Ανάπτυξη μεθόδου αναγνώρισης πορείας ακουστικών πηγών σε θαλάσσιο περιβάλλον
Loading...
Date
2026-09-29
Authors
Σπανόπουλος, Δημήτριος
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζει ένα πλαίσιο προσομοίωσης για την ανίχνευση πλοίων σε θαλάσσιο περιβάλλον μέσω των υδροδυναμικών μεταβολών που παράγονται από το απόνερο (wake) ενός κινούμενου πλοίου. Η εργασία εστιάζει στο απόνερο Kelvin, που δημιουργείται από ένα πλοίο το οποίο κινείται με σταθερή ταχύτητα σε ευθεία πορεία και διερευνά κατά πόσο το παραγόμενο κυματικό πεδίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως παθητική πηγή πληροφορίας για την εκτίμηση παραμέτρων που σχετίζονται με το πλοίο.Η προσομοίωση περιγράφει την ανύψωση της επιφάνειας της θάλασσας ως υπέρθεση κυματικών συνιστωσών που δημιουργούνται από την κίνηση του πλοίου. Η μαθηματική διατύπωση του απορεύματος βασίζεται στην αναπαράσταση του πεδίου μακριά από το πλοίο (far-field Kelvin wake), όπου το κυρίαρχο κυματικό πρότυπο αποτελείται από εγκάρσια και αποκλίνοντα κύματα, τα οποία περιορίζονται από τη χαρακτηριστική γωνία Kelvin. Επιπλέον, εξετάζεται και το υποθαλάσσιο σήμα πίεσης σε σταθερή θέση δέκτη. Το πλάτος της πίεσης συσχετίζεται με τις επιφανειακές κυματικές συνιστώσες μέσω μιας εξαρτώμενης από τη συχνότητα εξασθένησης με το βάθος. Η σχέση αυτή συνάδει με τη γραμμική θεωρία κυμάτων βαθέων υδάτων, σύμφωνα με την οποία τα κύματα μικρότερου μήκους κύματος εξασθενούν σημαντικά σε μικρό βάθος. Στη συνέχεια, στο σήμα αυτό εφαρμόζεται ανάλυση του φάσματος, μέσω του Γρήγορου Μετασχηματισμού Fourier (FFT), και ανάλυση φασματογραφήματος, μέσω του Μετασχηματισμού Fourier ΒραχείαςΔιάρκειας (STFT).Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι το προσομοιωμένο απόνερο αναπαράγει το αναμενόμενο χαρακτηριστικό σχήμα τύπου V του απορεύματος Kelvin και ότι το λαμβανόμενο σήμα περιέχει αναγνωρίσιμες φασματικές συνιστώσες που σχετίζονται με την κίνηση του πλοίου και τη γεωμετρία του απορεύματος. Παρότι το μοντέλο είναι απλουστευμένο και δεν λαμβάνει υπόψη την επίδραση του ανεμογενούς κυματισμού, του περιβαλλοντικού θορύβου ή της πλήρους ακουστικής διάδοσης, παρέχει ένα αρχικό πλαίσιο για τη σύνδεση της υδροδυναμικής συμπεριφοράς των πλοίων με την παθητική ανάλυση σημάτων. Η προτεινόμενη προσέγγιση μπορεί, επομένως, να αποτελέσει τη βάση για μελλοντική έρευνα σχετικά με την αναγνώριση πλοίων μέσω υδροφώνων ή συστημάτωνκατανεμημένης ακουστικής ανίχνευσης (Distributed Acoustic Sensing – DAS).
Description
Keywords
Προσομοίωση, Θαλάσσια επιτήρηση