هیدروفیزیک

هیدروفیزیک

شبیه سازی کارکرد سونار با بهره گیری از روش تصمیم گیری چندمعیاره AHP

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه فردوسی مشهد
2 گروه برق، دانشگاه سجاد، مشهد
3 دانشکده مهندسی مکانیک و هوا فضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر
4 گروه مهندسی کامپیوتر، دانشکده مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد
چکیده
سامانه‌های سونار (فعال و غیرفعال) با بهره‌گیری از امواج صوتی انتشار یافته از سوی شناورهای سطحی و زیرسطحی، وظیفه آشکارسازی، شناسایی، و مکان‌یابی آنها را عهده‌دارند. شبیه‌ساز سونار، نرم‌افزاری است که عملکرد سونار واقعی را بازسازی می‌کند، و علاوه بر کارکردهای آموزشی، در فرآیندهای تحقیق و توسعه سامانه‌های دفاعی، سبب کاهش هزینه‌ها شده و همچنین در طراحی عملیات و بازنمایی سناریوهای نبرد به کار می‌آید. در فرآیند پیاده‌سازی مدل شبیه‌ساز سونار، می‌بایست دو مرحله بازسازی سیگنال مشاهداتی و وارون‌سازی (جهت بازنمایی هدف) منظور گردد. مدلسازی این دو مرحله به صورت جداگانه و یا یکپارچه، با روش‌های مختلف شدنی است. در این پژوهش، با توجه به نبود پایگاه داده‌های سیگنال‌های مشاهداتی برای انواع شناورها از سویی، و نیاز به انجام شبیه‌سازی در لحظه و بلادرنگ، روشی جدید در شبیه‌سازی عملکرد سونار غیرفعال با الهام‌گیری از شیوه بهینه‌یابی و تصمیم‌گیری AHP، که در دانش مدیریت توسعه یافته، پیشنهاد شده است، که با نگاشت نظر و تجربه خبرگان عملیات سوناری بر روی شبکه‌ای از معیارها و گزینه-های تأثیرگذار بر روی یکدیگر، فرآیند شبیه‌سازی را پیاده‌سازی می‌کند.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Simulation of Sonar Functionality by Employing Multi-Criteria Decision Making Method of AHP

نویسندگان English

Reza Khajavi 1
Mohammad Vahedian 2
Azad Vatandoust 3
Jalil Toosifar 4
1 Department of Physics, Faculty of Science, Ferdowsi University of Mashhad
2 Department of Electrical Engineering, Sadjad University, Mashhad
3 Faculty of Mechanical Engineering, Malek-Ashtar University of technology, Iran
4 Department of Computer Engineering, Faculty of Engineering, Islamic Azad University, Mashhad, Iran
چکیده English

By employing acoustic emissions from surface or subsurface naval platforms, sonar systems (encompassing both active and passive modalities) are tasked with the detection, identification, and localization of such assets. A sonar simulator, as a software construct, emulates the functionality of a physical sonar system. Beyond its pedagogical applications, it offers significant cost efficiencies in the research and development lifecycle of defense systems and serves as a valuable tool in operational planning and the representation of tactical scenarios. The implementation of a sonar simulator model necessitates addressing two key phases: the reconstruction of observational signals and the subsequent inversion process for target rendering. These phases can be modeled through disparate or integrated methodologies. This research addresses the dual challenges of a paucity of observational signal datasets across diverse vessel types and the imperative for real-time simulation. To this end, a novel approach to passive sonar operational simulation is proposed, drawing inspiration from the Analytic Hierarchy Process (AHP), an established optimization and decision-making framework within management science. This methodology operationalizes the simulation by mapping the domain expertise and experiential insights of sonar operators onto an interconnected hierarchical network of salient criteria and influential alternatives.

کلیدواژه‌ها English

AHP
MCDM
Simulation
Sonar
[1]     اریک روبرت. مقدمه­ای بر سیستم سونار. ترجمه محمدرضا سهیلی­فر. تهران: نشر اتحاد-دانشگاه علوم دریایی امام خمینی؛1386.
[2]     Taroudakis MI, Makrakis GN. Inverse Problems in Underwater Acoustics. Springer; 2010.
[3]     Sung M, Lee M, Kim J, Song S, Song YW, Yu SC, Convolutional-Neural-Network-based Underwater Object Detection Using Sonar Image Simulator with Randomized Degradation. OCEANS 2019 MTS/IEEE Seattle, WA, USA. 2019; 1-7
[4]     Jose, Tessin K, Subhalakshmy AB, Hareesh G. An Efficient Signal and Noise Simulator for Imaging Sonar. OCEANS 2024 – Singapore. 2024; 1-7.
[5]     Cerqueira R, Trocoli T, Neves G, Joyeux S, Albiez J, Oliveira L. A novel GPU-based sonar simulator for real-time applications.  Computers and Graphics (Pergamon). 2017; 68: 66-76.
[6]     Hui-zhi C. Real-time software development for sonar array signal simulator. Technical Acoustics; 2004.
[7]     بهادری مسعود. مقدمه­ای بر آکوستیک زیر آب و فناوری سونار. تهران: نشر ناقوس برای سازمان فضایی ایران پژوهشکده مهندسی؛ 1392.
[8]     Johnson DH, DeGraaf S. Improving Bearing Resolution of Bearing in Passive Sonar Arrays by Eigenvalue Analysis. Technical Report EE-8102: Office of Naval Research;  1981
[9]     Niu H, Li X, Zhang Y. Advances and applications of machine learning in underwater acoustics. Intell. Mar. Technol. Syst.2023; 1, 8.
[10]   Basha SK, Nambiar A. S3Simulator: A benchmarking Side Scan Sonar Simulator dataset for underwater image analysis Pattern Recognition: 27th International Conference, ICPR, Kolkata, India. 2024; XVI: 219 – 235
[11] Yin Z, Zhang S, Sun R, Ding Y, Guo Y. Sonar Image Target Detection Based on Deep Learning. International Conference on Distributed Computing and Electrical Circuits and Electronics (ICDCECE), Ballar, India. 2023; 1-9.
[12] Shin J, Chang S, Bays MJ, Weaver J, Wettergren TA, Ferrari S. Synthetic Sonar Image Simulation with Various Seabed Conditions for Automatic Target Recognition, OCEANS, Hampton Roads, Hampton Roads, VA, USA. 2022; 1-8.
[13] Ward MK, Stevenson M. Sonar signal detection and classification using artificial neural networks. Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering. Conference Proceedings. Navigating to a New Era (Cat. No.00TH8492), Halifax, NS, Canada. 2000; 2:717-721.
[14] آذر  عادل، خسروانی فرزانه، جلالی رضا. تحقیق در عملیات نرم. تهران: نشر نگاه دانش؛ 1396.
[15] Warfare Sims. Command: Modern Air Naval Operations. Matrix Games; 2013.
[16] Waite AD. Sonar for Practicing Engineers. John Wiley & Sons; 2002
[17] Fisher FH, Simmons VP. Sound absorption in sea water. The Journal of the Acoustical Society of America. 1977; 62(3):558-564.
[18] Wenz GM. Acoustic ambient noise in the ocean: spectra and sources. The Journal of the Acoustical Society of America. 1962; 34(12), 1936-1956.

  • تاریخ دریافت 30 اردیبهشت 1404
  • تاریخ بازنگری 22 آبان 1404
  • تاریخ پذیرش 27 آبان 1404