APARATO DE BUSQUEDA DE DISPOSITIVO EMISOR DE CAMPO MAGNETICO BAJO LA SUPERFICIE Y PROCEDIMIENTO DE OPERACION ASOCIADO EN MODO EMISION.

Aparato de búsqueda de dispositivo emisor de campo magnético bajo la superficie y procedimiento de operación asociado en modo emisión.

Se describe un aparato de búsqueda de dispositivo emisor de campo magnético bajo la superficie que comprende un transceptor, que puede funcionar en modos emisión y recepción, y que combina adecuadamente la emisión simultánea de tres antenas ortogonales para obtener una antena virtual, que genera un campo magnético que se aproxima al generado por una única antena emisora en posición vertical de frecuencia y comportamiento temporal definido, independientemente de la orientación de las antenas.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201031310.

Solicitante: UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA..

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: CUCHI OTERINO,JOSE ANTONIO, VILLARROEL SALCEDO,JOSE LUIS, LERA GARCÍA,Francisco, MUNOZ FUMANAL,Antonio, BATALLER CERVERO,Vanessa, AYUSO ESCUER,NATALIA.

Fecha de Publicación: 8 de Junio de 2012.

Clasificación Internacional de Patentes:

A63B29/02 NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA. › A63 DEPORTES; JUEGOS; DISTRACCIONES. › A63B MATERIAL PARA LA EDUCACION FISICA, GIMNASIA, NATACION, ESCALADA O ESGRIMA; JUEGOS DE PELOTA; MATERIAL DE ENTRENAMIENTO (aparatos para gimnasia pasiva, masaje A61H). › A63B 29/00 Material de alpinismo (cascos A42B 3/00; dispositivos antideslizantes para calzado, p. ej. crampones, A43C 15/00; máscaras o cascos respiratorios para el empleo en alta altitud A62B 18/00; piolets B25D 7/00). › Cuerdas o accesorios, p. ej. cuerdas para avalanchas; Medios para indicar o encontrar personas sepultadas accidentalmente, p. ej. en la nieve.
G01V3/165 FISICA. › G01 METROLOGIA; ENSAYOS. › G01V GEOFISICA; MEDIDA DE LA GRAVITACION; DETECCION DE MASAS U OBJETOS; MARCAS O ETIQUETAS DE IDENTIFICACION (medios para indicar dónde se encuentran personas sepultadas accidentalmente, p. ej. por la nieve A63B 29/02). › G01V 3/00 Prospección o detección eléctrica o magnética; Medida de las características del campo magnético terrestre, p. ej. de la declinación o de la desviación. › que funcionan por medio de campos magnéticos o eléctricos producidos o modificados por el objeto o por el dispositivo de detección (por medio de ondas electromagnéticas G01V 3/17).
H01Q3/26 ELECTRICIDAD. › H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS. › H01Q ANTENAS, es decir, ANTENAS DE RADIO (elementos radiantes o antenas para el calentamiento por microondas H05B 6/72). › H01Q 3/00 Dispositivos para cambiar o hacer variar la orientación o la forma del diagrama direccional de las ondas radiadas por una antena o por un sistema de antenas. › haciendo variar la fase relativa o la amplitud relativa de la energía de excitación entre dos o más elementos radiantes activos; haciendo variar la distribución de energía a través de una abertura radiante (H01Q 3/22, H01Q 3/24 tienen prioridad).

APARATO DE BUSQUEDA DE DISPOSITIVO EMISOR DE CAMPO MAGNETICO BAJO LA SUPERFICIE Y PROCEDIMIENTO DE OPERACION ASOCIADO EN MODO EMISION.

Fragmento de la descripción:

Aparato de búsqueda de dispositivo emisor de campo magnético bajo la superficie y procedimiento de operación asociado en modo emisión.

Objeto de la invención

La presente invención pertenece al sector industrial dedicado a la fabricación de sistemas de detección y localización de dispositivos magnéticos bajo la superficie, como por ejemplo, los dispositivos de seguridad para la búsqueda de víctimas de avalanchas de nieve.

El objeto principal de la presente invención es un aparato de búsqueda de dispositivo emisor de campo magnético bajo la superficie que comprende un transceptor, que puede funcionar en modos emisión y recepción, y que aprovecha las características particulares del campo magnético generado en modo emisión para reducir notablemente los tiempos de localización del emisor, lo cual en el caso de los dispositivos para la detección de víctimas de avalanchas de nieve aumenta la probabilidad de rescatar a una víctima con vida.

Adicionalmente, otro objeto de la invención es un procedimiento de operación del dispositivo de búsqueda en modo de emisión.

Antecedentes de la invención

El tiempo de localización y extracción de una víctima de avalancha de nieve es un factor crítico ya que determina la probabilidad de supervivencia. Un estudio ha revelado que dicha probabilidad decae drásticamente transcurridos 15 minutos desde el sepultamiento.

En la actualidad, debe mencionarse que existen una amplia gama de dispositivos de localización de víctimas de avalancha de nieve, los cuales aseguran un alto grado de compatibilidad alineándose al estándar internacional EN 300718, el cual especifica que estos transceptores emitan una señal pulsada, de período generalmente un segundo, durante un tiempo de unos 100 milisegundos, en una frecuencia de 457 kHz.

Se ha desarrollado un método de búsqueda de las víctimas utilizando estos aparatos, que comprende las siguientes fases:

• Fase de detección o búsqueda de la primera señal.

• Fase de búsqueda direccional o búsqueda secundaria.

• Fase de señalización o búsqueda terciaria.

En la fase de detección de la víctima se recorre la zona de la avalancha en busca de la señal transmitida por el transmisor de la víctima siguiendo una trayectoria en zigzag o zigzag en paralelo en el caso de varios rescatadores. La anchura de la trazada viene estimada por los fabricantes. En los equipos actuales, que incorporan 3 antenas receptoras, la máxima anchura de búsqueda está establecida en 50 m.

Una vez detectada la señal transmitida por el transmisor de la víctima se siguen las líneas de campo magnético, buscando un incremento de intensidad de señal (o decremento de la distancia estimada entre el emisor y el receptor calculado a partir de la señal recibida) en lo que se conoce como fase de búsqueda direccional de la víctima.

Por último, en la fase de señalización de la víctima se realiza una búsqueda sistemática, denominada método en cruz, de la posición de máxima señal detectada (o mínima distancia mostrada). Un estudio ha revelado que ésta es la fase más compleja y que consume mayor tiempo.

En referencia al estado de la técnica, los aparatos de búsqueda de víctimas de avalancha de nieve se pueden clasificar por el número de antenas utilizadas en el modo de recepción:

• Una antena capaz de detectar el campo magnético proyectado sobre su eje y que utiliza tecnología analógica para transformarlo generalmente en una señal audible. Algunos aparatos adicionalmente incorporan un indicador luminoso de la intensidad de señal detectada. El aparato que se describe en la patente DE 3531726 A1, "Search apparatus for buried objects" (Gerald Kampel; Juergen Wegner, 1987) es representativo de este tipo.

• Dos antenas dispuestas ortogonalmente que permiten recibir y medir la intensidad y dirección del campo magnético en el plano que las contiene y que utiliza tecnología digital para calcular la distancia al emisor y la dirección de avance hacia la víctima. En la patente EP 0855600 A2, "Avalanche victim locating transceiver apparatus" (John W. Hereford, 1998) se describe un aparato que es representativo de este tipo.

• Tres antenas dispuestas dos de ellas ortogonalmente en el mismo plano y la tercera antena en un plano perpendicular, que permiten recibir y medir la intensidad y dirección del campo magnético en tres dimensiones y que utiliza tecnología digital para calcular la distancia al emisor y la dirección de avance hacia la víctima. En la patente CA 2443751 A1, "Balise individuelle de securite en montagne" (Douglas Kashuba, 2003), se describe un aparato con carcasa tipo "flip" (con tapa) con tres antenas mutuamente ortogonales en el que una de las antenas se dispone en la tapa. En la patente US 20040155776 A1, "Device for locating trapped victims and a method of operating such a device" (Rudolf Sackl, 2004), se describe un aparato con las tres antenas mutuamente ortogonales dispuestas en una carcasa compacta. Por otro lado, en la patente US 0035622 A1, "Personal activity sensor and locator device" (Gerald Kampel et al., 2005), se describe un aparato con tres antenas receptoras en el que, en base a la intensidad de campo magnético detectada, se configura el modo de funcionamiento para trabajar con una única antena receptora con tecnología analógica, o bien dos o tres antenas receptoras con tecnología digital.

• También existen aparatos de búsqueda de víctimas de avalancha de nieve con cuatro antenas. La cuarta antena no es utilizada en recepción sino para una función de autoevaluación del aparato en emisión.

La búsqueda de víctimas de avalancha de nieve es compleja y particularmente intricada con varias víctimas, puesto que se reciben simultáneamente las señales transmitidas por varios emisores sepultados. Por este motivo, muchos de los avances en los últimos años, han estado enfocados en el modo de recepción con el objetivo de simplificar la búsqueda mediante el uso de software. Por otro lado, la tendencia actual está en añadir un mayor número de funcionalidades accesorias como pueda ser la medida de inclinación de una pendiente o automatismos, generalmente en el modo de recepción, como son la conmutación a transmisión cuando no se detecta movimiento. Esta tendencia actual queda reflejada en la patente US 20070013525 A1, "Method and apparatus for locating a person who has been buried alive" (Kampel, 2007), que presenta un método de recepción y una simbología diseñada para facilitar especialmente la fase de señalización de la víctima. Las patentes US 20040155776 A1 de Sackl y US 20087403112 B2, "Search device for locating a transmitter in particular and avalanche victim search device" (Kampel et al., 2008), describen métodos de recepción que permiten facilitar la búsqueda en el caso de varias víctimas. Además, la patente de Kampel et al. incluye muchas de las funcionalidades actuales.

Por otra parte, los equipos actuales de búsqueda, funcionando en el modo de emisión, utilizan sólo una de las antenas para transmitir la señal y, normalmente, esa antena emisora es siempre la misma. Consecuentemente la orientación de la antena emisora del emisor depende de la inclinación de la carcasa del aparato de localización de la víctima.

Además, dependiendo de la orientación de la antena emisora y el tipo de receptor empleado, la posición del máximo de señal recibida, utilizado para indicar la localización de la víctima en superficie, puede estar desplazada con respecto a la vertical de la víctima. Este error en la localización puede ser lo bastante elevado como para retrasar notablemente el rescate en el caso de sepultamientos a profundidades superiores a 1,5 m.

Del estudio realizado del campo magnético generado por un aparato de búsqueda de víctimas de avalancha de nieve se puede concluir que, con los equipos usados en la actualidad, la exactitud de la localización depende de la orientación relativa entre la antena emisora del emisor y la antena o antenas receptoras en recepción, de forma que:

• para dispositivos localizadores de una o dos antenas receptoras en recepción dispuestas en el plano horizontal, la "peor situación" se produce cuando la antena emisora del emisor...

Reivindicaciones:

1. Aparato de búsqueda (1) de dispositivo emisor de campo magnético bajo la superficie caracterizado porque comprende:

• unos medios de orientación (2) que permiten tomar una medida de la inclinación del aparato de búsqueda (1), en instantes temporales determinados en cada período, y proporcionan al menos dos de los ángulos de precesión, nutación y/o rotación intrínseca de la carcasa del aparato de búsqueda (1), con respecto al sistema de referencia previamente establecido en el proceso de fabricación,

• unos medios de emisión y recepción (4) que incorporan al menos tres antenas (11, 12, 13) mutuamente ortogonales, que emiten un señal simultáneamente cada una con su potencia correspondiente, mientras que en recepción puede recibirse con una, dos o tres, de las al menos tres antenas (11, 12, 13),

• unos medios de acondicionamiento de la señal emitida (3) que reciben una señal pulsada y la transforman a unos niveles de voltaje y corriente requeridos,

• unos medios de amplificación en emisión (5) que incorporan tres amplificadores de señal (14, 15, 16) que obtienen la señal de los medios de acondicionamiento de la señal emitida (3) y la amplifican en base a unos parámetros de ganancias proporcionados para aplicar a cada una de las antenas (11, 12, 13), transmitiendo simultáneamente la señal a emitir a las tres antenas (11, 12, 13),

• unos medios de acondicionamiento de la señal recibida (9) que obtienen la señal analógica de las antenas (11, 12, 13) y la filtran y amplifican,

• unos medios de conversión analógico-digital (10) que reciben la señal analógica enviada por los medios de acondicionamiento de la señal recibida (9), transformándola en señal digital,

• unos medios de procesamiento (6), que cuando trabajan en modo emisión, están conectados en primer lugar, con los medios de orientación (2), que le proporcionan la inclinación del aparato de búsqueda (1), en segundo lugar, con los medios de acondicionamiento de la señal emitida (3), a los que proporciona la señal pulsada sintetizada y la información del período y la duración de la emisión establecida previamente, y en tercer lugar, con los medios de amplificación en emisión (5), a los que proporciona los parámetros de ganancias correspondientes a cada uno de los tres amplificadores de señal (14, 15, 16), de forma que el campo magnético emitido simultáneamente cumpla las ecuaciones de un dipolo magnético, en posición vertical, independientemente de la orientación de las antenas (11, 12, 13), y que cuando trabajan en modo recepción, están conectados con los medios de conversión analógico-digital (10), que le proporcionan la señal digitalizada,

• unos medios de representación de la recepción (7) que están conectados con los medios de procesamiento (6) que les proporcionan valores de intensidad de campo magnético y distancia a aparatos emisores bajo la superficie, para proporcionar al usuario, a su vez, información acústica y/o visual sobre dichos valores.

2. Aparato de búsqueda (1) según reivindicación 1 caracterizado porque incorpora adicionalmente unos medios de acondicionamiento de la señal realimentada (8) que se conectan con los medios de procesamiento (6), a los que proporcionan información adicional sobre la potencia emitida por las antenas (11, 12, 13) en modo emisión, previa conversión realizada por los medios de conversión analógico-digital (10) para el cálculo y ajuste de las ganancias correspondientes a cada uno de los tres amplificadores de señal (14, 15, 16).

3. Aparato de búsqueda (1) según reivindicación 1 caracterizado porque los medios de orientación (2) incorporan acelerómetros para calcular la inclinación de la carcasa del aparato de búsqueda (1).

4. Aparato de búsqueda (1) según reivindicación 1 caracterizado porque las antenas (11, 12, 13) son de ferrita y son utilizadas tanto en el modo de emisión, como en el de recepción.

5. Aparato de búsqueda (1) según reivindicación 1 caracterizado porque los medios de procesamiento (6) comprenden al menos un componente electrónico de lógica programable que funciona en modo de emisión y en modo de recepción, así como medios para controlar y gestionar unos medios de representación de la recepción (7) que proporcionan interfaz acústica y/o visual al usuario.

6. Aparato de búsqueda (1) según reivindicación 5 caracterizado porque los componentes electrónicos de lógica programable puede seleccionarse de entre el grupo consistente en: un microcontrolador, un procesador digital de la señal (DSP), circuitos integrados para aplicaciones específicas (ASIC), dispositivos de lógica programable compleja (CPLD) y dispositivos de matriz de puertas programables (FPGA).

7. Aparato de búsqueda (1) según reivindicación 1 caracterizado porque los medios de representación de la recepción (7) comprenden un altavoz (17).

8. Aparato de búsqueda (1) según reivindicación 1 caracterizado porque los medios de representación de la recepción (7) comprenden una pantalla (18).

9. Procedimiento de operación del aparato de búsqueda (1) descrito en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 caracterizado porque comprende las siguientes etapas:

• inicio (23), que consiste en el encendido del aparato y establecimiento del modo de emisión,

• emisión preconfigurada (24) que aplica a cada una de las antenas (11, 12, 13) una componente de señal de forma que el campo magnético emitido simultáneamente por ellas tenga unas características determinadas previamente,

• obtención de la inclinación (25) que obtiene la inclinación del aparato de búsqueda (1), con respecto al sistema de referencia establecido previamente, en el proceso de fabricación,

• cálculo de la señal (26) que sintetiza la señal y obtiene las ganancias a aplicar a cada uno de los medios de amplificación en emisión (6), en base a la inclinación del aparato de búsqueda (1) obtenida en la etapa de obtención de la inclinación (25), de forma que se puedan emitir las componentes de señal correspondientes por parte de cada una de las antenas (11, 12, 13), tal que el campo magnético emitido simultáneamente cumple las ecuaciones de un dipolo magnético en posición vertical, con un período, una duración y en una frecuencia establecida previamente, y

• emisión de la señal pulsada (27) que lleva a cabo la transmisión de de dicha señal pulsada a través de cada una de las tres antenas (11, 12, 13) que incorpora el aparato objeto de la invención, de forma intermitente y a lo largo de un tiempo definido, siendo repetido de nuevo toda la secuencia desde la etapa de la obtención de la inclinación (25), y repitiendo el proceso durante el modo de emisión.

10. Procedimiento de operación del aparato de búsqueda (1) según la reivindicación 9 caracterizado porque comprende adicionalmente las siguientes etapas:

• análisis de señal pulsada (28) que requiere analizar la señal emitida en la etapa de emisión de la señal pulsada (27), y obtener información sobre la potencia emitida por las antenas (11, 12, 13),

• cálculo de la señal adaptada (29), que sintetiza una nueva señal adaptada, procedente de la etapa de análisis de señal pulsada (28) y calcula y ajusta las ganancias de los medios de amplificación en emisión (6), en base a la inclinación del aparato de búsqueda (1), y a la información adicional sobre la potencia emitida de la señal realimentada proporcionada por la etapa análisis de señal pulsada (28), de cara a considerar las desviaciones por efectos de acoplamiento entre las antenas,

• emisión de señal pulsada adaptada (30) que lleva a cabo la transmisión de dicha señal pulsada adaptada, corregida de desviaciones por efectos de acoplamiento, para adaptar la emisión al nivel de aproximación establecido a priori, siendo repetido de nuevo toda la secuencia desde la etapa de la obtención de la inclinación (25), y repitiendo el proceso durante el modo emisión.

Patentes similares o relacionadas:

Una antena de matriz con patrón de haz conformado para aplicaciones de sistemas de cobro de carreteras de peaje, del 29 de Julio de 2020, de RAYTHEON COMPANY: Una antena de matriz para el cobro de peaje sobre una primera zona rectangular, la antena comprendiendo: una pluralidad de elementos ; y una […]

Procedimiento de determinación de una desviación de fase en la señal transmitida por al menos uno de los elementos radiantes (ER) de una antena activa (ANT) y dispositivo asociado, del 18 de Marzo de 2020, de THALES: Procedimiento de determinación de una desviación de fase en la señal trasmitida por al menos uno de los elementos radiantes (ER) de una antena […]

Matriz de antenas de ranura larga respaldada por cavidad de perfil bajo con circuladores integrados, del 22 de Enero de 2020, de RAYTHEON COMPANY: Una matriz de elementos radiantes que comprende: una placa base que tiene una superficie que comprende una pluralidad de muescas que se […]

Disposición de selector óptico, del 25 de Diciembre de 2019, de BAE SYSTEMS PLC: Una disposición de selector óptico, que comprende: un primer conjunto de puertos ópticos, que tiene un primer número de puertos ópticos, siendo el primer número mayor […]

Antenas con una firma electrónica única, del 23 de Octubre de 2019, de TELEFONAKTIEBOLAGET L M ERICSSON (PUBL): Método de detección remota automática de un tipo de una antena , estando dicha antena configurada con un circuito de resistor-inductor-condensador, RLC, que genera […]

Calibración del sistema de antena, del 11 de Septiembre de 2019, de BAE SYSTEMS PLC: Un procedimiento para calibrar un sistema de antena giratoria que incluye un elemento de antena o elementos de antena conectados a una unidad receptora de señal […]

Transceptor del sistema de telecomunicaciones de múltiples antenas, del 4 de Septiembre de 2019, de Bittium Wireless Oy: Un transceptor de un sistema de telecomunicaciones con múltiples antenas, caracterizado por que el transceptor comprende: una pluralidad de elementos de antena […]

Radar secundario con supresión de lóbulos secundarios así como método para el funcionamiento del mismo, del 26 de Junio de 2019, de HENSOLDT Sensors GmbH: Radar secundario con supresión de lóbulos secundarios para evitar una representación de objetivos falsa, que comprende: - un primer grupo de elementos radiantes, […]