Implementation and testing of a SONAR echo cancellation system - González del Tánago Landín, José Luis; Rodríguez Molares, Alfonso (advisor) (Centro Universitario de la Defensa de Marín, 2021)
El objetivo de este trabajo de fin de grado es el diseño, implementación y estudio de viabilidad de un sistema de cancelación de pulsos SONAR basándose en la interferencia destructiva de las ondas. A lo largo de la historia, y más recientemente, se han desarrollado multitud de sistemas y procedimientos para confundir o destruir una amenaza submarina. Generalmente los medios para evitar ser detectados por un SONAR activo son muy pobres, salvo aquellos dirigidos a los SONAR activos de los torpedos, para los cuales encontramos diferentes contramedidas pensadas para seducir, confundir o destruir dicha amenaza. Sin embargo, el submarino y el torpedo siguen siendo el mayor de las preocupaciones para cualquier barco de superficie. Con el fin de minimizar esta amenaza nace este proyecto, que basándose en la teoría de la interferencia destructiva de las ondas podría reducir muy notablemente la probabilidad de ser detectado. A día de hoy existen algunos artículos sobre esta idea, pero que se sepa hasta la fecha, no existe ninguna unidad militar que tenga un sistema similar en funcionamiento. Antes de comenzar el diseño tenemos que estudiar las ecuaciones matemáticas de las ondas y de la propagación acústica (ecuación SONAR) para comprender previamente el comportamiento del sonido en el agua y obtener unas expectativas previas además de tener una forma práctica de analizar los resultados de los experimentos. Una vez realizado el estudio teórico comenzamos con la planificación de los experimentos, los cuales empezaron teniendo lugar en el aire, con dos altavoces y un micrófono (transmisores y receptor). Debido a la falta de medios y tiempo no hemos podido realizar los experimentos de forma similar a la realidad, es decir, un transmisor muy potente actuando como un SONAR activo cuyo eco se refleja en el blanco donde se encontraría nuestro sistema de cancelación de sonido. Por ello hemos realizado los experimentos utilizando un altavoz que simula la reflexión del pulso y otro que simula la transmisión del sistema a estudiar. Una vez realizados los experimentos en el aire con resultados que cumplían con las expectativas, llevamos nuestro proyecto al agua utilizando dos transductores en sustitución de los altavoces y un hidrófono en sustitución del micrófono. Estos experimentos se llevaron a cabo en la piscina y en la dársena de la Escuela Naval Militar, y por último desde la isla de Tambo hasta el muelle de Torpedos, desde dónde experimentamos tanto con pulsos de onda continua como modulados en frecuencia (que es, a fin de cuentas, como funcionan los SONAR activos). Los resultados en el agua fueron también satisfactorios a pesar de las dificultades que presentaba cada emplazamiento: la reverberación en la piscina; el ruido de las embarcaciones que dificultan las mediciones y nos obligan a utilizar frecuencias más altas (y más difíciles de cancelar) tanto en la dársena como en la ría de Pontevedra; y por último la gran distancia entre Torpedos y la isla de Tambo que es difícil de salvar por la reducida potencia de nuestro equipo transmisor. Analizando los resultados de las diferentes pruebas llegamos a la conclusión de que el sistema no sólo es viable, sino que también reduciría notablemente el alcance de un SONAR activo, el cual es, al fin y al cabo, la finalidad del sistema. Por otro lado, creemos que la idea de aprovechar la interferencia destructiva de las ondas se puede aplicar también para reducir la firma acústica de un barco, lo cual significaría un avance de gran calibre dado que los submarinos generalmente funcionan con el SONAR pasivo para evitar ser detectados
Keywords: SONAR perturbation, echo cancellation, stealth technology