizan la localización acústica para navegar y localizar características o puntos de referencia submarinos. Los vehículos de superficie autónomos (ASV) también pueden utilizar la localización acústica para navegar.
Seguimiento de vida silvestre: los científicos utilizan la localización acústica para monitorear y estudiar la vida silvestre en hábitats naturales. Esto se hace colocando transmisores acústicos a los animales y luego usando receptores para monitorear sus movimientos y comportamiento.
Detección de minas: [13] La localización acústica se puede utilizar para detectar y evitar minas antitanque enterradas durante la guerra.
Minas: algunas minas submarinas también utilizan localización acústica, donde las minas se activarían y detonarían después de detectar barcos o submarinos que pasan.