A computer simulation of sonar signal propagation by ray method
Modeling of sound rays is an important task in underwater acoustics, because solving this problem helps to solve many practical problems of modern sonar systems, by increasing the informative characteristics of signal propagation for both military and civilian research in the seas and oceans. Today,...
Збережено в:
| Дата: | 2022 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут проблем реєстрації інформації НАН України
2022
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://drsp.ipri.kiev.ua/article/view/262745 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Data Recording, Storage & Processing |
Репозитарії
Data Recording, Storage & Processing| id |
drspiprikievua-article-262745 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| spelling |
drspiprikievua-article-2627452022-09-11T03:35:59Z A computer simulation of sonar signal propagation by ray method Комп’ютерне моделювання розповсюдження гідроакустичного сигналу променевим методом Свинчук, О. В. Євтушенко, А. М. Пуха, Г. С. Пироговська, Т. В. гідроакустичний сигнал, променева теорія, трасування променів hydroacoustic signal, ray theory, ray tracing Modeling of sound rays is an important task in underwater acoustics, because solving this problem helps to solve many practical problems of modern sonar systems, by increasing the informative characteristics of signal propagation for both military and civilian research in the seas and oceans. Today, there are many different mathematical models based on different approaches. The most well-known models of ray tracing are the Bellhop and Traceo models, which calculate the sound field in a horizontal inhomogeneous water environment by tracking a Gaussian ray. This paper describes a number of models based on the classical theory of rays, which is easy to implement and is based on solving simple differential equations that provide the necessary information about the trajectory of rays in any direction and location of the radiation source. To compare these models and determine the accuracy of each of them, a software product was created to model the propagation of sonar signals in the marine environment to assess their disadvantages and advantages for further development of software tools for analysis and study of sonar signals in a multilayer marine environment. The developed solution consists of a main program and three class libraries, each of which implements a set of methods for constructing a ray trajectory according to an algorithm from the Traceo model, a geometric model and a linear model. To simulate the propagation of sonar signals in the marine environment, various speed velocity profiles were recorded in the program. High reliability of modeling of propagation of hydroacoustic signals of linear model allows compare accuracy of construction of a trajectory of beams to other offered models. The development of new software products based on previously developed radiation theory, and the improvement of existing software products will allow to more accurately assess the various parameters of the marine environment and solve more complex problems of ray tracing. Моделювання звукових променів є важливим завданням у підводній акустиці, адже вирішення цього завдання допомагає розв’язати чимало практичних задач сучасних гідроакустичних систем шляхом збільшення інформативності характеристик розповсюдження сигналів як для військових, так і для цивільних дослідницьких робіт країн, що знаходяться біля морів і океанів. Сьогодні вже існує дуже багато різних математичних моделей, які представляють собою різні підходи. У статті наведено опис ряду моделей, що засновані на класичній теорії променів. Вона є простою в реалізації і базується на розв’язанні простих диференціальних рівнянь, які дають необхідну інформацію про траєкторію руху променів при будь-якому їхньому напрямку та розміщенню джерела випромінювання. Проведено порівняння даних моделей розповсюдження гідроакустичних сигналів у морському середовищі з метою оцінки їхніх переваг і недоліків для подальшого створення нових програмних інструментальних засобів аналізу та дослідження гідроакустичних сигналів у багатошаровому морському середовищі. Інститут проблем реєстрації інформації НАН України 2022-06-07 Article Article application/pdf http://drsp.ipri.kiev.ua/article/view/262745 10.35681/1560-9189.2022.24.1.262745 Data Recording, Storage & Processing; Vol. 24 No. 1 (2022); 36-50 Регистрация, хранение и обработка данных; Том 24 № 1 (2022); 36-50 Реєстрація, зберігання і обробка даних; Том 24 № 1 (2022); 36-50 1560-9189 uk http://drsp.ipri.kiev.ua/article/view/262745/259959 Авторське право (c) 2022 Реєстрація, зберігання і обробка даних |
| institution |
Data Recording, Storage & Processing |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
гідроакустичний сигнал променева теорія трасування променів hydroacoustic signal ray theory ray tracing |
| spellingShingle |
гідроакустичний сигнал променева теорія трасування променів hydroacoustic signal ray theory ray tracing Свинчук, О. В. Євтушенко, А. М. Пуха, Г. С. Пироговська, Т. В. A computer simulation of sonar signal propagation by ray method |
| topic_facet |
гідроакустичний сигнал променева теорія трасування променів hydroacoustic signal ray theory ray tracing |
| format |
Article |
| author |
Свинчук, О. В. Євтушенко, А. М. Пуха, Г. С. Пироговська, Т. В. |
| author_facet |
Свинчук, О. В. Євтушенко, А. М. Пуха, Г. С. Пироговська, Т. В. |
| author_sort |
Свинчук, О. В. |
| title |
A computer simulation of sonar signal propagation by ray method |
| title_short |
A computer simulation of sonar signal propagation by ray method |
| title_full |
A computer simulation of sonar signal propagation by ray method |
| title_fullStr |
A computer simulation of sonar signal propagation by ray method |
| title_full_unstemmed |
A computer simulation of sonar signal propagation by ray method |
| title_sort |
computer simulation of sonar signal propagation by ray method |
| title_alt |
Комп’ютерне моделювання розповсюдження гідроакустичного сигналу променевим методом |
| description |
Modeling of sound rays is an important task in underwater acoustics, because solving this problem helps to solve many practical problems of modern sonar systems, by increasing the informative characteristics of signal propagation for both military and civilian research in the seas and oceans. Today, there are many different mathematical models based on different approaches. The most well-known models of ray tracing are the Bellhop and Traceo models, which calculate the sound field in a horizontal inhomogeneous water environment by tracking a Gaussian ray. This paper describes a number of models based on the classical theory of rays, which is easy to implement and is based on solving simple differential equations that provide the necessary information about the trajectory of rays in any direction and location of the radiation source. To compare these models and determine the accuracy of each of them, a software product was created to model the propagation of sonar signals in the marine environment to assess their disadvantages and advantages for further development of software tools for analysis and study of sonar signals in a multilayer marine environment. The developed solution consists of a main program and three class libraries, each of which implements a set of methods for constructing a ray trajectory according to an algorithm from the Traceo model, a geometric model and a linear model. To simulate the propagation of sonar signals in the marine environment, various speed velocity profiles were recorded in the program. High reliability of modeling of propagation of hydroacoustic signals of linear model allows compare accuracy of construction of a trajectory of beams to other offered models. The development of new software products based on previously developed radiation theory, and the improvement of existing software products will allow to more accurately assess the various parameters of the marine environment and solve more complex problems of ray tracing. |
| publisher |
Інститут проблем реєстрації інформації НАН України |
| publishDate |
2022 |
| url |
http://drsp.ipri.kiev.ua/article/view/262745 |
| work_keys_str_mv |
AT svinčukov acomputersimulationofsonarsignalpropagationbyraymethod AT êvtušenkoam acomputersimulationofsonarsignalpropagationbyraymethod AT puhags acomputersimulationofsonarsignalpropagationbyraymethod AT pirogovsʹkatv acomputersimulationofsonarsignalpropagationbyraymethod AT svinčukov kompûternemodelûvannârozpovsûdžennâgídroakustičnogosignalupromenevimmetodom AT êvtušenkoam kompûternemodelûvannârozpovsûdžennâgídroakustičnogosignalupromenevimmetodom AT puhags kompûternemodelûvannârozpovsûdžennâgídroakustičnogosignalupromenevimmetodom AT pirogovsʹkatv kompûternemodelûvannârozpovsûdžennâgídroakustičnogosignalupromenevimmetodom AT svinčukov computersimulationofsonarsignalpropagationbyraymethod AT êvtušenkoam computersimulationofsonarsignalpropagationbyraymethod AT puhags computersimulationofsonarsignalpropagationbyraymethod AT pirogovsʹkatv computersimulationofsonarsignalpropagationbyraymethod |
| first_indexed |
2024-04-21T19:34:27Z |
| last_indexed |
2024-04-21T19:34:27Z |
| _version_ |
1796974122289332224 |