تخمين پارامتر شكل در طنين آكوستيكي با توزيع آماري k

Shape Parameter Estimation of the K Distribution in Acoustic Reverberation

سامانه سوناري يكي از ابزارهاي آشكارسازي متحرك هاي دريايي نظير شناورهاي تندرو است. در آشكارسازي شناورها، به علت سرعت بالاي متحرك، سيگنال دريافتي، با نويزهاي محيطي تركيب مي شود و بنابراين شناخت پارامترهاي محيط براي سامانه لازم است. محيط زير آب يك محيط پيچيده است كه متاثر از عوامل فيزيكي مختلف بوده و به دليل ماهيت غير ايستان و غير خطي پديده ها، بررسي همه پارامترهاي موثر بر موج صوتي، كاري بسيار دشوار يا ناممكن است. اما براي تحليل پديده هاي آكوستيكي، نظير نحوه انتشار موج، نحوه تضعيف سيگنال در برخورد به سطوح مختلف و مدل سازي كانال، طبق تيوري هاي فيزيك و رياضي، تحليل هاي آماري مختلفي ارايه شدند. يكي از اين مدل ها، مدل توزيع احتمال كا (K) است كه در بررسي سيگنال طنين آكوستيكي زيرآب كاربرد دارد. در اين مقاله، يك سناريوي كانال صوتي شبيه سازي شده و سيگنال طنين با توزيع كا توليد شده است. سپس از روي داده و بر اساس برازش منحني تابع توزيع تجمعي آن، پارامتر توزيع كا با استفاده از الگوريتم بهينه سازي تخمين زده شده است. روش پيشنهادي با روش هاي حداكثر تشابه، روش ممان و روش zlogz، مقايسه شده كه نتايج تحليل، برتري روش پيشنهادي را نسبت به ديگر روش ها نشان مي دهد.

The sonar system is one of the tools for detecting moving marine vessels such as high speed crafts. In marine vessels detection, due to the high speed of movement, the received signal is combined with ambient noise and affected by multi path, therefore it is necessary for the system to know the environmental parameters. The underwater environment is a complex environment that is affected by various physical factors and due to the non-stationary and nonlinear nature of the phenomena, it is very difficult or impossible to study all the parameters affecting the sound wave. But for the analysis of acoustic phenomena, such as how the wave propagates, how the signal attenuates in dealing with different surfaces and channel modeling, according to theories of physics and mathematics, different statistical analyzes were presented. One of these models is the K probability distribution model, which is used to study the underwater acoustic reverberation. In this paper, a scenario of underwater channel reverberation are simulated and a resonant signal with k distribution are generated. Then, based on the fitting of the curve of its cumulative distribution function, the k distribution parameter is estimated using the optimization algorithm. The proposed method is compared with the some methods such as maximum likelihood method, the method of moment and the zlogz method, which the results of the analysis show the superiority of the proposed method over other methods.