SONAR

 SOund NAvigation and Ranging (SONAR)
Origen, principio de funcionamiento y aplicaciones.

Facultad de Ingeniería y Arquitectura
Departamento de Electrónica e Informática
Procesamiento Digital de Señales

Estudiantes:
Carlos Mario Avilés Gamero.
Julio Alfredo Mendoza Pérez.
Sergio Alexander Sunley Pocasangre.


Abstracto—S
Palabras clave—C
I. Origen e historia
Durante la época de la primeraguerra mundial se tornó necesario el desarrollo de una tecnología que permitiera la localización de objetos en el océano, y que a la vez resultara de utilidad para detectar, eludir o inutilizar una posible amenaza submarina [1]. Fue así como se comenzó a desarrollar tecnología de localización basada en la propagación de una onda sonora.

Los primeros sistemas basados en sonido para la detección decuerpos y naves fueron sistemas activos, los cuales fueron desarrollados principalmente por los ingleses y franceses

A finales de la primera guerra mundial se consiguieron avances en este campo. No obstante al término de ésta, la investigación quedó relegada a un segundo plano y no fue hasta la época de la segunda guerra mundial que se retomó dicha investigación.

Durante la segunda guerramundial, los ingleses comenzaron a desarrollar a fondo esta tecnología, dado que los submarinos alemanes representaban una gran amenaza durante los combates y era necesario detectarlos con anticipación para formular sus tácticas.

También, en este periodo se acuñó el término de Sonar (SOund NAvigation and Ranging). El cual, en la actualidad se define como un método o equipo que se utiliza paradeterminar la localización, presencia o naturaleza de los objetos en el océano, mediante la utilización de una onda sonora que viaja a través del agua. [2]

Posteriormente, la tecnología del sonar fue transferida por parte de los ingleses a los estados unidos, donde la investigación se amplió y comenzaron a desarrollarse nuevas aplicaciones, entre ellas la detección de minas, batimetría,ecolocalización, entre otras.

II. Principio de funcionamiento del sonar.
El sonar utiliza ondas acústicas para la propagación submarina en lugar de ondas electromagnéticas debido a que el agua marina es un excelente conductor de electricidad, lo que implica una disipación rápida de energía eléctrica en calor. Así, a una misma frecuencia de onda, sea acústica o sea electromagnética, hay mayor atenuación cuandose utilizan ondas electromagnéticas. [1]

La detección de la presencia, ubicación o naturaleza de los objetos en el mar está determinada por la detección de una señal. En un sonar submarino deben considerarse varios aspectos relacionados a las señales y ruido submarinos, a saber: el sistema sonar mismo, el medio de propagación, la superficie marina, el fondo marino, contramedidas (comoeco-repetidores), reflectores/radiadores (se refiere a los objetivos) y objetivos falsos (rocas y vida marina). Estas consideraciones se ilustran en la figura 1.


Figura 1. Aspectos relacionados a señales y ruido submarinos en un sonar. [2]
III. La ecuación del sonar. Sonar pasivo y activo.

La ecuación que rige el sonar se llama ecuación del sonar y esta representa el grado de confianza de nuestrahabilidad para determinar si una señal está presente o no. Los detalles de esta ecuación son derivados utilizando conocimientos de física, de procesamiento digital de señales y de la teoría estadística de decisiones.

La ecuación del sonar, en su forma más simple, puede escribirse como:


(1)

Al cociente anterior se le llama SNR (signal to noise ratio). La notación indica que el cociente puede sermayor o menor que el umbral de decisión. En el caso que el SNR sea mayor que el umbral de decisión, entonces se dice que hay una señal presente. La ecuación del sonar puede escribirse en decibeles como:


(2)

En donde SL significa Source Level o nivel de la fuente, NL significa Noise Level o nivel de ruido y DT significa Decision Threshold o umbral de decisión.

Existen dos tipos de sonar: el...