Conjunto de sensores infrasónicos

El conjunto de sensores infrasónicos , diseñado por el Laboratorio de Investigación del Ejército de los Estados Unidos (ARL) , era un dispositivo militar que detectaba y localizaba eventos explosivos con frecuencias inaudibles a larga distancia, como artillería, misiles y helicópteros, mediante el uso del proceso de matriz . ^{[ 1 ]} También se utilizaba para la localización y el posicionamiento con fines de navegación y para la detección de eventos atmosféricos para la predicción meteorológica en el campo de batalla. ^{[ 2 ]}

El infrasonido es el área de la acústica que se ocupa de las frecuencias por debajo del rango audible del oído humano. Para las aplicaciones de infrasonido en el ejército, el rango de frecuencia objetivo era la  banda de 1 a 20 Hz. ^{[ 3 ]} El infrasonido tiene la capacidad de alcanzar distancias de 100 a 500  km. Existen fuentes naturales de emisiones de infrasonido, como avalanchas, tornados, volcanes y terremotos, y fuentes artificiales, como motores de aeronaves, helicópteros, artillería, motores de barcos, bombas y explosiones. ^{[ 2 ]} Debido a la gran variedad de fuentes de infrasonido, los métodos de detección resultaron de interés tanto para militares como para civiles.

La propagación a larga distancia del infrasonido es posible gracias a la reflexión del suelo y la atenuación molecular . El suelo actúa como una superficie reflectante para la energía incidente y la atenuación molecular es cero en frecuencias infrasónicas. ^{[ 4 ]}

El conjunto de sensores infrasónicos contenía un conformador de haz de respuesta sin distorsión y de mínima varianza para mejorar el rendimiento de detección y estimación del sistema acústico mediante la mejora de la relación señal-ruido. ^{[ 5 ]} Las salidas de un conjunto de sensores distribuidos espacialmente se combinaban mediante el conformador de haz, donde se sumaban las señales de una dirección, mientras que se reducían los efectos del ruido y la interferencia de otras direcciones.

El principal obstáculo en la detección y el análisis de señales infrasónicas fueron las fluctuaciones de presión intrínsecas debidas a la turbulencia del aire/ruido del viento, que siempre estaban presentes. ^{[ 6 ]} El ruido del viento, causado por el paso del aire sobre el micrófono, limitaba la capacidad de captar la firma infrasónica en un área oculta. ^{[ 3 ]} Los niveles de ruido del viento aumentaban con la disminución de la frecuencia y los niveles medios de ruido podían ser iguales o superiores a los niveles de la señal a detectar. ^{[ 6 ]} Para resolver este problema, se podrían haber utilizado técnicas de procesamiento de señales, protectores/filtros físicos contra el viento, múltiples sensores para el promedio espacial y filtrado de mangueras/tuberías de viento. ^{[ 2 ]}

Se demostró que las barreras contra el viento podían utilizarse para reducir el ruido del viento, ya que dispersan la turbulencia y realizan eficazmente un promedio espacial en escalas de turbulencia menores que el tamaño de la barrera. ^{[ 3 ]} Se utilizaron mangueras microporosas que partían de un micrófono central para aplicaciones donde se desconocía la dirección de la fuente. Estas mangueras uniformizan la respuesta del instrumento del filtro y la reducción del ruido del viento para todas las señales y direcciones del viento, simplificando el proceso de la matriz . ^{[ 7 ]}

Los conjuntos de sensores infrasónicos apoyaron a la 501.ª Brigada de Inteligencia Militar del Ejército de los EE. UU. en Corea del Sur, desplegada en 2001. ^{[ 1 ]} También se desplegaron en Irak y Afganistán en 2004. La información obtenida con la investigación de los conjuntos de sensores infrasónicos condujo al desarrollo del ordenador del sensor acústico transitorio MASINT no tripulado (UTAMS) transportado por el aerostato del Sistema de Detección de Amenazas Persistentes (PTDS), que era un sensor acústico utilizado para detectar el punto de origen y el punto de impacto de misiles, IED y otros proyectiles. ^{[ 8 ]}

Otras aplicaciones incluyeron su uso por equipos militares o de búsqueda y rescate , por investigadores de campo que estudiaban vulcanología o sismología , y por otros científicos e ingenieros geoacústicos. ^{[ 2 ]} Los sistemas de detección de infrasonidos se utilizaron para el monitoreo global del cumplimiento internacional de los tratados de prohibición de ensayos de armas. El uso militar también incluyó la detección de largo alcance y la localización de vehículos aéreos o terrestres, así como la detección y localización de fuego de artillería.