طراحی شکل موج نوین برای بهبود آشکارسازی اهداف سوناری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترای گروه مهندسی برق گرایش مخابرات، دانشکده برق و کامپیوتر، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم تحقیقات، تهران، ایران.

2 استادیار دانشکده علوم مهندسی، پردیس دانشکده های فنی، دانشگاه تهران.

3 دانشکده برق و کامپیوتر، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم تحقیقات، تهران، ایران.

چکیده

آشکارسازی اهداف زیرآب در محیط با طنین زیاد و عمق کم بوسیله سونار، فرایند بسیار سخت و پیچیده‌ای است. در این مقاله شکل موجی ترکیبی به منظور بهبود آشکارسازی با قدرت تفکیک بالا برای برد پیشنهاد شده است. ابتدا پس از تحلیل و بررسی شکل موج HFM ، نشان داده شد که شکل موج HFM برای اهداف متحرک گزینه مناسبتری از LFM به حساب می‌آید. در شکل موج پهن باند HFM با افزایش پهنای باند، سطح گلبرگ جانبی زیاد می‌شد و احتمال آشکارسازی اهداف ضعیف کاهش می یافت. در این تحقیق، روشی برای طراحی شکل موج با تفکیک به دامنه‌های مجزا پیشنهاد گردید و سپس به منظور کاهش نسبت پیک به سطح گلبرگ جانبی (PSLR) و افزایش احتمال آشکارسازی (Pd) هدف، کدهایی با نسبت پیک به سطح گلبرگ جانبی مینیمم، به شکل موج طراحی شده اضافه شد. سپس تابع ابهام شکل موج پیشنهادی محاسبه و رسم گردید و ویژگی حساسیت به داپلر، با توجه به پونزی شکل بودن تابع نیز مشاهده شد. ویژگی بارز الگوریتم پیشنهادی این است که شکل موج ارسالی را می توان متناسب با سرعت هدف مدنظر، طراحی نموده و احتمال آشکارسازی را بهبود قابل توجهی داد. نتایج ارزیابی نشان می دهد، در معیار PSLR بهبود قابل توجهی نسبت به شکل موج LFM حاصل شد. همچنین درمعیار تابع Q، سطح طنین قابل آشکارسازی شکل موج پیشنهادی نسبت به سایر شکل موج های مشهور در حوزه سونار برتری قابل توجهی ارائه می‌نماید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Design a novel waveform to improve the detection of sonar targets

نویسندگان [English]

  • Omid Pakdel Azar 1
  • Hadi Amiri 2
  • Farbod Razzazi 3
1 Department of Electrical and Computer Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.
2 Assistant Professor, School of Engineering Science, Faculty of Engineering, University of Tehran.
3 Department of Electrical and Computer Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Detection of underwater targets in high-reverberation and shallow water environments by sonar is a complicated and complex process. In this paper, a hybrid waveform has proposed to improve detection with high range resolution. First, after analyzing the HFM waveform, it was shown that the HFM waveform is a better option than LFM for moving purposes. In the HFM wideband waveform, as the bandwidth increased, the peak-to-side lobe (PSL) ratio increased and the probability of detecting weak targets decreased. Therefore, a method for designing the waveform by separately amplitudes has proposed. Then in order to reduce the peak-to-side lobe ratio (PSLR) ratio and increase the target detection probability (Pd), codes with a minimum peak-to-side lobe ratio to Designed waveform combined. Then, the ambiguity function of the proposed waveform has calculated and plotted, and the Doppler sensitivity property was observed due to the thumbtack-like Ambiguity Function. A distinctive feature of the proposed algorithm is that the transmitted waveform can be designed in proportion to the intended speed of the target, and the probability of detection is significantly improved. The evaluation results show that there was a significant improvement in the PSLR criterion compared to the LFM waveform. Also, in the Q function criterion, the detectable reverberation level of the proposed waveform is significantly superior to other state-of-the-art sonar waveforms.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Active sonar
  • Waveform
  • Detection
  • Reverberation