Nghiên cứu phát triển thuật toán thích nghi nhằm nâng cao chất lượng định vị dưới nước dựa trên kỹ thuật sonar USBL
352 lượt xemDOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.CSCE7.2023.81-89Từ khóa:
USBL; Thuật toán thích nghi; FPGA; Vùng nước nông.Tóm tắt
Bài báo đề xuất một giải pháp nhằm nâng cao độ chính xác trong kỹ thuật định vị dưới nước sử dụng đường cơ sở cực ngắn (USBL) dựa trên nguyên lý sonar. Ở vùng nước nông, các hiện tượng thủy văn phức tạp ảnh hưởng đến chất lượng truyền và nhận tín hiệu âm, do đó việc xử lý các tín hiệu này trở nên rất quan trọng. Thông qua mô hình hệ thống USBL, bài báo trình bày một mô hình có khả năng lựa chọn thích nghi các tín hiệu chính xác trong môi trường phức tạp dưới nước. Mô hình đề xuất được triển khai và kiểm nghiệm trong thực tế trên phần cứng FPGA tại Vịnh Lan Ha. Kết quả cho thấy hiệu quả của thuật toán đề xuất so với các phương pháp thông thường, giải pháp này cho phép mở rộng phạm vi quản lý và tối ưu hóa công suất truyền của hệ thống, ngay cả trong trường hợp tỷ lệ tín trên tạp thấp.
Tài liệu tham khảo
[1]. Arkhipov, Mikhail. "Utilizing Johnson solids for designing multielement USBL systems." IEEE Journal of Oceanic Engineering 41.4: 783-793, (2016). DOI: https://doi.org/10.1109/JOE.2016.2540758
[2]. Abraham, Douglas A. “Underwater Acoustic Signal Processing: Modeling, Detection, and Estimation”. Springer, (2019). DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-92983-5
[3]. Reis, Joel, et al. "Design and experimental validation of a USBL underwater acoustic positioning system." Sensors 16.9: 1491, (2016). DOI: https://doi.org/10.3390/s16091491
[4]. Arkhipov, Mikhail. "An approach to using basic three-element arrays in tetrahedral-based USBL systems." 2013 OCEANS-San Diego. IEEE, (2013).
[5]. Wu, Yongqing et al. "Doppler aided synthetic long baseline navigation for a fast moving underwater vehicles." OCEANS-MTS/IEEE Kobe Techno-Oceans (OTO). IEEE, (2018). DOI: https://doi.org/10.1109/OCEANSKOBE.2018.8559120
[6]. Zhao, Peng, et al. "Online Calibration Method of Sonar Array Receiving Directivity Based on USBL." 2022 IEEE International Conference on Signal Processing, Communications and Computing (ICSPCC). IEEE, (2022). DOI: https://doi.org/10.1109/ICSPCC55723.2022.9984321
[7]. Pennec, Sébastien, et al. "On joint acoustic communication and positioning through MFSK-modulated signals and Costas arrays." OCEANS'10 IEEE SYDNEY. IEEE, (2010). DOI: https://doi.org/10.1109/OCEANSSYD.2010.5603656
[8]. Peng, Tao, and Lilin Cui. "Research on Underwater Transient Signal Denoising Algorithm Under low SNR." 2021 4th International Conference on Information Communication and Signal Processing (ICICSP). IEEE, (2021). DOI: https://doi.org/10.1109/ICICSP54369.2021.9611943
[9]. Liu, Yuji, Huixiu Chen, and Biao Wang. "DOA estimation of underwater acoustic signals based on PCA-kNN algorithm." 2020 International Conference on Computer Information and Big Data Applications (CIBDA). IEEE, (2020). DOI: https://doi.org/10.1109/CIBDA50819.2020.00115
[10]. Sazontov, A. G., and A. I. Malekhanov. "Matched field signal processing in underwater sound channels." Acoustical Physics 61: 213-230, (2015). DOI: https://doi.org/10.1134/S1063771015020128
[11]. T. Q. Giang et al., “Improving location precision for USBL system using four hydrophone array”, Journal of Military Science and Technology Research, Special Issue of the Institute of Electronics, pp. 133-138, (2020).
[12]. Hoang B. N. et al., “Optimizing baseline in USBL using Costas hopping to increase navigation precision in shallow water”, In 16th International Conference on Ubiquitous Information Management & Communication, IEEE, pp.1-6, (2022).
[13]. Mark A. Richards, “Fundamentals of Radar Signal Processing” - Second Edition, McGraw Hill Education, (2014).
[14]. Tang, Z. “Ultra-short Baseline Underwater Acoustic Location Technology”, Springer Reference Engineering, (2020). DOI: https://doi.org/10.1007/978-981-10-6963-5_289-1
