UN METODO PARA FILTRAR ECOS PARASITOS MARINOS EN UN ECO DE RADAR UTILIZANDO UN MODELO HIDROGRAFICO.

Un método de filtrar ecos parásitos marinos en un eco de radar utilizando un modelo hidrográfico que describe olas largas (10) solamente,

siendo las olas largas la suma de componentes sinusoidales (20, 30), describiéndose las componentes sinusoidales de las olas largas a través de una relación de dispersión que asocia su número de olas y su frecuencia de olas con la dirección de las olas, la profundidad del mar, la corriente marina y la velocidad de la plataforma del radar, cuyo método comprende las operaciones siguientes:

- determinación (1) de los valores de parámetros del modelo hidrográfico utilizando el eco del radar;

- estimación (2) de los ecos parásitos marinos correspondientes a la superficie del mar deducidos a partir del modelo hidrográfico; y

- filtrado de los ecos parásitos marinos estimados del eco (3) del radar

Un método para filtrar ecos parásitos marinos en un eco de radar utilizado un modelo hidrográfico.

El presente invento se refiere a un método para filtrar ecos parásitos marinos en un eco de radar, utilizando un modelo hidrográfico. Por ejemplo, encuentra aplicación en la detección de blancos en un entorno de ecos parásitos marinos.

Los ecos parásitos marinos son la suma de retornos de señal no deseados que son devueltos por las olas de la superficie marina cuando éstas son iluminadas por un radar de búsqueda destinado a detectar blancos como buques o aviones. La detección de pequeños blancos en superficie en un entorno de ecos parásitos marinos constituye un reto difícil. Desde luego, la amplitud de los ecos de radar procedentes de tales blancos es débil y comparable con la amplitud de los ecos de radar devueltos por el mar. Las frecuencias Doppler de los blancos y los ecos parásitos marinos, con frecuencia, se superponen. Además, la distribución estadística de los ecos parásitos marinos es difícil de predecir desde un punto de vista estocástico. En el pasado se ha utilizado una solución basada en un umbral de amplitud en un intento de discriminar blancos los blancos entre los ecos parásitos marinos. Sin embargo, en condiciones de fuerte oleaje, la amplitud de los ecos marinos puede ser más intensa que la amplitud de los ecos debidos a blancos pequeños que, por ello, no son detectados.

En un intento de discriminar los blancos de los ecos parásitos marinos se ha ensayado, también, una solución basada en la frecuencia Doppler. Desafortunadamente, los picos de frecuencia esperados asociados la velocidad uniforme de los blancos con frecuencia son ahogados en un ancho de banda más amplio asociado con la velocidad variable del mar.

Se ha considerado, también, un enfoque estocástico. Este enfoque pretendía generar modelos de los ecos parásitos marinos midiendo sus características estadísticas para filtrar posteriormente los ecos parásitos marinos reales. Pero los ecos parásitos marinos constituyen un caso especial debido a sus muy específicas leyes de correlación y de distribución. En particular, la aproximación de su distribución estadística mediante la bien conocida distribución de Rayleigh, daba como resultado una alta tasa de falsas alarmas o que no se detectasen gran número de blancos, dependiendo de la superficie real del mar. En consecuencia, esta solución no ha probado ser muy fiable.

La publicación "Análisis en el dominio del tiempo de los ecos parásitos oceánicos en el radar de alta frecuencia" (IEEE, 24-09-1990) describe un método de supresión de los ecos parásitos utilizando un modelo formado por una suma de componentes sinusoidales.

El presente invento pretende proporcionar un método que pueda ser utilizado para solucionar, al menos, algunos de los problemas técnicos anteriormente descritos, considerando la continua evolución, en el tiempo y en la escala, de la superficie del mar, en lugar de considerar por separado las características instantáneas de los ecos individuales como la amplitud o la frecuencia Doppler. Desde luego, los ecos parásitos marinos y los blancos pueden mezclarse fácilmente al basarse en la amplitud o la frecuencia Doppler de sus ecos. Sin embargo, los ecos parásitos marinos y los blancos no pueden mezclarse al basarse en sus movimientos reales. En su aspecto más general, el invento propone combinar la generación de modelos de ecos parásitos marinos basándose en un modelo hidrográfico con posterior filtración de los ecos parásitos reales, describiendo el modelo hidrográfico a utilizar, con precisión, la evolución en el tiempo y en la escala, de la superficie del mar. La superficie del mar modelizada permite estimar los ecos parásitos marinos asociados. Finalmente, los ecos parásitos marinos estimados se eliminan de la señal realmente medida. Tras la eliminación de los ecos parásitos marinos estimados, los ecos restantes pertenecen, probablemente, a blancos.

De acuerdo con su aspecto principal, el presente invento puede proporcionar un método para filtrar ecos parásitos marinos en un eco de radar utilizando un modelo hidrográfico. El método comprende una operación de determinación de valores de parámetros del modelo hidrográfico utilizando el eco de radar. El método incluye una operación de estimación de los ecos parásitos marinos correspondientes a la superficie del mar, deducidos a partir del modelo hidrográfico. El método comprende, también, una operación de eliminación de los ecos parásitos marinos estimados por filtrado del eco de radar.

Preferiblemente, el modelo hidrográfico describe sólo olas largas, que pueden ser la suma de componentes sinusoidales. Estas componentes sinusoidales pueden describirse mediante una relación de dispersión que relaciona su número de olas y su frecuencia de olas con la dirección de éstas, la profundidad del mar, la corriente marina y la velocidad de la plataforma del radar. En una realización práctica, la dirección de las olas puede considerarse sustancialmente idéntica a la dirección del viento. Las parejas número de olas-frecuencia de las olas que pertenecen a la relación de dispersión, pueden determinarse utilizando una transformada de Fourier en el espacio y una transformada de Fourier en el tiempo de la medición del eco del radar. Dependiendo de la medición del radar, la transformada de Fourier en el espacio puede ser una transformada de Fourier 1D (unidimensional) sobre la distancia o una transformada de Fourier 2D (bidimensional) sobre la superficie.

Así, una ventaja proporcionada por el presente invento, en cualquiera de sus realizaciones, es que funciona a partir de datos que ya deben estar disponibles con otros fines en sistemas actualmente en funcionamiento. Por ejemplo, en el marco del concepto REA (Evaluación Ambiental Rápida), las funciones en ejecución ya trabajan a partir de datos hidrográficos o son alegados para aprovecharlos en un próximo futuro. Además, para liberar tiempo de cálculo, la re-estimación de la superficie del mar y de los ecos parásitos marinos puede realizarse a muy bajo régimen, por ejemplo una estimación cada 10 filtrados, teniendo en cuenta que el mar de fondo no cambia mucho eso. Por tanto, en muchas de las ejecuciones prácticas, el uso de datos hidrográficos para filtrar ecos parásitos marinos puede suponer una actualización, no importante, de los sistemas actualmente en funcionamiento, ni a nivel de equipos ni a nivel de software. Esto hace del invento un solución que conlleva un fuerte recorte de costes. Finalmente, cualquier realización del invento permite observar una tasa más baja de falsas alarmas en comparación con los métodos previos basados en umbrales, cualquiera que sea la configuración de la superficie del mar, se incluyan o no puntas batimétricas anómalas. Esto hace del invento una solución altamente fiable.

En lo que sigue se describen ejemplos no limitativos del invento, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

- la figura 1 ilustra una posible secuencia de operaciones como una realización del invento,

- la figura 2 ilustra esquemáticamente la forma típica de una ola en la superficie el mar,

- las figuras 3a y 3b ilustran gráficamente la amplitud de olas largas.

En las figuras, se han asignado signos de referencia similares a elementos similares.

La figura 1 ilustra una posible secuencia de operaciones como una realización del invento.

Comprende una operación 1 de determinación de los valores de los parámetros del modelo hidrográfico utilizando el eco de radar.

La figura 2 ilustra esquemáticamente la forma típica de una ola lineal 10 dominante en la superficie del mar. Una ola de esta clase se denomina, usualmente, ola de escala larga, ola larga u mar de fondo. Esta es una ola hipotética o ideal que, realmente, no existe. Efectivamente, la figura 2 ilustra también esquemáticamente una ola real 11 constituida por la combinación de la ola larga 10 con una ola secundaria llevada por la ola larga 10. La ola secundaria se denomina, usualmente, ola de escala corta u ola corta. Puede provocar puntas batimétricas anómalas en los ecos del radar. De preferencia, el modelo hidrográfico que puede utilizarse describe con precisión la evolución, en el tiempo y en la escala, de las olas largas en la superficie del mar. Desde luego, en la presente realización del invento, las olas cortas se desprecian.

Una antena de radar 12 emite un haz electromagnético 13 hacia la superficie del mar. La antena 12 recibe un eco tras la reflexión del haz 13 en la...

1. Un método de filtrar ecos parásitos marinos en un eco de radar utilizando un modelo hidrográfico que describe olas largas (10) solamente, siendo las olas largas la suma de componentes sinusoidales (20, 30), describiéndose las componentes sinusoidales de las olas largas a través de una relación de dispersión que asocia su número de olas y su frecuencia de olas con la dirección de las olas, la profundidad del mar, la corriente marina y la velocidad de la plataforma del radar, cuyo método comprende las operaciones siguientes:

- determinación (1) de los valores de parámetros del modelo hidrográfico utilizando el eco del radar;

- estimación (2) de los ecos parásitos marinos correspondientes a la superficie del mar deducidos a partir del modelo hidrográfico; y

- filtrado de los ecos parásitos marinos estimados del eco (3) del radar.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la dirección de las olas se considera sustancialmente idéntica a la dirección del viento.

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las parejas de número de olas-frecuencia de olas que pertenecen a la relación de dispersión, se determinan utilizando una transformada de Fourier en el espacio y una transformada de Fourier en el tiempo de la medición del eco de radar.

4. Un método de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la transformada de Fourier en el espacio es una transformada de Fourier 1D sobre la distancia, midiéndose el eco de radar en distancia y tiempo con azimut constante.

5. Un método de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la transformada de Fourier en el espacio es una transformada de Fourier 2D sobre la superficie, midiéndose el eco de radar en distancia, azimut y tiempo.