INDICE DEI CAPITOLI
Indice dei Capitoli ...
Indice delle Figure ...
Sommario ...
Abstract ...
1. Introduzione...1
1.1 Sistemi per la sorveglianza acustica subacquea... 1
1.2 Sistema per la sorveglianza a basso costo ... 1
2. Principi base di Acustica ... 3
2.1 Introduzione ...3
2.2 Propagazione delle onde acustiche...3
2.3 Propagazione attraverso due mezzi ... 4
2.4 Intensità acustica ... 6
2.5 Velocità del suono in mare ... 7
2.6 Propagazione acustica in mare...10
2.6.1 Teoria dei Raggi ...10
2.7 Riflessioni sulla superficie e sul fondo marino...16
2.8 Propagazione in acque basse...18
3. Il Sonar ...20
3.1 Introduzione ... 20
3.2 Equazioni del sonar passivo...21
3.3 Trasmission Loss... 22
3.3.1 Diffusione geometrica...22
3.3.2 Assorbimento... 23
3.3.3 Attenuazione Irreversibile...24
4. Rumore ambientale e generato dalle imbarcazioni ... 25
4.1 Introduzione ... 25
4.2 Rumore ambientale... 25
4.3 Rumore generato dalle imbarcazioni... 27
4.3.1 Rumore del sistema propulsivo ...28
4.3.2 Rumore delle eliche ...28
4.3.3 Rumore delle macchine ausiliarie... 29
4.3.4 Rumore idrodinamico ...29
4.3.5 Firma acustica complessiva...30
5. Analisi dei dati di rumore ...31
5.1 Introduzione ... 31
5.2 Acquisizione dei segnali di rumore ...31
5.3 Il linguaggio di programmazione IDL... 31
5.4 Analisi in frequenza... 32
5.4.1 Analisi tempo-frequenza dei dati... 34
5.5 Informazioni evidenziate dagli spettrogrammi ... 35
5.6 Estrazione delle componenti frequenziali caratteristiche ... 37
5.7 Processing multi-frequenza dei dati ...38
6. Localizzazione ...40
6.1 Localizzazione della sorgente sonora mediante un singolo idrofono... 40
6.1.1 Algoritmo per la localizzazione... 40
6.2 Applicazione dell’algoritmo con dati iniziali reali... 41
6.2.1 Imbarcazione che passa a 50m veloce ... 44
6.2.2 Imbarcazione che passa a 100m veloce ... 45
6.3 Applicazione dell’algoritmo con dati iniziali non reali ... 47
6.4 Velocità massima e minima ... 49
6.4.1 Imbarcazione che passa a 100m veloce ... 49
6.4.2 Imbarcazione che passa a 50m veloce ... 50
6.5 Informazioni sulla velocità dell’imbarcazione...53
6.6 Analisi Cepstrale ...53
6.6.1 Trasformazioni omomorfe ... 53
6.6.2 Cepstrum... 55
6.6.3 Unwrap phase ...57
6.6.4 Applicazioni del cepstrum all'analisi di segnali ... 58
6.6.5 Applicazione del cepstrum...59
6.6 Conclusioni ... 64
7. Localizzazione mediante due idrofoni ... 65
7.1 Introduzione ... 65
7.2 Determinazione del ritardo mediante correlazione ... 67
7.2.1 Applicazione della cross-correlazione al nostro caso... 68
7.3 Configurazione in verticale e sorgente in superficie ... 69
7.4 Simulazione del sistema ... 71
7.4.1 Osservazioni ... 75
7.5 Stima della velocità ... 76
7.6 Osservazioni conclusive ... 78
7.7 Individuazione di un SUB... 79
8. Sistema con due Idrofoni in verticale... 83
8.1 Introduzione ... 83
8.2 Simulazione...83
8.3 Filtro di Kalman ...85
8.3.1 Implementazione del Filtro di Kalman ... 87
8.4 Simulazioni con Kalman...89
8.4.1 Caso di un’imbarcazione che si muove a 100m con bassa velocità ...90
8.4.2 Caso di un’imbarcazione che si muove a 50m con bassa velocità ...91
8.4.3 Caso di un’imbarcazione che si muove a 50m con alta velocità...92
8.5 Simulazione con dati reali...94
9. Conclusioni ... 98
9.1 Sviluppi futuri ... 98
Bibliografia ... 99
Appendici ...100
