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Localización acústica subacuática de mamíferos y vehículos marinos

Fuente(s): 
IMDEA Networks Institute

Investigadores de IMDEA Networks (España) en colaboración con la Universidad de Haifa (Israel) han desarrollado un sistema acústico subacuático para la localización de mamíferos marinos, vehículos submarinos y otras fuentes de sonido en los océanos, utilizando como receptor un único hidrófono (básicamente un micrófono submarino).


Comprender los océanos, que cubren dos tercios de la superficie de la Tierra y contienen información sobre el clima, la historia de nuestro planeta y recursos energéticos y formas de vida aún por explorar, es esencial para el futuro de nuestro planeta. La transmisión acústica e inalámbrica de información a través de los océanos es una de las tecnologías que facilitan el desarrollo de futuros sistemas de observación oceánica, un paso importante hacia una mejor percepción de tantas cuestiones cruciales sobre las que los océanos parecen tener la clave.

Este novedoso esfuerzo de investigación colaborativa se ha centrado en un aspecto de la transmisión de información bajo el agua: un sistema más simple, más eficiente y menos costoso para la localización de fuentes de sonido originadas en los océanos. En la actualidad, el coste de cubrir un área amplia del océano con múltiples receptores para localizar mamíferos marinos o vehículos submarinos en función de las señales acústicas que producen es excesivamente alto. Por lo tanto, este equipo internacional de investigadores se ha puesto como objetivo resolver el problema de cómo estimar la trayectoria de una fuente sumergida que emite señales acústicas sin emplear ningún nodo de anclaje o una matriz receptora.

Elizaveta Dubrovinskaya durante un experimento en un bote cerca de la coste del norte de Israel., Recogió datos con un sistema de comunicación acústica que emplea un ordenador “robusto”, especialmente diseñado para operar en ambientes y condiciones difíciles.

Puesto que los algoritmos de localización convencionales, como los utilizados en los sistemas similares al GPS, no pueden trasladarse directamente a un escenario subacuático, en este sistema innovador la localización se realiza gracias a la incorporación de información adicional sobre el entorno que rodea al hidrófono receptor.

En particular, el sistema se basa en la información sobre la variación de la topografía submarina, de las profundidades y formas del terreno subacuático, conocido en términos técnicos como "batimetría". Estas variaciones, que se registran a lo largo de diferentes direcciones desde el receptor, inducen cambios en la propagación de la señal, y estos cambios son modelados y utilizados para discriminar la ubicación de la fuente de la señal. El resultado, una vez que ha sido eliminado de los cálculos el "ruido" residual, ofrece una estimación aproximada de la trayectoria de la fuente de sonido que esté siendo evaluada.

Los científicos responsables de este trabajo consideran que las estimaciones de ubicación obtenidas con este sistema contendrán errores mínimos, siempre que el receptor tenga información ambiental suficientemente precisa y actualizada. La simplicidad de la implementación y el despliegue del innovador sistema de localización subacuática que han diseñado, hace que incluso sea posible que aplicaciones con limitaciones de tamaño, potencia y costes de implementación logren la localización.

Recogida experimental de datos a través de un sistema de comunicación acústica en un bote cerca de la costa del norte de Israel. La boya en la imagen pertenece al proyecto THEMO.

Esta investigación, publicada en inglés bajo el título ‘Anchorless Underwater Acoustic Localization’ (localización acústica bajo el agua sin anclajes), recibió recientemente el premio a la mejor publicación en el 14° congreso del IEEE sobre posicionamiento, navegación y comunicaciones (WPNC 2017), que tuvo lugar en Bremen (Alemania) a fines de octubre pasado.

Los investigadores de IMDEA Networks autores de este estudio son el Dr. Paolo Casari, profesor asistente de investigación, y Elizaveta Dubrovinskaya, estudiante de doctorado bajo su supervisión. El Dr. Roee Diamant, el tercer autor, es jefe del Laboratorio de Acústica y Navegación Submarina (ANL, en inglés) de la Facultad de Ciencias Marinas Leon H. Charney de la Universidad de Haifa.

De izquierda a derecha: Dr. Benoît Denis, co-director del congreso WPNC 2017, presenta el premio ‘Best Paper Award’ a Dr. Roee Diamant y Elizaveta Dubrovinskaya.

 

Referencias bibliográficas: 

Elizaveta Dubrovinskaya, Roee Diamant, Paolo Casari (octubre 2017)
Anchorless Underwater Acoustic Localization [PDF Download PDF in new window]
En: IEEE 14th Workshop on Positioning, Navigation and Communications (WPNC 2017), 25-26 Octubre 2017, Bremen, Alemania [Premio a la mejor publicación]