Módulo transceptor de sónar y procedimiento para su funcionamiento.

Módulo transceptor de sónar para un sistema de sónar de banda o un sistema acústico aéreo,

que comprende: por lo menos un transmisor (102a) adaptado para acoplarse a un elemento acústico de transmisión respectivo (62a) de una matriz de sónar de transmisión (62);

al menos un receptor (124a) adaptado para acoplarse a un elemento acústico de recepción (62a) respectivo de una matriz de sónar de recepción (62); y

un procesador de entrada/salida (166) acoplado al transmisor (102a) y al receptor (124a), en el que el procesador de entrada/salida está adaptado para recibir una señal de control común de transmisión/recepción (168) que incluye una señal de control de transmisión y una señal de control de recepción, en el que el transmisor (102a) está también adaptado para recibir la señal de control de transmisión (122) de acuerdo con la señal de control común de transmisión/recepción (168), en el que el receptor (124a) está también adaptado para recibir la señal de control de recepción (122) de acuerdo con la señal de control común de transmisión/recepción (168), y en el que el receptor (124a) está también adaptado para transmitir muestras de tiempo (164a) representativas de una señal acústica recibida por el elemento acústico de recepción a través del procesador de entrada/salida (166), caracterizado por que hay una pluralidad de los transmisores (102a-102d) y una pluralidad de los receptores (124a-124d) acoplados al procesador de entrada/salida (166), y en que la señal de control común de transmisión/recepción incluye información de sincronización configurada para sincronizar en el tiempo la pluralidad de transmisores entre sí para contribuir a un patrón de haces acústicos de transmisión electrónicamente dirigidos y configurada para sincronizar en el tiempo la pluralidad de receptores entre sí para contribuir a un patrón de haces acústicos de recepción electrónicamente dirigidos.

Módulo transceptor de sónar y procedimiento para su funcionamiento Esta invención se refiere a un módulo transceptor de sónar, que comprende al menos un transmisor adaptado para acoplarse a un elemento acústico de transmisión respectivo de una matriz de sónar de transmisión, por lo menos un receptor adaptado para acoplarse a un respectivo elemento acústico de recepción de una matriz de sónar de recepción, y un procesador de entrada/salida acoplado al transmisor y al receptor, en el que el procesador de entrada/salida está adaptado para recibir una transmisión/recepción común de la señal de control, que incluye una señal de control de transmisión y una señal de control de recepción, en el que el transmisor también está adaptado para recibir la señal de control de transmisión de acuerdo con la señal de control común de transmisión/recepción, en el que el receptor también está adaptado para recibir la señal de control de recepción de acuerdo con la señal de control de transmisión/recepción común, y en el que el receptor también está adaptado para transmitir muestras de tiempo representativas de una señal acústica recibida por el elemento acústico de recepción a través de la entrada/salida del procesador.

Los sistemas de sónar que transmiten y reciben sonido con una matriz de sónar son bien conocidos en la técnica. La matriz de sónar puede incluir uno o más elementos acústicos dispuestos en un patrón preseleccionado, por ejemplo, un cilindro, un plano, una esfera, y/o una línea.

El sistema de sónar tiene las funciones de transmisión y las funciones de recepción. Las funciones de transmisión incluyen, pero no se limitan a, transmitir la formación de haces. Las funciones de recepción incluyen, pero no se limitan a, recibir la formación de haz, la detección de objetivos, la localización de objetivos, el seguimiento de los objetivos, la visualización de los objetivos, y el procesamiento de la solución de control del fuego, que puede dirigir un arma hacia el objetivo basado en la localización y el seguimiento del objetivo.

Con las matrices de sónar dispuestas tal como se ha descrito anteriormente, son conocidas técnicas de formación de haces de transmisión y recepción, que pueden formar haces de transmisión asociados con el sonido transmitido, y que también pueden formar haces de recepción asociados con el sonido recibido. En general, los haces de transmisión y de recepción no han de ser de idéntica forma. Además, los haces de transmisión y de recepción no necesitan tener las mismas formas diferentes frecuencias de sonido de transmisión y recepción, incluso con la misma matriz de sónar.

Es conocido la transmisión y la recepción de haces, formados con una matriz lineal de elementos acústicos, que son simétricos alrededor del eje de la matriz lineal, y por lo tanto, la formación de haces puede generar haces restringidos en una sola dimensión (por ejemplo, haces conformados toroidales) . También se sabe que la transmisión y la recepción de haces formados con una disposición plana de elementos acústicos (por ejemplo, una disposición de anillo) , o con una disposición tridimensional de elementos acústicos (por ejemplo, una disposición cilíndrica) , se forma en dos dimensiones (por ejemplo, un haz conformado como un reflector) .

Las técnicas conocidas de formación de haces incluyen formación de haces con retardo de tiempo y formación de haces con cambio de fase. Con la formación de haces con retardo de tiempo, para la transmisión de la función de formación de haces, los retrasos de tiempo relativos se aplican para transmitir señales, que se envían a los elementos acústicos seleccionados de la matriz de sónar utilizados para la transmisión de sonido. Para la función 45 de formación de haces de recepción, los retrasos de tiempo relativos se aplican para recibir señales, cuyas señales son generadas por elementos acústicos seleccionados de la matriz de sónar utilizada para la recepción de sonido, que entonces se añaden juntos. Los retardos de tiempo relativos utilizados en las funciones de transmisión y de recepción no necesitan ser iguales. Además, los elementos acústicos seleccionados para transmitir el sonido no necesitan ser los mismos elementos acústicos seleccionados para recibir el sonido. Además, la matriz de sónar 50 seleccionada para transmitir el sonido no necesita estar en la misma matriz de sónar que la matriz de sónar seleccionada para recibir el sonido.

Los retrasos de tiempo relativos controlan la dirección de los haces de transmisión o recepción. Por lo tanto, al seleccionar los retardos de tiempo relativos, los haces de transmisión o recepción, por ejemplo, el haz en forma de 55 reflector mencionado, puede ser dirigido en dos dimensiones mientras que mantiene en general su forma de reflector.

Las funciones de transmisión de un sistema de sónar se caracterizan por una variedad de características de rendimiento, incluyendo pero no limitado a, un nivel de sonido generado fuera de un haz de transmisión deseado 60 (es decir, un nivel de lóbulo lateral del patrón de haz de transmisión) , una precisión con la que el haz de transmisión puede ser apuntado en una dirección deseada, y una potencia de salida deseada del haz de transmisión. Las funciones de recepción de un sistema de sónar también se caracterizan por una variedad de características de rendimiento, incluyendo pero no limitado a, un suelo de ruido de recepción, un nivel de sonido recibido fuera de un haz de recepción deseado (es decir, un nivel de lóbulo lateral de patrón de haz de recepción) , una precisión con la que el haz de recepción puede apuntar en una dirección deseada, una capacidad de detección de objetivos, una precisión de localización del objetivo, y una precisión de seguimiento del objetivo.

Los sistemas convencionales de sónar a bordo utilizados por los militares generalmente incluyen una pluralidad de pistas de equipo, un grupo de las cuales proporciona las anteriormente descritas funciones de transmisión (incluyendo la formación de haces de transmisión) y otro grupo de las cuales proporciona las anteriormente descritas funciones de recepción (incluyendo la formación de haces de recepción) . En los sistemas convencionales de sónar, las funciones de transmisión y de recepción se han mantenido físicamente separadas por una variedad de razones. Una de las razones para la separación de las funciones de transmisión y de recepción es una percepción de que las funciones de transmisión podrían generar diafonía en las funciones de recepción, resultando en un rendimiento degradado de las funciones de recepción (es decir, un suelo de ruido de recepción degradado) . Otra razón es la potencia, en la que algunas de las funciones de transmisión requieren más potencia que las funciones de recepción, y por lo tanto, la distribución de potencia que se percibe como más fácil si las funciones de transmisión y de recepción están físicamente separadas. Además, la estructura de control y las señales de control de sistemas de sónar convencionales son diferentes para funciones de transmisión y de recepción, resultando en una tendencia a separar las funciones de transmisión y de recepción. Además, las disciplinas de ingeniería y las personas asociadas que diseñan circuitos electrónicos para la función de transmisión y para la función de recepción de un sistema de sónar convencional tienden a ser diferentes.

La separación física antes descrita de las funciones de transmisión y de recepción de un sistema convencional de sónar resulta en un gran número de cables y armarios. Notablemente, cables separados de control se utilizan para las funciones de transmisión y para las funciones de recepción.

El documento WO 00/30540 describe un sistema ultrasónico de diagnóstico mediante formación de imágenes que tiene una sonda inalámbrica que contiene una matriz de transductores ultrasónicos que transmite señales ultrasónicas de formación de imágenes mediante de un transceptor UHF a un sistema de formación de imágenes que tiene también un transceptor de UHF. Los datos de control desde el sistema de formación de imágenes son transmitidos a través del enlace de UHF a un microcontrolador que controla el funcionamiento de los cabezales de exploración y la transmisión de los datos desde la matriz al sistema de formación de imágenes.

El documento US 5557584 describe un sistema de sónar submarino con una matriz de transductores de sónar en una plataforma submarina acoplada a través de un cable a un control de proceso en tierra y a una pantalla... [Seguir leyendo]

1. Módulo transceptor de sónar para un sistema de sónar de banda o un sistema acústico aéreo, que comprende:

por lo menos un transmisor (102a) adaptado para acoplarse a un elemento acústico de transmisión respectivo (62a) de una matriz de sónar de transmisión (62) ; al menos un receptor (124a) adaptado para acoplarse a un elemento acústico de recepción (62a) respectivo de una matriz de sónar de recepción (62) ; y un procesador de entrada/salida (166) acoplado al transmisor (102a) y al receptor (124a) , en el que el procesador de entrada/salida está adaptado para recibir una señal de control común de transmisión/recepción (168) que incluye una señal de control de transmisión y una señal de control de recepción, en el que el transmisor (102a) está también adaptado para recibir la señal de control de transmisión (122) de acuerdo con la señal de control común de transmisión/recepción (168) , en el que el receptor (124a) está también adaptado para recibir la señal de control de recepción (122) de acuerdo con la señal de control común de transmisión/recepción (168) , y en el que el receptor (124a) está también adaptado para transmitir muestras de tiempo (164a) representativas de una señal acústica recibida por el elemento acústico de recepción a través del procesador de entrada/salida (166) , caracterizado por que hay una pluralidad de los transmisores (102a-102d) y una pluralidad de los receptores (124a-124d) acoplados al procesador de entrada/salida (166) , y en que la señal de control común de transmisión/recepción incluye información de sincronización configurada para sincronizar en el tiempo la pluralidad de transmisores entre sí para contribuir a un patrón de haces acústicos de transmisión electrónicamente dirigidos y configurada para sincronizar en el tiempo la pluralidad de receptores entre sí para contribuir a un patrón de haces acústicos de recepción electrónicamente dirigidos.

2. Módulo transceptor de sónar según la reivindicación 1, caracterizado por que las matrices de sónar de transmisión y recepción son la misma matriz de sónar.

3. Módulo transceptor de sónar según la reivindicación 1, caracterizado por que los elementos acústicos de transmisión y recepción son el mismo elemento acústico. 30

4. Módulo transceptor de sónar según la reivindicación 1, caracterizado por que la señal de control común de transmisión/recepción incluye una característica de una forma de onda de transmisión.

5. Módulo transceptor de sónar según la reivindicación 4, caracterizado por que la característica de la forma de 35 onda de transmisión incluye una característica de modulación de la forma de onda de transmisión.

6. Módulo transceptor de sónar según la reivindicación 1, caracterizado por que la pluralidad de transmisores y la pluralidad de receptores están dispuestos en un conjunto de placa de circuito común.

7. Módulo transceptor de sónar según la reivindicación 1, caracterizado por que cada transmisor incluye:

una memoria de forma de onda (106) que tiene un nodo de entrada y un nodo de salida, en el que la memoria de forma de onda está adaptada para recibir una característica de una forma de onda de transmisión en el nodo de entrada, adaptada para almacenar la característica, y adaptado para 45 proporcionar la característica en el nodo de salida en respuesta a la señal de control común de transmisión/recepción; y un sintetizador de forma de onda (104) acoplado a la memoria de forma de onda y que tiene un nodo de entrada y un nodo de salida, en el que el sintetizador de forma de onda está adaptado para recibir la característica de la forma de onda de transmisión en el nodo de entrada y para generar la forma de onda de 50 transmisión en el nodo de salida de acuerdo con la característica recibida en el nodo de entrada en respuesta a la señal de control común de transmisión/recepción.

8. Módulo transceptor de sónar según la reivindicación 7, caracterizado por que cada transmisor incluye:

55 un procesador de retardo (108) acoplado al sintetizador de forma de onda (104) y que tiene un nodo de entrada y un nodo de salida, en el que el procesador de retardo está adaptado para recibir una señal representativa de una forma de onda de transmisión en el nodo de entrada y para generar una señal representativa de una versión retardada de la forma de onda de transmisión en el nodo de salida en respuesta a la señal de control común de transmisión/recepción;

60 un procesador de escala de amplitud (110) acoplado al procesador de retardo (108) y que tiene un nodo de entrada y un nodo de salida, en el que el procesador de escala de amplitud está adaptado para recibir la versión retardada de la señal representativa de una forma de onda de transmisión en el nodo de entrada y para generar una versión escalada de amplitud de la señal representativa de una forma de onda de transmisión en el nodo de salida en respuesta a la señal de control común de transmisión/recepción, y una referencia de temporización (116) adaptada para influir en una temporización de la forma de onda de transmisión en respuesta a la señal de control común de transmisión/recepción.

9. Módulo transceptor de sónar según la reivindicación 1, caracterizado por que cada receptor incluye:

un procesador de formato de datos (146) que tiene un nodo de entrada y un nodo de salida, en el que el procesador de formato de datos está adaptado para recibir datos representativos de una señal de recepción en el nodo de entrada, para convertir los datos en un formato de datos seleccionado, y proporcionar los datos que tienen el formato de datos seleccionado en el nodo de salida en respuesta a la señal de control común de transmisión/recepción, un procesador de asignación de intervalo de tiempo (148) acoplado al procesador de formato de datos (146) y que tiene un nodo de entrada y un nodo de salida, en el que el procesador de intervalo de tiempo está

adaptado para recibir los datos que tengan el formato seleccionado en el nodo de entrada y para proporcionar los datos en un intervalo de tiempo seleccionado en respuesta a la señal de control común de transmisión/recepción, y una referencia de temporización (158) adaptada para sincronizar una característica del receptor en respuesta a la señal de control común de transmisión/recepción.

10. Módulo transceptor de sónar según la reivindicación 9, caracterizado por que la característica del receptor es por lo menos una de una ganancia del receptor o el intervalo de tiempo seleccionado de los datos.

11. Módulo transceptor de sónar según la reivindicación 1, caracterizado por que cada transmisor incluye al

menos uno de un transformador o una inductancia adaptada para sintonizar con uno o más elementos de la matriz respectivos.

12. Módulo transceptor de sónar según la reivindicación 1, caracterizado por que cada transmisor incluye al menos dos transformadores dispuestos en posiciones relativas y una orientación relativa para reducir la diafonía 30 entre los al menos dos transformadores.

13. Módulo transceptor de sónar según la reivindicación 1, caracterizado por que cada receptor incluye un generador de datos de objetivo de prueba (154) adaptado para generar una señal de prueba digital en respuesta a la señal de control común de transmisión/recepción.

14. Módulo transceptor de sónar según la reivindicación 1, caracterizado por que cada receptor incluye un generador de señal de prueba adaptado para generar una señal de prueba analógica en respuesta a la señal de control común de transmisión/recepción.

15. Módulo transceptor de sónar según la reivindicación 1, caracterizado por que el módulo transceptor también comprende una pluralidad de memorias de calibración (170, 172) adaptadas para mantener al menos uno de los valores de calibración de recepción asociados con la ganancia de unos valores de calibración de recepción o transmisión respectivo asociados con una magnitud de una señal de salida de un transmisor respectivo.

45 16. Sistema de sónar, que comprende al menos un módulo transceptor de sónar (76a) según cualquier reivindicación anterior, un interfaz de telemetría (52) acoplada al módulo transceptor (76a) , y un medio de telemetría (54) que tiene un primer extremo acoplado a la interfaz de telemetría (52) y que tiene un segundo extremo adaptado para recibir la señal de control común de transmisión/recepción.

50 17. Sistema de sónar según la reivindicación 16, caracterizado por que la interfaz de telemetría (52) incluye una interfaz de fibra óptica de telemetría y el medio de telemetría (54) incluye un medio de fibra óptica de telemetría.

18. Sistema de sónar según la reivindicación 16, caracterizado por que la interfaz de telemetría incluye una interfaz de telemetría inalámbrica y el medio de telemetría incluye un medio de telemetría inalámbrica. 55

19. Sistema de sónar según la reivindicación 16, caracterizado por:

una segunda interfaz de telemetría (80a) acoplada al segundo extremo del medio de telemetría (54) , acoplando la segunda interfaz de telemetría (80a) el medio de telemetría (54) al o a cada procesador de 60 entrada/salida (166) .

20. Procedimiento de operación de un módulo transceptor de sónar para un sistema de sónar de banda o un sistema acústico aéreo, que comprende una pluralidad de transmisores (102a-102d) y una pluralidad de receptores (124a-124d) acoplados a un procesador de entrada/salida (166) , estando cada transmisor adaptado para acoplarse a un elemento acústico de transmisión respectivo de una matriz de sónar (62) , y estando cada receptor adaptado para acoplarse a un respectivo elemento acústico de recepción de una matriz de sónar de recepción (62) , comprendiendo el procedimiento las etapas de:

recibir en el procesador de entrada/salida (166) un señal de control común de transmisión/recepción (168) que incluye una señal de control de transmisión, una señal de recepción de control, e información de sincronización;

recibir en cada transmisor la señal de control de transmisión (122) de acuerdo con el señal de control común de transmisión/recepción (168) ; recibir en cada receptor la señal de control de recepción (122) de acuerdo con el señal de control común de transmisión/recepción (168) ; transmitir a través del procesador de entrada/salida (166) las muestras de tiempo representativas de una señal acústica respectiva recibida por cada elemento acústico de recepción; y aplicar la información de sincronización de la señal de control común de transmisión/recepción (168) para sincronizar en el tiempo la pluralidad de transmisores (102a-102d) entre sí para contribuir a un patrón de haces acústicos de transmisión dirigidos electrónicamente, y sincronizar en el tiempo la pluralidad de receptores (124a-124d) entre sí para contribuir a un patrón de haces acústicos de recepción dirigidos electrónicamente.