El rastreo acústico 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. Existen dos tipos de rastreo acústico: rastreo acústico pasivo y rastreo acústico activo. Los objetos que utilizan rastreo acústico pasivo se basan en la detección de emisiones acústicas producidas por el objetivo. Por el contrario, los objetos que utilizan rastreo acústico activo utilizan un sonar para emitir una señal y detectar su reflejo en el objetivo. El sistema procesa la señal detectada para determinar la respuesta adecuada para el objeto. El rastreo acústico es útil para aplicaciones en las que otras formas de navegación y seguimiento pueden resultar ineficaces. Se utiliza habitualmente en entornos en los que no se pueden detectar señales de radio o GPS , como por ejemplo bajo el agua.
La idea de utilizar el sonido para la navegación y la orientación se remonta a siglos atrás y se ha desarrollado con el tiempo, por lo que el concepto de orientación acústica no puede atribuirse a un solo individuo.
Ciertos animales siempre han utilizado la navegación basada en el sonido para sobrevivir. Los murciélagos y los delfines utilizan la ecolocalización para localizar a sus presas. Estos animales emiten señales sonoras y escuchan los ecos para orientarse y cazar.
Uno de los primeros casos registrados de uso del sonido para la navegación submarina fue el uso de una sonda . [1] Los marineros bajaban una cuerda con un peso de plomo atado a su extremo. Al escuchar el sonido que hacía al chocar contra el fondo marino, podían estimar la profundidad del agua y la naturaleza del fondo marino.
En el siglo XVIII, se desarrollaron las sirenas de niebla [2] para ayudar a la navegación de los barcos en condiciones de baja visibilidad causadas por la niebla. Las sirenas de niebla producían sonidos fuertes y de baja frecuencia que viajaban a grandes distancias. Los sonidos ayudaban a los barcos a identificar faros y otras ubicaciones, 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 submarina. Estos experimentos implicaban 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 acústica submarina moderna y la tecnología de sonares.
A principios del siglo XX, el inventor canadiense Reginald Fessenden [5] desarrolló lo que muchos consideran el primer sistema práctico de comunicación acústica submarina. Utilizó 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 orientación acústica para desarrollar torpedos acústicos [6] para contrarrestar los submarinos enemigos . Las primeras versiones utilizaban hidrófonos para detectar y guiar el torpedo según el ruido del submarino.
A mediados del siglo XX, se desarrollaron las sonoboyas [7] para la guerra antisubmarina . Las sonoboyas eran pequeños dispositivos flotantes lanzados desde aeronaves que detectaban sonidos submarinos y transmitían información al remitente.
Un objeto puede estar equipado con dos o más transductores acústicos , que funcionan como altavoces y micrófonos . Si un transductor recibe un sonido más fuerte que el que recibe 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. Por lo general, se utilizan más de tres transductores y no es raro que haya 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 orientación acústica activa es un método de orientación 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 o hidrófonos emiten ondas sonoras y los sensores de los transductores o hidrófonos detectan los ecos del objetivo.
Ventajas: La localización acústica activa es eficaz para identificar y rastrear objetivos cuando estos responden a señales acústicas activas. Proporciona precisión en el seguimiento y la 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 generadores de ruido y señuelos.
Usos: La localización acústica activa se utiliza habitualmente en la guerra antisubmarina, donde se utiliza para localizar y atacar submarinos enviándoles señales sonoras.
Definición: La orientación acústica pasiva es un método de orientación que no emite señales acústicas de forma activa, sino que se basa en la detección de emisiones acústicas del objetivo. Escucha los sonidos acústicos que genera de forma natural el objetivo.
Método de detección: Los sistemas pasivos de localización acústica utilizan hidrófonos o micrófonos para detectar y analizar los sonidos emitidos por el objetivo. Pueden estar diseñados para detectar ciertos tipos de sonidos y excluir otros.
Ventajas: El rastreo acústico pasivo 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 orientación acústica pasiva puede tener dificultades para detectar objetivos silenciosos o que utilicen tecnología invisible para reducir las emisiones acústicas. También puede tener una precisión reducida en condiciones difíciles.
Usos: La localización acústica pasiva se utiliza habitualmente en la vigilancia submarina y la investigación marina.
El homing acústico se puede utilizar en:
Sistemas de sonar: la localización acústica se utiliza en muchos sistemas de sonar submarinos, como en submarinos, barcos y buscadores de peces. Estos sistemas utilizan ondas sonoras para detectar objetos submarinos, así como para medir la distancia del objeto y determinar su posición relativa.
Misiles guiados: Algunos misiles guiados, como los torpedos acústicos, utilizan la orientación acústica para detectar y dirigirse hacia el sonido generado por un objetivo específico, como un motor de avión o las hélices de un barco. [10]
Búsqueda y rescate: La localización acústica se utiliza a veces en operaciones de búsqueda y rescate [11] para localizar señales de socorro. Algunos ejemplos de estas
Las señales de socorro incluyen balizas y dispositivos de emergencia que llevan las personas varadas en el mar o en zonas remotas.
Navegación de vehículos: [12] Muchos vehículos submarinos autónomos (AUV) y drones submarinos utilizan la orientación acústica para navegar y localizar elementos o puntos de referencia submarinos. Los vehículos de superficie autónomos (ASV) también pueden utilizar la orientación acústica para navegar.
Seguimiento de la fauna silvestre: los científicos utilizan la localización acústica para controlar y estudiar la fauna silvestre en sus hábitats naturales. Para ello, colocan transmisores acústicos en los animales y luego utilizan receptores para controlar sus movimientos y comportamientos.
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 activan y detonan después de detectar barcos o submarinos que pasan.