تاثیر لایه حبابی ناشی از باد بر مکان‌یابی منبع صدا به روش میدان تطبیقی در آب کم‌عمق (مقاله پژوهشی)

این مقاله از طریق شبیه‌سازی رایانه‌ ای و با استفاده از روش پردازش میدان تطبیقی، اثر لایه حبابی ناشی از باد را بر مکان ‌یابی منبع صوتی زیرآبی در محیط کم عمق خلیج فارس بررسی می‌نماید. یک منبع صوتی زیرآبی با بسامد 210 کیلوهرتز در فاصله چهار کیلومتری از یک آرایه گیرنده عمودی خطی، در عمق های 10، 45 و 75 متری در نظر گرفته شد. با استفاده از پردازش‌گر میدان تطبیقی بیشینه لایک‌لیهود، تخمین برد و عمق منبع در حالت تطابق انجام گردید. سپس خطاهای تخمین ناشی از اثر عدم ‌تطابق در سرعت صوتی لایه حبابی (متاثر از سرعت های باد مختلف) استخراج شدند. نتایج نشان دادند که اگر چه با افزایش درجه عدم ‌تطابق و بسامد منبع، خطای مکان‌یابی افزایش می‌یابد، اما مقادیر خطا تنها برای سرعت‌های باد بیش از 8 متر بر ثانیه، در بسامد های بزرگ‌تر و مساوی 8 کیلوهرتز قابل‌توجه (بیش از 1 درصد) است. هم‌چنین برای بیش‌ترین درجه عدم ‌تطابق در بالاترین بسامد مورد نظر، مقدار بیشینه خطا در تخمین برد و عمق منبع به ترتیب 2/5 و 4/5 درصد است. به‌علاوه میزان این خطاها به عمق منبع وابسته است، به‌طوری‌که برای منبع واقع در عمق 10 متری (نزدیک‌تر به لایه حبابی) نسبت به دو عمق منبع دیگر، خطا بیش‌تر است.

The impact of wind-generated bubble layer on matched field sound source localization in shallow water (Research Article)

This paper investigates the effect of the windgenerated bubble layer on the underwater sound source localization in the Persian Gulf shallowwater environment through computer simulation and the matched field processing technique. An underwater sound source of 210 kHz located at depths of 10, 45, and 75 m was considered at a distance of 4 km from a linear vertical receiver array. The estimation of the source range and depth was performed in the match condition using the maximumlikelihood matched field processor. Next, the errors due to the effect of the soundspeed mismatch of the bubble layer (affected by different wind speeds) were extracted. The results showed that, although errors increased by increasing the degree of the mismatch and by increasing the source frequency, the error values are significant (above 1%) only at frequencies greater than or equal to 8 kHz for wind speeds greater than 8 m/s. Also, the maximum error in estimating the range and depth of the source is 2.5% and 4.5%, respectively. Besides, the values of these errors were dependent on the source depth, so the errors for the sound source located at depth 10 m (closer to the bubble layer) were more than the errors in the other two source depths.