Sistema de sensores acústicos para detección

InnovaSeguro 2010 Sistema para Localización de Disparos Sistema de sensores acústicos para detección y localización automática de
disparos de armas de fuego en el espacio público1
Juan Aguilar, Ph.D.
1. Diagnóstico y necesidad de la propuesta
Se estima que entre 2003 y 2010 el número de armas de fuego ilegales en posesión de particulares
habría crecido alrededor de un 9.86 % [1,2]. Las estadísticas delictuales también muestran que entre
2008 y 2009 el número de recluidos por delitos vinculados con el porte ilegal de arma de fuego creció
un 5.27% [3]. Con inquietud vemos que el poder de fuego que poseen los delincuentes se ha ido
incrementado, tanto en cantidad de armas como en el calibre de estas. En esta materia, la fuerza pública
ha mostrado una preocupación permanente incautando año a año gran cantidad de armamento. Solo en
la región metropolitana, el número de armas incautadas durante 2009 en procedimientos asociados a la
Ley de Drogas fue de 185, mientras que en la primera mitad de 2010 ya fueron incautadas 161 [4].
Asimismo el número de detenciones debido porte, tenencia y a lesiones por armas de fuego ha
aumentado significativamente entre 2006 y 2009, llegando a un 115% de incremento para el caso del
delito de lesiones. Por otra parte vemos que en 23 comunas de la Región Metropolitana existen al
menos 44 barrios que muestran elevados índices de delincuencia y criminalidad. En este escenario, es
posible identificar una debilidad en la fuerza pública al momento de contrarrestar el poder de fuego de
quienes cometen actos ilícitos: La fuerza carece medios tecnológicos para acceder, en forma remota
desde cuarteles o vehículos, a información en tiempo real de la ocurrencia de disparos de armas de
fuego en el espacio público. Dicha tecnología, empleada con éxito en otros países, permite alertar,
localizar y registrar en forma precisa los disparos, ayudando a producir arrestos, incautaciones de
armas y proporcionando evidencia en las investigaciones criminales.
2. Descripción de la Idea
En el contexto de ISTAR [5], los sistemas de sensores acústicos son instrumentos de alta tecnología
capaces de cumplir funciones de vigilancia y de adquisición de objetivos. Entendemos por vigilancia
acústica a las actividades y medios utilizados para efectuar, en un determinado sector urbano o rural,
una observación sistemática, continua, en todo tiempo atmosférico, día y noche, de las emisiones
acústicas presentes en el ambiente, entregando información oportuna a la Inteligencia. Por otra parte, el
concepto de adquisición de objetivos apunta a caracterizar las fuentes de emisión que componen el
ruido ambiental, llevando a cabo procesos de detección, localización espacial, reconocimiento, e
identificación de uno o más objetivos previamente especificados. A grandes rasgos, la arquitectura de
un sistema de sensores acústicos comprende un conjunto de micrófonos que son distribuidos en
1
Extracto del documento “Sistema para localización de disparos”, propuesta que obtuvo el 2° Lugar (Mención Honrosa) en
el 1er Concurso de Innovación en Seguridad Pública InnovaSeguro 2010. 1 Juan Aguilar, Ph.D. InnovaSeguro 2010 Sistema para Localización de Disparos distintos puntos de un sector urbano con el propósito de capturar el ruido ambiental, un procesador
central donde se administran y analizan los datos de los micrófonos, una interfaz de usuario para la
visualización de resultados, y los links de datos para comunicaciones a un C4I [6].
Una clase particular de sistemas de sensores acústicos para la adquisición de objetivos, son aquellos
diseñados para detectar, localizar, e identificar los disparos producidos por armas de fuego de calibre
menor, conocidos genéricamente como Sistemas para Localización de Disparos. Estos funcionan
procesando la información contenida en la emisión acústica del arma para obtener estimaciones de las
coordenadas espaciales del origen del disparo – acimut, elevación y rango – así como identificar el
calibre y el tipo de arma que lo produjo. Si dado el tipo de arma el proyectil viaja a una velocidad
supersónica, entonces la estimación de la trayectoria del proyectil también es posible [7]. En estos
sistemas, la visualización de los resultados se realiza mediante una interfaz gráfica georeferenciada o
integrando los resultados a un sistema de información geográfica. Originalmente desarrollados para
aplicaciones militares de defensa, los sistemas para localización de disparos se vienen utilizando desde
hace un buen tiempo en el ámbito civil. Las primeras experiencias en seguridad pública fueron llevadas
a cabo en 1995 mediante la instalación del sistema SECURES en algunas localidades de Washington y
Orlando [8~10]. Desde entonces la utilización de esta tecnología ha ido en aumento, actualmente el
sistema ShotspotterTM se encuentra instalado en cincuenta ciudades de Estados Unidos y en otras tres
del Reino Unido y Canadá [11].
3. Beneficios
Estudios llevados a cabo en 1999 por el Instituto Nacional de Justicia de Estados Unidos subrayan la
capacidad de esta tecnología para blanquear la cifra negra de delitos de uso ilegal de arma de fuego no
denunciado, según estos estudios solo el 23% de los incidentes serían reportados. También se destaca
las potencialidades de la tecnología como herramienta solucionadora de problemas que se enmarca
apropiadamente dentro del paradigma policial orientado al problema, es decir, la tecnología permite
identificar zonas conflictivas y desarrollar estrategias para abordar el problema [8].
3.1 Reducción en la cantidad de delitos
Aun cuando los beneficios de la implementación de esta tecnología han sido discutidos por algunos
autores [10], la estadística que describe sus resultados es prometedora. Como punto de referencia
podemos considerar el caso del sistema ShotspotterTM, el cual muestra los siguientes resultados:
Reducción en el número de homicidios: 40% en un periodo de 3 años en Los Angeles County; 58% en
12 meses en Saginaw. Reducción en el número de disparos: 43% en 18 meses en Rochester; 29% en 12
meses en Saginaw; 30% en 12 meses en Minneapolis. Reducción en el número de crímenes violentos:
35 % en 2 años en North Charleston; 23 % en un año en Saginaw. En la localidad de Gary, Indiana, el
sistema permitió aumentar significativamente el número de armas incautadas durante los decomisos,
alcanzando incluso cifras históricas [9].
Ciertamente, los resultados de la implementación de ésta tecnología muestran que los sistemas para
localización de disparos son útiles para reducir aquellos delitos en los que interviene el uso de armas de
2 Juan Aguilar, Ph.D. InnovaSeguro 2010 Sistema para Localización de Disparos fuego. Adicionalmente, el poder de esta tecnología como elemento de disuasión del delito lo convierten
en una herramienta útil para la prevención situacional. Disponer de esta tecnología trae otros beneficios
a la fuerza pública en aspectos tales como el diseño de tácticas o estrategias para los operativos
especiales así cómo la protección personal de los efectivos policiales.
3.2 Registros de audio como evidencia criminalística
La tecnología para localización de disparos también ha mostrado su aporte en cuanto a la investigación
criminalística y al procesamiento y condena de los imputados, entre los varios ejemplos disponibles
podemos mencionar dos. En un caso de homicidio en Los Angeles, los registros de audio del
Shotspotter proporcionaron evidencia respecto a la cantidad y tipo de armas disparadas y a la secuencia
en que se habían producido los disparos, de esta manera se logró una mejor reconstrucción de la escena
del crimen y confirmar la declaración del único testigo, los homicidas finalmente fueron condenados.
En un caso de uso indebido de su arma de servicio ocurrido en Washington en 2007, el sistema
proporcionó evidencia que permitió exonerar y devolver a sus funciones a dos policías que estaban
siendo procesados [9].
3.3 Costos
Un aspecto importante de la tecnología acústica para televigilancia son sus bajos costos de fabricación,
operación y mantenimiento. Los costos de operación del sistema son bajos pues la localización de
disparos es un proceso automatizado, esto en la práctica significa que en el caso que ocurra un disparo,
el sistema será capaz de detectarlo y generar alarma por sí mismo, sin necesitar de un operador con
dedicación exclusiva para que realice estas funciones. Sin embargo se elevan cuando la transmisión de
los datos desde los sensores al procesador central se realiza mediante líneas telefónicas. Los costos
anuales de operación de la red telefónica pueden ascender hasta USD$500.000 año. En cuanto a los
costos de mantenimiento, la selección apropiada de micrófonos de bajo costo (< USD$400) permite
que su costo por reemplazo debido a fallas o destrucción sea relativamente bajo. Según referencias, el
costo de mantenimiento del sistema alcanzaría a un 15% del costo del sistema.
El valor de mercado de los sistemas para localización de disparos disponibles comercialmente varía
dependiendo de la extensión a cubrir y del número de sensores instalados. El sistema Shotspotter
descrito previamente fue instalado a un costo aproximado de USD$600.000 en la ciudad de
Minneapolis con 84 sensores y 10 km2 de cobertura; en Springfield a un costo de USD$450.000 con 62
sensores y cubriendo un área de 8 km2; en Oakland a un costo de USD$ 366.920,00. En Beloit,
Wisconsin, se instaló un sistema por USD$200.000. Esto da como promedio unos USD$52.000 por
km2 cubierto y USD$7.100 por cada sensor instalado. Por otra parte, de acuerdo con estimaciones, el
sistema requiere entre 8 y 12 sensores por kilometro cuadrado para funcionar apropiadamente.
3 Juan Aguilar, Ph.D. InnovaSeguro 2010 Sistema para Localización de Disparos 4. Descripción de la Propuesta
4.1 Objetivo General
Introducir en el contexto de la seguridad pública nacional una tecnología de vanguardia en combate a
la delincuencia que ha demostrado ser eficaz en la reducción de los actos delictuales, a través de una
intervención comunitaria consistente en la instalación de un sistema de sensores acústicos para
vigilancia y detección/localización de disparos de armas de fuego.
4.2 Objetivos Específicos
1. Proporcionar a la fuerza pública una solución tecnológica basada en sensores acústicos para
acceder remota y oportunamente a información relativa a la ocurrencia disparos de armas de
fuego en el espacio público.
2. Reducir el número de delitos relacionados con el porte y tenencia ilegal de armas de fuego.
3. Reducir la percepción de temor por parte de la comunidad ante la ocurrencia de delitos que
involucren el uso de armas de fuego.
4. Incrementar el número de armas incautadas en procedimientos asociados a la Ley de Drogas.
5. Proporcionar evidencia criminalística, en la forma de registros de audio, susceptible de ser
utilizada durante la formalización y el procesamiento de los imputados.
6. Prevenir situacionalmente la ocurrencia de delitos relacionados con el porte ilegal de armas de
fuego en espacios públicos mediante la integración de esta tecnología al diseño urbano integral
de barrios y comunas.
7. Integrar la información de estos actos ilícitos al Sistema de Información Georeferenciado
Delictual que se desarrolla en el país.
8. Complementar y optimizar el uso de los actuales sistemas de televigilancia basada en cámaras
de video mediante la incorporación de la televigilancia basada en sensores acústicos.
4.3 Metodología
Esta iniciativa está dirigida a introducir en el contexto de la seguridad pública nacional una tecnología
de vanguardia en el combate a la delincuencia consistente un sistema de sensores acústicos para
vigilancia y detección/localización de disparos de armas de fuego. El plan de trabajo de la propuesta
contempla dos etapas, la primera correspondiente al Desarrollo y construcción del sistema de sensores
4 Juan Aguilar, Ph.D. InnovaSeguro 2010 Sistema para Localización de Disparos acústicos y considera una duración de 6 meses. La segunda etapa del proyecto corresponde a la
Intervención, es decir a la instalación del sistema en un barrio y la evaluación de su desempeño, para lo
cual se ha considerado un período de 12 a 18 meses.
En la etapa de Desarrollo, se implementará un prototipo de sistema para vigilancia acústica y
localización de disparos capaz de monitorear aproximadamente 10 hectáreas de terreno. El sistema está
compuesto por una red de doce sensores acústicos separados unos 100 metros entre sí. Los sensores
deben ser instalados en altura, fijándolos a postes de alumbrado público, fachadas y cornisas de
edificios, o antenas de telefonía celular. Cada sensor se conecta a la estación de procesamiento
Mainframe, la cual se encarga del registro diario y del análisis computacional de los datos, arrojando
finalmente los resultados de detección, localización, reconocimiento e identificación del disparo. Así
mismo, la mainframe administra los links de datos para comunicaciones y transmite los resultados por
la web hasta los computadores ubicados en los cuarteles policiales y vehículos del plan cuadrante.
Estos terminales contarán con el software de interfaz gráfica de usuario para la visualización
georeferenciada de las alarmas y los resultados de localización por medio de un mapa digital de la zona
intervenida. De esta forma el sistema proporciona además de las coordenadas geográficas, la calle y
número de la vivienda desde donde se produjeron los disparos, e integra esta información al sistema de
información georeferenciado delictual. En teoría, mediante cualquier dispositivo, sea móvil o
estacionario, capaz de ser conectado a Internet y que tenga el software de interfaz de usuario podrá
tener acceso al sistema y a visualizar los resultados.
En la segunda etapa, de Intervención, se deberá seleccionar un barrio de una comuna de Santiago
donde realizar la instalación del sistema y la evaluación de sus resultados. En éste sentido se escogería
un barrio que muestre elevados índices de delitos relacionados al porte y uso ilegal de arma de fuego
y/o de delitos mayor connotación social, particularmente el robo con violencia o intimidación. Se
sugiere que la intervención sea lo suficientemente prolongada en el tiempo a fin de evaluar el
desempeño del sistema y el impacto de su utilización en el corto, mediano y largo plazo. Por esto se
propone una duración de entre 12 y 18 meses para la ejecución de esta etapa. El desempeño del sistema
se medirá en términos de la calidad de sus resultados y en el impacto de su implementación en las
estadísticas delictuales. Para el primer caso se considerarán variables tales como precisión y latencia de
los resultados de detección y localización, robustez de los resultados en condiciones ambientales
adversas, estabilidad de los sistemas de hardware y software a mediano y largo plazo, y los costos
asociados al mantenimiento del sistema. Para el segundo caso se podrán tomar en cuenta variables tales
como cantidad de denuncias, detenciones y condenas por delitos de asociados al porte ilegal de armas
de fuego, así como la cantidad de armamento incautado en operaciones relacionadas con la Ley de
Drogas, entre otros. Otros instrumentos que podrán ser utilizados para la evaluación subjetiva de la
implementación de esta tecnología, y de sus efectos en la victimización y en la percepción de temor,
son el Índice de vulnerabilidad socio delictual, Indice Paz Ciudadana, Adimark, ENUSC, Encuesta
Plan Cuadrante, y Diagnósticos comunales en seguridad ciudadana.
5 Juan Aguilar, Ph.D. InnovaSeguro 2010 Sistema para Localización de Disparos Referencias bibliográficas
[1] Estadísticas de la Ley de Control de Armas: Tenencia de Armas. Dirección General de
Movilización Nacional. Mayo 2010.
[2] Blanco, J., Valdivia, C., Comentarios al proyecto legislativo que modifica la ley N°17.798 sobre
control de armas. Fundación Paz Ciudadana, Junio 2004.
[3] Fuente: Gendarmería de Chile.
[4] Fuente: Estadísticas Delictuales del Ministerio del Interior. División de Seguridad Pública.
[5] ISTAR: Intelligence, Surveillance, Target Acquisition, Reconnaissance. Es una práctica que enlaza
diversas funciones del campo de batalla para asistir a una fuerza de combate empleando sensores y
administrando la información que estos reúnen. ISTAR es el proceso de integrar Inteligencia con tareas
de Vigilancia, de Adquisición de Objetivos y de Reconocimiento, en orden a incrementar el
conocimiento de la situación por parte del las Planas Mayores y consecuentemente mejorar su toma de
decisiones. C4I: Command, Control, Communications, Computers, Intelligence. Es un acrónimo
utilizado en la jerga militar para resumir los factores considerados cuando se planea como las Planas
Mayores pueden controlar eficientemente a sus subordinados.
[6] Los sensores acústicos y su empleo en el campo de batalla terrestre - Estudio solicitado por
DIDETEC. Departamento de Investigación y Desarrollo, Academia Politécnica Militar. Diciembre
2009.
[7] Aguilar, J., Model based automatic sniper localization using ballistic shock wave form matching
and iterative search method. Tesis de Doctorado en Ciencias de la Ingeniería. Departamento de
Ingeniería Eléctrica, Universidad de Santiago de Chile. 2007.
[8] Page, E., Sharkey, B., SECURES: system for reporting gunshots in urban environments. Proc. SPIE
Vol. 2497, p. 160-172 (1995).
[9] Litch, M., Shaw, S., Implementing the SECURES urban gunshot detection technology for law
enforcement crime intervention strategies. Proc. SPIE, Vol. 5403, pp. 484-492 (2004).
[10] Mazerolle, L., Random gunfire problems and gunshot detection systems. U. S. Department of
Justice, National Institute of Justice. Research in Brief. December 1999.
[11] www.shotspotter.com
Juan Aguilar, Ph.D. Casilla 201‐2 Santiago, Chile. Tel./Fax: +562 7794224 Móvil: +569 90441915 E‐mail: [email protected] 6 Juan Aguilar, Ph.D.