به‌کارگیری روش تک‌سنسوری ثابت در آشکارسازی زیردریایی با استفاده از رد حرکت مغناطیسی

پیشینه و اهداف: پردازش سیگنال مغناطیسی غیر فعال ارسالی توسط شناورهای متحرک سطحی و زیر سطحی یکی از به روز ترین و موثرترین روشهای سنجش از دور جهت تشخیص وجود این شناورها میباشد. میدان مغناطیسی زمین، رسانایی الکتریکی آب دریا و قانون القای الکترومغناطیسی در اثر حرکت یک رسانا درون میدان مغناطیسی، سه مولفه هستند  که توانایی آشکارسازی حرکت شناور در دریا را به ما میدهند. حرکت شناور در آب دریا که یک رسانای الکتریکی است، باعث ایجاد تغییراتی در الگوی میدان مغناطیسی زمین میگردد که به ناهنجاری ژئومغناطیسی معروفند و آشکارسازی این ناهنجاری منجر به آشکارش شناور متحرک میشود. روش‌ها‌: در این مقاله یک مدل ریاضی جهت بررسی تغییرات این نوع الگوی مغناطیسی در آب‌های با عمق محدود ارائه می‌شود که رابطه‌ این نا هنجاری با پارامترهای محیطی و شکل هندسی جسم شناور را بیان می‌کند. آشکارسازی زیردریایی به روش تک سنسوری ثابت، معرفی شده و مزایای آن نسبت به تکنیک آشکارسازی هوابرد برشمرده میشود. یافته‌ها: مقدار حداقل فرکانس نمونه برداری سنسور ارائه میشود و از آنجا که جهت آشکارسازی زیردریایی ها از فواصل بیشتر، دریافت بیشترین میزان ناهنجاری مغناطیسی لازم است، نشان داده میشود که همیشه یک عمق بهینه وجود دارد که با قرار دادن حسگر مغناطیسی در آن عمق، بیشترین میزان دامنه ناهنجاری مغناطیسی قابل دریافت است نتیجه‌گیری: آنالیز عددی برای یک زیردریایی نشان میدهد که این عمق بهینه با  افزایش سرعت زیردریایی ، افزایش می یابد و برای سرعت های کمتر از  10 متر بر ثانیه، این عمق بهینه کمتر از 6 متر بوده و به عمق دریا وابسته نمیباشد.

detection of submarines through the processing of the magnetic wake using a single sensor scheme

background and objectives: the processing of the measured passive magnetic signal instigated from remote ships and submarines is one of the most effective and novel methods for the detection of remote traveling vessels. the geomagnetic field of the earth, the electrical conductivity of seawater, and the electromagnetic induction law are the three elements helping us to detect remote vessels in seawater. the traveling of a vessel in the seawater as an electrical conductor induces magnetic anomaly in the geomagnetic field of the earth whose processing and detection leads to the detection of the remote vessel. methods: in this paper, we present a mathematical structure for modeling the magnetic anomaly and its relation to the environmental parameters as well as the physical parameters of the traveling body such the vessel’s shape and speed. we propose the detection process through a single magnetic sensor located at some specified depth under the sea surface. the proposed structure has many advantages to the currently available airborne sensors. findings: we will analytically show that there always exists an optimal depth wherein if the magnetic sensor is located, maximum detection probability is achieved. we will show through numerical results that the optimal depth gets higher if the travelling speed of the vessel is increased. we will also show that if the traveling speed is lower than 10m/s, the optimal depth is lower than 6m and is independent of the sea depth conclusion: we will show that the amplitude of the magnetic wake above the sea surface and under the seabed suffers from severe attenuation, and there always exists an optimal depth under the sea surface wherein if the sensor is positioned, maximum magnitude of anomaly is captured. the impact of different parameters such as the location of the sensor, the depth of the sea, as well as the speed, length and traveling depth of the submerged traveling body are evaluated on the performance of our proposed scheme.