Modelli teorici per SONAR

Prima di entrare nello specifico della realizzazione del simulatore, vale la pena di soffermare l’attenzione sui vari modelli pertinenti sviluppati dai ricercatori.

Si può fare una distinzione in tre tipi (figura 3.2):

Figura 3.2 Organizzazione dei modelli, in base al livello di applicazione

  • Modelli per l’ambiente marino: Scattering di volume, di superficie e del fondale. Tipicamente, attraverso questi modelli si arriva a calcolare la Backscattering Strength (BS), un parametro che poi serve per costruire il segnale di riverberazione.
  • Modelli per i segnali acustici: Propagazione dei raggi, e costruzione dei segnali di riverberazione e di
  • Modelli per la performance dei sonar: Signal processing del sistema in analisi. Ottenuto il segnale ricevuto, si simulano i vari blocchi del ricevitore fino ad ottenere l’immagine ricostruita.

Un articolo pubblicato nel 2011 da Paul C. Etter, riporta un elenco di modelli e relative teorie, fino ad oggi sviluppati.

Per quanto riguarda i modelli teorici, si distinguono in:

  • Teoria della propagazione.

Riguarda la soluzione dell’equazione di Helmoltz in un mezzo con particolare profilo della velocità del suono.

Modelli sviluppati:

  • Parabolic equation
  • Ray theory
  • Normal mode
  • Multipath expansion
  • Fast field / wavenumber integration
  • Rumore
  • Riverberazione

Esistono due modelli teorici in letteratura, per generare il segnale di riverberazione:

Cell scattering:

  • L’oceano viene diviso in celle.
  • Gli scatteratori sono distribuiti uniformemente nelle celle.
  • Si fa una somma pesata dei contributi delle varie celle, associando a ciascuna una funzione di scattering incrementale, e quello che si ottiene è la densità spettrale di potenza del segnale di riverberazione ricevuto (vedi paragrafo 3.3).
  • Si genera un segnale che ha quelle caratteristiche spettrali.

Point scattering

  • Performance del sonar

Simulatore side scan sonar

Autore del software sviluppato in MATLAB Ing Casparriello Marco