Procedimiento para la detección de cuerpos móviles bajo el agua, transportados por el aire.

Procedimiento para la detección de cuerpos móviles bajo el agua,

transportados por el aire, que tras recorrer una trayectoria aérea y/o de caída en el aire, se sumergen en el agua, en especial de torpedos ligeros, en el que las señales recibidas de un receptor (10) electroacústico empleado para la vigilancia de su entorno en el agua, se someten a un procesamiento de señales dispuesto para la detección de un ruido de chapoteo (splash) producido, por la inmersión del cuerpo móvil bajo el agua, caracterizado porque en el procesamiento de señales se emplean medios del análisis wavelet discreto.

Procedimiento para la detección de cuerpos móviles bajo el agua, transportados por el aire La invención se refiere a un procedimiento para la detección de cuerpos móviles bajo el agua, transportados por el aire, que tras recorrer una trayectoria aérea y/o de caída en el aire, se sumergen en el agua, en especial de torpedos ligeros del género definido en el preámbulo de la reivindicación 1.

La amenaza de los barcos, en especial de los submarinos, por torpedos, todavía sigue siendo un problema grave en la conducción de la guerra en el mar. Bien es cierto que se han desarrollado distintas medidas eficientes, como el despliegue de fuentes de parásitos y señuelos para la desviación de un torpedo que llega, o el contrafuego de torpedos antitorpedo, sin embargo su empleo prometedor presupone un reconocimiento precoz de un torpedo que llega, para poder desplegar a tiempo en el agua, los medios defensivos.

En un procedimiento conocido para la defensa contra un torpedo que llega (documento DE 199 35 436 A1) se registra un torpedo en curso hacia el blanco, por un sonar activo instalado a bordo, mediante localización omnidireccional. El sonar activo está aquí en condiciones de cubrir el entorno del barco todo alrededor menos un hueco a popa que se genera a causa de oscurecimientos por las superestructuras del barco, como la torreta de un submarino. Para cerrar el hueco a popa, por el barco expuesto a la amenaza del torpedo se arrastra un llamado sonar de arrastre o towed array con el que se puede localizar pasivamente un torpedo que se aproxime en la zona de popa del barco. La localización se lleva a cabo en la forma conocida, mediante recepción selectiva direccional del ruido del torpedo, y determinación de un máximo de amplitud o potencia en la señal recibida del sonar de arrastre.

Puesto que en medida creciente, los datos de puntería para el ataque de un torpedo, se obtienen pasivamente en la gama de sonidos de baja frecuencia y, por otra parte, se han hecho más rápidos y silenciosos, con frecuencia el blanco reconoce un torpedo que llega más bien tarde, cuando ya se ha aproximado a aquel hasta unos pocos cientos de metros, de manera que al blanco le queda un tiempo extremadamente corto para la adopción de medidas de defensa. En especial, los torpedos ligeros son lanzados hacia las localizaciones del blanco, en la proximidad inmediata del blanco, mediante helicópteros o aviones, o se disparan a la zona próxima al blanco, desde un barco que conduce estos torpedos. Con los medios convencionales descritos, tales torpedos no se pueden reconocer hasta que después de su inmersión en el agua cuando se activa su equipo propulsor, o en los casos en los que están equipados con un sonar activo para la localización del blanco, el sonar activo emite los primeros impulsos sonoros. Pero entonces la distancia entre el torpedo que se mueve rápidamente y el barco atacado, es tan corta que no queda tiempo suficiente para un empleo efectivo de los medios de defensa, en especial del disparo eficaz de un torpedo antitorpedo.

En un procedimiento conocido para la defensa contra un torpedo (AUSTIN Joseph: "Torpedos modernos y contramedidas", tomo 3 (4) , 17 de enero de 2011 (2001-01-17) , páginas 1 - 10, XP 0624753770) , un submarino sumergido detecta mediante un sonar pasivo, un ruido de chapoteo (splash) en su entorno, que se produce al sumergirse en el agua un torpedo ligero disparado desde una plataforma aérea, como un helicóptero, en la proximidad del submarino. Sobre la forma y manera de la detección de este ruido de chapoteo en la señal recibida del sonar pasivo, no se describe nada.

En un procedimiento conocido para la detección de un ruido pasajero, llamado transitorio, debajo del agua en presencia de un ruido de fondo (documento EP 0 535 570 A) , los datos acústicos recibidos de una disposición sensorial pasiva a lo largo del tiempo, se subdividen en segmentos temporales, llamados ventanas. Para cada segmento temporal se calcula una función de correlación de breve duración y, mediante la formación del valor medio de todas las funciones de correlación de breve duración, se valora el ruido de fondo. El valor medio se resta de la función de correlación, y se determina la covarianza promedia del resto que queda. Al recibir nuevos datos acústicos, se miden las variaciones de la covarianza. Se concluye la presencia de un suceso transitorio cuando la covarianza supera un valor umbral predeterminado.

Un conocido sistema de seguridad para una piscina (documento US 5, 563, 580 A) presenta un llamado detector de chapoteo que detecta vibraciones en el agua y dispara una alarma.

En una conocida investigación experimental en un tanque de agua (Shi Sheng-Guo y otros: "Investigación experimental del sonido de chapoteo de la entrada en el agua de un cuerpo a baja velocidad", Database accession nº E2005149025592; & Harbin Gongcheng Daxue Xuebao; Harbin Gongcheng Dacue Cuebao/Journal of Harbin Engineering University, diciembre 2004, tomo 26, Nº suppl. Diciembre 2004 (2004-12) ; páginas 99 - 102) , se mide el ruido acústico que se genera al caer un cuerpo en el agua, mediante un hidrófono de compresión y un hidrófono vectorial. Se realiza un análisis básico para reconocer las relaciones entre la intensidad del choque y el ángulo de entrada, así como la característica del espectro del choque y de los impulsos producidos del ruido. El experimento sirve para comprender las características del ruido de chapoteo (splashing sound) que se genera en el agua durante la inmersión de un torpedo.

Un conocido sistema de alarma de una piscina (documento US 4, 604, 610 A) tiene un hidrófono dispuesto en la superficie del agua, y un sensor inamovible unido con el hidrófono, que mide movimientos ondulatorios verticales del agua que afectan al hidrófono. El hidrófono está unido con un amplificador previo y con un detector de picos. Si la señal de salida del detector de picos sobrepasa un valor umbral, se produce una alarma que hay que achacar, o bien a un alto nivel de una señal de audio que afecta al hidrófono, o bien a una turbulencia en el agua en la piscina.

En un procedimiento conocido para la detección de un vehículo propulsado por hélices (documento DE 42 20 429 A1) , con el procedimiento DEMON se determinan las frecuencias y sus armónicos de las líneas espectrales de la curva envolvente de un ruido recibido, demodulado, de frecuencia limitada. Para obtener también en caso de malas condiciones de utilización / perturbadoras, una información sobre la credibilidad del resultado, se utilizan lógicas borrosas. El procedimiento se emplea para la detección de barcos, submarinos y helicópteros.

Un conocido submarino (documento DE 101 28 973 C1) presenta para el reconocimiento de torpedos de localización activa, una multitud de hidrófonos receptores omnidireccionales, así como una unidad para procesamiento de señales, para la determinación de datos del torpedo, a partir de las señales de salida de los hidrófonos. Los hidrófonos están distribuidos discrecionalmente sobre la superficie del submarino, y fijados directamente sobre el revestimiento exterior del submarino.

En un procedimiento conocido para la detección de la entrada de un objeto en el agua (documento US 5, 959, 534 A) se determina la frecuencia o la gama de frecuencias de las ondas sonoras que se producen al entrar el objeto en el agua. Luego se detectan las ondas sonoras pertenecientes a la frecuencia, y se produce una señal eléctrica que es representativa de la amplitud de las ondas sonoras. Se genera una alarma cuando la amplitud de la señal eléctrica excede un valor predeterminado en un periodo predeterminado de tiempo.

La misión de la invención se basa en indicar un procedimiento del tipo citado al comienzo que permita un reconocimiento precoz de cuerpos móviles bajo el agua, como torpedos o proyectiles submarinos con propulsión por cohetes, y por supuesto antes aún de que hayan tomado su carrera hacia el blanco.

La misión se resuelve según la invención, mediante las notas características en la reivindicación 1.

El procedimiento según la invención tiene la ventaja de reconocer el cuerpo móvil bajo el agua ya en su inmersión en el agua, de manera que no se tiene que esperar hasta que el cuerpo móvil bajo el agua emita sonido de banda ancha o de banda estrecha mediante la conexión de su accionamiento, o la activación de su propio sonar de localización. Puesto que, por ejemplo, en cada caso según el tipo de un torpedo ligero, transcurren unos 5 - 20 segundos hasta que, después de la inmersión del torpedo en el agua,... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la detección de cuerpos móviles bajo el agua, transportados por el aire, que tras recorrer una trayectoria aérea y/o de caída en el aire, se sumergen en el agua, en especial de torpedos ligeros, en el que las señales recibidas de un receptor (10) electroacústico empleado para la vigilancia de su entorno en el agua, se someten a un procesamiento de señales dispuesto para la detección de un ruido de chapoteo (splash) producido, por la inmersión del cuerpo móvil bajo el agua, caracterizado porque en el procesamiento de señales se emplean medios del análisis wavelet discreto.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la señal recibida se subdivide en intervalos de tiempo, y cada intervalo de tiempo se somete en varios escalones sucesivos de transformación, a una transformación wavelet discreta, porque a partir de las transformadas wavelet obtenidas en todos los escalones de transformación, se forma una función producto en función del tiempo, y porque la función producto en función del tiempo se compara con un umbral (S) , y en caso de superarlo se reconoce la detección del ruido de chapoteo.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque en cada escalón de transformación se obtienen como transformadas wavelet, una señal temporal de aproximación que contiene informaciones globales, y una señal temporal de detalle que contiene informaciones detalladas, y porque la transformación wavelet discreta se aplica en el primer escalón de transformación, a la señal recibida y, en cada escalón subsiguiente de transformación, a la señal temporal de detalle y/o a la señal temporal de aproximación, que procede de cada escalón precedente de transformación.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque para la formación de la función producto en función del tiempo, de las transformadas wavelet se multiplican unas con otras, punto por punto, cada una de las señales temporales de detalle y/o de las señales temporales de aproximación de todos los escalones de transformación.

5. Procedimiento según alguna de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque en las sucesivas transformaciones wavelet se utiliza la misma wavelet con factor creciente de escalada.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque el factor de escalada de wavelet se duplica en cada transformación subsiguiente.

7. Procedimiento según alguna de las reivindicaciones 2 a 6, caracterizado porque para la transformación wavelet se dispone de una multitud de wavelets de muestra que están dispuestos especialmente para la detección de los ruidos de chapoteo de distintos tipos de cuerpos móviles bajo el agua, con diferentes tipos de despliegue en el agua.

8. Procedimiento según alguna de las reivindicaciones 2 a 7, caracterizado porque como wavelet se utiliza un wavelet de Daubechies de segundo orden.

9. Procedimiento según alguna de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque en la señal recibida se detecta adicionalmente un ruido de accionamiento emitido por el cuerpo móvil bajo el agua después de arrancar su equipo propulsor, y/o un impulso sonoro emitido por un sonar acústico de localización del cuerpo móvil bajo el agua, y se comprueba en cuanto a plausibilidad con el ruido detectado de chapoteo (splash) .

10. Procedimiento según alguna de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la detección del ruido de chapoteo (splash) se presenta acústica y/o visualmente, como aviso de torpedo o como preaviso de torpedo en una unidad

(20) indicadora.

11. Procedimiento según alguna de las reivindicaciones 2 a 10, caracterizado porque en el punto temporal de rebasamiento del umbral se mide e indica la hora absoluta.

12. Procedimiento según alguna de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque como receptor (10) electroacústico se utiliza un hidrófono unidireccional.

13. Procedimiento según alguna de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque como receptor (10) electroacústico se utiliza una disposición de hidrófonos con características de recepción, selectivas en dirección.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado porque el ángulo de dirección de la característica de

recepción, en cuya señal recibida, se detecta el ruido de chapoteo (splash) , se emite como orientación (8UK) del cuerpo móvil bajo el agua, y se indica en una unidad (20) indicadora.