Para afrontar este tipo de problemas, los ingenieros de Lockheed Martin se centraron en el desarrollo de un sistema que emplea ondas magnéticas para la transmisión de voz y mensajes de texto. Denominado “Sistema de Comunicación Magnética MagneLink”, trabaja como una radio, pero a frecuencias extremadamente bajas. A diferencia de las ondas de radio, la energía magnética puede penetrar en el carbón y la roca, según comentaba Dave LeVan, ingeniero jefe de investigación de Lockheed que afrontó el desarrollo de citada tecnología.

El sistema puede conectarse a las radios de los mineros que utilizan onda corta para comunicarse dentro de los pozos de la mina, pero poseyendo un rango mucho más amplio capaz de alcanzar la superficie. Cada sistema MagneLink consta de dos unidades, una situada en la superficie y la otra en el interior de la mina. Ésta última se encuentra protegida por un material a prueba de explosiones y consume además muy poca energía, siendo instalada cerca de las cámaras de refugio de la mina, que son requeridas en la actualidad en las de tipo subterráneas, destinadas a la protección de los mineros en caso de una explosión.

El desastre de Sago fue el ímpetu que impulsó este proyecto, junto con la inspiración de un equipo de ingenieros de Lockheed. Anteriormente fue planteado otro tipo de soluciones como el uso de teléfonos basados en instalaciones de cableado fijo, que serían colocados cerca de los ascensores, sin embargo no eran una solución viable, ya que los cables se funden en un incendio o una explosión. Por lo tanto la idea era desarrollar un sistema inalámbrico en su lugar, más efectivo, seguro y fiable.

En un principio, el equipo de investigación consideró usar un sonar desarrollado anteriormente por Lockheed enfocado a las comunicaciones submarinas. Pero los ingenieros se dieron cuenta que el sonar requería de una gran cantidad de energía, incompatible por lo tanto en su utilización en las minas, en donde son necesarios dispositivos de baja potencia para evitar una posible explosión.

El sistema MagneLink modula texto y voz de forma muy similar a como una radio lo haría. Cada unidad incluye un teclado para mensajes de texto y un dispositivo para captar la voz, pero la entrada de audio tarda más en llegar a la superficie. Su batería dura 24 horas y sería muy probable que se encendiese sólo en caso de emergencia.

Los ingenieros probaron el sistema el pasado mes, y han comprobado que funciona dentro de la mina a una distancia de 900 metros, pudiendo penetrar alrededor de 500 metros desde la superficie. Warren Gross, gerente del proyecto de MagneLink, comentaba que se encuentran a la espera de que el sistema sea certificado por el gobierno federal en los próximos dos meses. La empresa Lockheed ha trabajado con el Instituto Nacional de Seguridad y Salud para desarrollar el sistema, con lo cual posee todas los requerimientos gubernamentales que a priori se exige.

Aunque el sistema MagneLink tiene un largo camino por delante en el aumento de sus capacidades, representa un nuevo paso en la seguridad de minas, que ha sido el centro de atención del gobierno estadounidense desde el desastre de Sago. Ya son un gran número las empresas mineras interesadas en implementar esta tecnología, por lo que se vislumbra un futuro excepcional para el nuevo sistema de comunicaciones bajo tierra.

Pero el pasado mes, estos dos ingenieros, decidieron seguir mejorando aún más su prototipo e incorporaron un sistema inalámbrico a los guantes mediante transmisores de radio y receptores de bajo costo, con microcontroladores que transmiten los datos referentes a la presión que ejerce el dedo a través de ondas de radiofrecuencia, mientras que su posicionamiento es capturado a través de luces LED posicionadas en frente de una webcam. A continuación puedes verlo en acción:

Más información | MIT Glove Mouse

El funcionamiento de estos sistemas se basan en la emisión de un impulso de radio, que se refleja en el objetivo y se recibe normalmente en la misma posición del emisor. A partir de este reflejo se puede extraer una gran cantidad de información. El uso de ondas electromagnéticas permite incluso detectar objetos más allá del rango de otro tipo de emisiones como el caso luz visible o el sonido.

En el vídeo que mostramos a continuación, podemos ver a los ingenieros de Nokia probando citada tecnología en sus teléfonos, capaces de reconocer movimientos gestuales, calcular la velocidad media de objetos en movimiento, etcétera.

Imagine un pelotón de soldados en combate en un peligroso entorno urbano, portando unos asistentes digitales personales que puede mostrar la ubicación de los tiradores enemigos en tres dimensiones e identificar con precisión el calibre y el tipo de armas que están empleando. Un equipo de ingenieros de la Universidad de Vanderbilt en el Instituto de Software de Sistemas Integrados (ISIS), han desarrollado un sistema para que los soldados puedan emplear ésta tecnología en sus cascos de combate mediante unos nodos inteligentes basados en una red de sensores inalámbricos.

El ISIS ha desarrollado esta nueva tecnología con el apoyo de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa, como resultado, actualmente la Universidad ya ha patentado dos de los elementos clave del sistema.

Al igual que otros sistemas de localización de disparos desarrollados en los últimos años, el ISIS se basa en un sistema de reconocimiento de ondas de sonido que se producen cuando un fusil de alta potencia es disparado. Estas señales acústicas tienen características distintivas que permiten a los sistemas recoger los diversos ruidos a diversas frecuencias, localizando su origen a través de trazados. Los sistemas actuales, sin embargo, confían exclusivamente en sensores centralizados o autónomos, esto limita la exactitud y restringe la identificación de tiradores en la línea de combate.

Por el contrario, el sistema ISIS combina la información de una serie de nodos para triangular las posiciones del tirador y mejorar la exactitud de su ubicación en el proceso de identificación. También utiliza una técnica patentada para filtrar los ecos que pueden deshacerse de otros sistemas de detección acústica, según explicaba Akos Ledeczi, ingeniero y director del proyecto del ISIS.

“Cuando DARPA (Defense Advanced Research Project Agency) nos dio la cesión de la creación de un sistema de localización de tiradores mediante nodos con capacidades muy limitadas, no creía que pudiésemos resolver los problemas técnicos”, admitía Ledeczi.

El Teniente Coronel retirado Alberto Sciarretta del Ejército de los EE.UU., que evalúa las nuevas tecnologías militares en los entornos urbanos de DARPA, es uno de los expertos que está impresionado por el sistema del ISIS: “Sus puntos fuertes no se limitan a la localización de disparos en línea directa de visión, puede recoger varios tiradores al mismo tiempo, determinando el calibre y el tipo de arma que se disparó”.

Cuando un fusil de alta potencia se dispara, produce dos tipos diferentes de ondas de sonido. Uno de ellos es el “bozal explosión” que se expande hacia el exterior una onda esférica. El segundo es una onda de choque cónica que se produce por la bala, ya que viaja a velocidades supersónicas. Cada nodo del sistema de ubicación de tiradores contiene un conjunto de cuatro micrófonos sensibles. Si al menos tres de los micrófonos en un único nodo detecta el punto de explosión, la información permite calcular la dirección de donde proviene el sonido a través de un avanzado microprocesador. Si además también se detecta la hora de llegada y el ángulo de la bala junto al sonido del disparo, calculará con precisión la ubicación del tirador.

Aunque los micrófonos del casco están tan próximos entre sí que la precisión a priori no es muy elevada, gracias a los nodos que se encuentran en el intercambio de puntos de visión captando los tiempos de llegada de estas señales acústicas, junto con sus propias ubicaciones y orientaciones soluciona este problema. Cuando dos o más nodos detectan la inyección, puede proporcionar una presión extraordinaria.

El sistema ISIS comunica sus conclusiones con los asistentes digitales personales que llevan los soldados. Estos asistentes son PDAs, en las cuales se cargan los mapas con las imágenes de la superficie sobre la que el tirador se encuentra, mostrando con todo detalle su localización.

En los ensayos de campo se demostró que el sistema puede definir la ubicación de fusiles de alta potencia incluso cuando están disparando al mismo tiempo una ametralladora. También se comprobó que puede identificar la ventana en la cual se está disparando con un rifle, incluso cuando el fusil está completamente en el interior del edificio, una técnica muy utilizada por francotiradores bien entrenados.

Estas pruebas se realizaron con los sensores en una ubicación fija. Uno de los problemas con el uso de redes de telefonía móvil ha sido el seguimiento de las posiciones de los nodos móviles con la suficiente precisión. El GPS estándar no son adecuados para lugares con este propósito ya que la cobertura por satélite puede ser irregular en los entornos urbanos. El equipo de ISIS resolvió este problema mediante la adición de un chip de radio de bajo costo que les permite realizar el seguimiento de la posición relativa de los nodos de alta precisión utilizando interferometría de radio.

Los actuales sistemas de localización de tiradores comerciales son extremadamente caros, con precios que van desde los 7.465 euros hasta los 38.000 euros por unidad. Por el contrario, la totalidad de un nodo para el sistema ISIS sólo pesa poco más de las cuatro pilas AA que incorpora y con un precio más que razonable de fabricación (unos 745 euros), lo cual ayudará a la implementación de ésta tecnología a los ejércitos de forma más extendida.

Más información: Vanderbilt University

La próxima generación de radiodifusión sonora digital (DAB) ha llegado; “Rock Antenne” del IFA en Berlín será la primera estación de radio en difundir su programa en DAB Surround y MP3 Surround, gracias a la evolución tecnológica proporcionada por los ingenieros del Instituto Fraunhofer para Circuitos Integrados IIS en Erlangen.

Los investigadores han elaborado las técnicas necesarias para procesar y comprimir los datos de audio. “Cuando uno escucha música en la radio, sonará como si estuvieras sentado en una sala de conciertos y no en tu propia mesa de desayuno,” decía Matthias Rose del IIS. Las características especiales de DAB Surround es que no requiere una mayor velocidad de transmisión de datos DAB en estéreo para lograr esta notable mejor experiencia de sonido. Esto se debe a que el nuevo estándar MPEG Surround, desarrollado en gran medida por los ingenieros de Fraunhofer, comprime los seis canales de una pista de música envolvente en la medida en que no requieren más memoria que una señal estéreo comprimida.

Otra ventaja es que las emisoras de radio se escatimarán el costoso negocio de transmitir simultáneamente en estéreo y surround, como la compresión de datos en original 5.1, produciendo automáticamente una mezcla estéreo y estableciendo parámetros que describen el sonido envolvente. Estos parámetros requieren sólo unos pocos kilobits por segundo, y se difunden por las emisoras de radiodifusión junto con la señal estéreo. Mientras que los receptores convencionales pasan por alto estos datos adicionales y la reproducción de la señal estéreo, como de costumbre, los futuros receptores de DAB Surround reproducirán el sonido original en 5.1 con perfecta calidad.

Para las emisoras y programas que todavía no tienen ningún contenido en 5.1 y desean mezclarlo en estéreo con el material de origen, el IIS está ofreciendo otra solución: la técnica “SX Pro”. Este proceso de contenido estéreo en tiempo real en la estación de radiodifusión tiene el fin de que pueda ser incorporado sin problemas en una transmisión 5.1. Para ello, SX Pro analiza las características de sonido de la señal de música estéreo e integra la centralización y los canales traseros de un sistema de 5.1. Esto amplía el área óptima de escucha y se estabiliza en el sonido. Como resultado, incluso antiguas músicas de los años 70 y grabaciones estéreo de conciertos de conocidas obras clásicas pueden navegar sin esfuerzo sobre las ondas de radio a Surround 5.1 a partir de ahora. Como nos comentaba Matthias del IIS; “Nuestro formato MP3 Surround también permite sonido envolvente para ser oído a través de Internet, una oportunidad para que miles de emisoras de radio en la red puedan ofrecer a sus oyentes una opción extra”.

¿Qué tiene de especial esto?, pues básicamente que el ancho de banda requerido sigue siendo el mismo, evitando así mayores costos de radiodifusión. Las emisoras “Antenne Bayern” y “Rock Antenne” están liderando el camino: en línea, sus usuarios pueden encontrar enlaces a dos tipos de emisiones; “Surround Web”, y  “MP3 Surround”, éste último es compatible con la última versión de WinAmp, entre otros tipos de programas.

Más información: Fraunhofer Institute for Integrated Circuits IIS