Simulazione del movimento del sonar

Algoritmo per simulare il movimento del SONAR

La scansione del sonar è simulata, isolando di volta in volta, un blocco dalla matrice delle backscattering cross-section QQ, di dimensioni 256 X 8192. La matrice che si ottiene, viene moltiplica punto per punto, per la matrice z che rappresenta l’impronta a terra, in modo da isolare i punti insonorizzati.

Il secondo step, è quello di sommare tra di loro, tutte le backscattering cross-section appartenenti alla k-esima cella di risoluzione in distanza e quello che si ottiene rappresenta l’intensità acustica normalizzata ed equalizzata SIGMA(i,k), ricevuta dalla k-esima cella e relativa all’i-esimo impulso, ovvero un pixel dell’immagine.

Il sonar, viaggia ad una velocità tale che, lo spostamento compiuto tra due impulsi consecutivi risulti un multiplo intero L del passo di campionamento. Considerato che  ({{T}_{R}}) è il tempo che intercorre tra due impulsi, che  è la velocità a cui viaggia il sonar e dx è il passo di campionamento, si ha che:

(L=\frac{{{T}_{R}}\cdot v}{dx})

Quindi:

Al primo impulso si isolano le prime 256 righe della matrice: QQ(1:256,:)

Al k-esimo impulso si isoleranno 256 righe a partire dalla : QQ(kL:256+kL,:)

Una volta ottenuta la matrice delle intensità acustiche normalizzate ed equalizzate SIGMA, non resta che applicare l’equazione del sonar, per verificare le potenze effettivamente in gioco.

Capitolo 1   Side Scan Sonar – Principi di funzionamento

1.1       Introduzione

1.2       Risoluzione

1.3       Impulso trasmesso

1.4       Schema a blocchi di un side scan sonar

1.5       Post-Elaborazione del segnale ricevuto

1.6       L’equazione del sonar

1.7       Unità di misura.

Capitolo 2    Parametri acustici in ambiente marino.

2.1       Introduzione.

2.2       Velocità del suono.

2.3       Attenuazione per assorbimento.

2.4       Effetto di curvatura dei raggi

2.5       Riflessione.

2.6       Scattering.

2.7       Legge di Lambert

2.8       Ombre acustiche.

Capitolo 3  Descrizione del Software MATLAB.

3.1       Schema di principio del simulatore.

3.2       Modelli Teorici Simulatori Sonar

3.3       Approccio cell scattering.

3.4       Parametri di ingresso e approssimazioni

3.5       Generazione della rugosità del fondale.

3.6       Batimetria.

3.7       Posizionamento di oggetti sul fondale.

3.8       Backscattering.

3.9       Algoritmo di individuazione dei punti in ombra.

3.10     Impronta a terra e divisione in celle di risoluzione.

3.11     Simulazione del movimento del sonar

3.12     Algoritmo di correzione per i punti a quota non nulla 

3.13     Aggiunta del rumore.

Capitolo 4  Risultati e Simulazioni MATLAB

4.1  Risultati e  Simulazioni.

Appendici

Appendice A.

Appendice B.

Appendice C.

Riferimenti

[1]  Paul C. Etter, Underwater Acoustic Modelling  and  Simulation, third edition. Spon Press, 2003

[2]  BLONDEL, Philippe. The handbook of sidescan sonar. Springer, 2007

[3]  GODDARD, Robert P. The sonar simulation toolset, release 4.6: Science, mathematics, and algorithms. WASHINGTON UNIV SEATTLE APPLIED PHYSICS LAB, 2008.

[4]  ETTER, Paul C. A review of recent developments in underwater acoustic modeling. The Journal of the Acoustical Society of America, 2011, 129: 2631

[5]  JACKSON, Darrell R.; RICHARDSON, Michael; RICHARDSON, M. Michael D. High-frequency seafloor acoustics. Springer Science+ Business Media, 2006

[6]  LURTON, Xavier. An introduction to underwater acoustics: principles and applications. Springer-Praxis, 2002.

[7] SOWMYA, S. T. V. Study of Reverberation Time Series and Echo Detection Algorithm in Reverberation Limited Scenarios

[8] HODGKISS JR, W. An oceanic reverberation model. Oceanic Engineering, IEEE Journal of, 1984, 9.2: 63-72.

[9] AINSLIE, Michael. Principles of sonar performance modelling. Springer, 2010.

[10] PORTER, Michael B.; LIU, Yong-Chun. Finite-element ray tracing, theoretical and computational acoustics. World Scientific Publishing Co, 1994, 2: 90.

[11] Finn B. Jensen, William A. Kuperman, Michael B. Porter, Henrik Schmidt Computational Ocean Acoustics, 2th edition, 2011, Springer

[12] By Gorm Wendelboe, (2007). Acoustical Identification of Sea-Mines.Ph.D.
Thesis. Technical University of Denmark: Oersted(DTU)

[13] HODGES, Richard P. Underwater acoustics: Analysis, design and performance of sonar. Wiley, 2011