شبكه موقعيت ياب هدف زيرآب با استفاده از الگوريتم Array-TDOA

تعيين موقعيت هدف در زيرآب داراي چالش‌هاي متفاوتي در مقايسه با فضاي آزاد مي‌باشد. متغير بودن سرعت صوت در آب و نيز پايين بودن سرعت انتشار امواج صوتي در آب از جمله چالش‌هاي ارتباطات زيرآب مي‌باشد. هدف از اين مقاله، ارائه يك شبكه موقعيت‌ياب هدف زيرآب با استفاده از ساختار آرايه‌ حسگري و پيشنهاد الگوريتم تخمين موقعيت هدف بنام Array-TDOA در شبكه موقعيت‌ياب ارائه شده مي‌باشد. در اين راستا، چالش متغير بودن سرعت صوت در محيط زيرآب و نيز مسئله ناهمگامي هدف با حسگرهاي شبكه بررسي مي‌گردد. با در نظر گرفتن اين دو چالش ساختاري براي شبكه حسگر زيرآب با استفاده از آرايه‌هاي حسگري پيشنهاد مي‌گردد كه قابليت تعيين موقعيت اهداف ناهمگام با حسگرهاي شبكه را دارا مي‌باشد. در شبكه پيشنهادي، از روش شكل‌دهي پرتو در محيط ناهمگن زيرآب همراه با الگوريتم Array-TDOA جهت تخمين موقعيت هدف استفاده مي‌شود. همچنين، براي روش پيشنهادي حد كرامر-راو محاسبه مي‌گردد. سپس، با انجام شبيه‌سازي در نرم‌افزار MATLAB، خطاي تعيين موقعيت روش پيشنهادي با استفاده از معيار RMSE محاسبه و با دقت روش‌ TDOA براي محيط‌هاي همگن و همچنين روش TOA در محيط‌هاي ناهمگن مقايسه مي‌گردد. نتايج شبيه‌سازي‌ها نشان مي‌دهد كه شبكه پيشنهادي، با در نظر گرفتن ناهمگني محيط زيرآب در تخمين موقعيت و شكل‌دهي پرتو، از دقت بسيار بالاتري، تقريباً نه برابر دقت روش‌ TDOA براي محيط‌هاي همگن برخوردار است. همچنين، نتايج بيانگر اين است كه در روش پيشنهادي مي‌توان با افزايش تعداد حسگرهاي درون آرايه‌ها از 4 به 25، با صرف 33% SNR كم‌تر به مقدار خطاي تخمين موقعيت مشخصي دست يافت.