ΔΙΑΔΟΣΗ ΑΚΟΥΣΤΙΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΣΕ ΑΝΟΜΟΙΟΓΕΝΗ ΥΠΟΘΑΛΑΣΣΙΟ ΜΕΣΟ ΚΑΙ ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΗ ΠΗΓΩΝ ΚΥΜΑΤΙΚΗΣ ΕΚΠΟΜΠΗΣ

Abstract

Η ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΑΥΤΗ ΕΧΕΙ ΩΣ ΘΕΜΑ ΤΗ ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΔΙΑΔΟΣΗΣ ΑΚΟΥΣΤΙΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ, ΠΟΥ ΠΑΡΑΓΕΤΑΙ ΑΠΟ ΠΗΓΕΣ ΕΚΠΟΜΠΗΣ ΗΧΗΤΙΚΩΝ ΚΥΜΑΤΩΝ, ΜΕΣΑ ΣΕ ΑΝΟΜΟΙΟΓΕΝΕΣ ΥΠΟΘΑΛΑΣΣΙΟ ΜΕΣΟ. ΕΠΙΣΗΣ ΑΣΧΟΛΕΙΤΑΙ ΜΕ ΤΗ ΜΕΛΕΤΗ ΤΟΥ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ ΤΗΣ ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΗΣ ΤΕΤΟΙΟΥ ΕΙΔΟΥΣ ΠΗΓΩΝ. ΑΡΧΙΚΑ ΜΕΛΕΤΑΤΑΙ ΤΟ ΠΡΟΒΛΗΜΑ ΤΗΣ ΔΙΑΔΟΣΗΣ ΑΚΟΥΣΤΙΚΩΝ ΚΥΜΑΤΩΝ ΣΕ ΟΡΙΖΟΝΤΙΑ ΣΤΡΩΜΑΤΟΠΟΙΗΜΕΝΑ ΜΕΣΑ, ΣΕ ΜΕΣΑ ΔΗΛΑΔΗ ΠΟΥ Η ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΤΩΝ ΑΚΟΥΣΤΙΚΩΝ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΕΞΑΡΤΑΤΑΙ ΜΟΝΟ ΑΠΟ ΤΟ ΒΑΘΟΣ. Η ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΓΙΝΕΤΑΙ ΜΕΣΩ ΤΗΣ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ GREEN ΤΟΥ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ ΚΑΙ ΤΟ ΑΚΟΥΣΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ ΕΚΦΡΑΖΕΤΑΙ ΜΕΣΩ ΕΝΟΣ ΑΘΡΟΙΣΜΑΤΟΣ ΚΥΜΑΤΟΔΗΓΟΥΜΕΝΩΝ ΡΥΘΜΩΝ ΚΑΙ ΤΟΥ ΠΡΩΤΕΥΟΝΤΟΣ ΠΕΔΙΟΥ ΟΠΟΥ ΑΥΤΟ ΥΠΑΡΧΕΙ. ΤΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΑΥΤΟ ΕΠΕΚΤΕΙΝΕΤΑΙ ΣΤΗ ΣΥΝΕΧΕΙΑ ΩΣΤΕ ΝΑ ΚΑΛΥΨΕΙ ΑΝΟΜΟΙΟΓΕΝΗ ΜΕΣΑ, ΟΠΟΥ ΠΑΡΟΥΣΙΑΖΟΝΤΑΙ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΚΑΙ ΜΕ ΤΗΝ ΑΠΟΣΤΑΣΗ ΑΠΟ ΤΗΝ ΠΗΓΗ. ΤΟ ΠΡΟΒΛΗΜΑ ΑΥΤΟ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΖΕΤΑΙ ΜΕ ΤΗΝ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΗΣ ΜΕΤΑΒΟΛΗΣ ΤΟΥ ΔΕΙΚΤΗ ΔΙΑΘΛΑΣΗΣ ΩΣ ΠΡΟΣ ΤΗΝ ΑΠΟΣΤΑΣΗ ΜΕ ΤΡΙΓΩΝΟΜΕΤΡΙΚΕΣ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΤΗΝ ΚΑΤΑΛΛΗΛΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΟΥ ΘΕΩΡΗΜΑΤΟΣ GREEN. ΠΑΡΑΤΗΡΗΘΗΚΕ ΟΤΙ Η ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΤΗΣ ΠΑΡΑΠΑΝΩ ΕΞΑΡΤΗΣΗΣ ΠΡΟΚΑΛΕΙ ΜΕΓΑΛΕΣ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΣΤΑ ΚΥΜΑΤΟΔΗΓΟΥΜΕΝΑ ΠΕΔΙΑ, ΕΙΔΙΚΑ ΣΕ ΠΕΡΙΟΧΕΣ ΕΚΤΟΣ ΤΟΥ ΣΤΡΩΜΑΤΟΣ ΤΗΣ ΠΗΓΗΣ. ΤΟ ΠΡΟΒΛΗΜΑ ΤΗΣ ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΗΣ ΑΚΟΥΣΤΙΚΩΝ ΠΗΓΩΝ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΖΕΤΑΙ ΜΕ ΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΜΙΑΣ ΜΕΘΟΔΟΥ ΠΟΥ ΕΧΕΙ ΤΗ ΒΑΣΗ ΤΗΣ ΣΤΑ ΠΑΡΑΠΑΝΩ ΦΥΣΙΚΑ ΜΟΝΤΕΛΑ ΚΑΙ ΣΕ ΕΝΑ ΑΛΓΟΡΙΘΜΟ ΕΛΑΧΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ (DOWNHILL SIMPLEX). ΔΙΑΠΙΣΤΩΘΗΚΕ Η ΕΥΧΡΗΣΤΙΑ ΤΗΣ ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΗΣ ΜΕΘΟΔΟΥ ΚΑΙ Η ΓΡΗΓΟΡΗ ΣΥΓΚΛΙΣΗ ΤΗΣ, ΕΙΔΙΚΑ ΟΤΑΝ ΥΠΑΡΧΕΙ ΚΑΛΗ ΓΝΩΣΗ ΤΩΝ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΤΟΥ ΜΕΣΟΥ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΕΝΑΡΞΗ ΤΗΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑΣ ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΗΣ.

THIS THESIS DEALS WITH THE ANALYSIS AND MODELLING OF ACOUSTIC WAVES PROPAGATION GENERATED FROM A SOURCE WITHIN A LATERALLY INHOMOGENEOUS LAYERED SEA MEDIUM. THE ACOUSTIC FIELD IS CALCULATED USING ANALYTICAL TECHNIQUES. AT THE SAME TIME THE PROBLEM OF SOURCE RECOGNITION IS FACED BY PROPOSING A NON - LINEAR OPTIMIZATION TECHNIQUE, BASED ON THE USE OF A DATABASE OF KNOWN ACOUSTIC SOURCES AND THE DETAILED PHYSICAL MODELS DEVELOPED IN THIS THESIS. FIRSTLY A MODEL STRUCTURE WITH A LAYERED MEDIUM IS ASSUMED WHERE THE REFRACTIVE INDEX IS TAKENTO BE DISCRETE VALUED WHILE A THREE DIMENSIONAL VARIATION IS ASSUMED ON THE INTERFACES OF THE LAYERS. A REALISTIC THREE DIMENSIONAL MODEL OF SEA MEDIUM IN TERMS OF PROPAGATION CHARACTERISTICS IS TAKEN THROUGH THIS APPROACH AND THE ACOUSTIC FIELD IS CALCULATED ANALYTICALLY, THROUGH A GREEN'S FUNCTION FORMULATION. STARTING FROM THE COMPUTATION OF THE RESPONSE FUNCTION OF THE STRATIFIED MEDIUM, INTEGRAL EQUATION TECHNIQUES ARE EMPLOYED TO ANALYSE THE CASE OF INHOMOGENEOUS MEDIUM. FIELD CALCULATION IS CARRIED OUT FOR A SINUSOIDAL LATERAL INHOMOGENEOUS SEA MEDIUM. NUMERICAL COMPUTATIONS ARE CARRIED OUT AND THE EFFECTSOF THE INHOMOGENEITIES ARE EXAMINED. THE PROPOSED OPTIMIZATION ALGORITHM FORDEALING WITH THE SOURCE RECOGNITION PROBLEM IS BASED ON THE MINIMIZATION OF THE QUADRATIC ERROR FUNCTION BETWEEN ESTIMATED SOURCE SIGNAL VALUES AND SIGNALVALUES (ABSTRACT TRUNCATED)