تخمين خط سير شناور زير سطحي با استفاده از بي هنجاري ژئومغناطيسي در آب‌هاي كم‌عمق

Obtaining Submarine Heading Using Magnetic Wake in Shallow Waters

هدف از مقاله حاضر، ارايه روش جديد آشكارسازي شناورهاي سطحي و زيرسطحي در آب‌هاي كم‌عمق، با استفاده از يك سنسور مغناطيسي هوابرد است. در اين روش، آشكارسازي برپايه القاء يك بي نجاري ژئومغناطيسي انجام شد كه صرفاً با حركت شناور در دريا ايجاد مي شود. بدين منظور، در ابتدا يك مدل رياضي جهت آشكارسازي هوايي بي هنجاري ژئومغناطيسي در آب‌هاي كم‌عمق، ارايه گرديد كه رابطه اين بي هنجاري با پارامترهاي محيطي و فيزيك شناور را بيان مي‌كند. سپس روي مدل رياضي مذكور با استفاده از آناليز فركانسي نشان داده شد كه بي هنجاري ژئومغناطيسي ناشي از حركت شناور، داراي مؤلفه‌هاي فركانسي خاصي است كه آن را از نويز محيطي دريا قابل ‌تفكيك مي‌كند. همچنين، شبيه‌سازي براي يك شناور زيرسطحي در درياي كم‌عمق، انجام شد و مشخص گرديد كه امكان تشخيص اين مؤلفه مغناطيسي حتي با وجود نويز شديد محيطي، وجود دارد. در نهايت، با استفاده از آناليز فركانسي، زاويه اي كه خط سير شناور با جهت حركت سنسور هوابرد مي سازد، در چند حالت مختلف تخمين زده شد و مشاهده گرديد كه خطاي تخمين با افزايش زاويه، زياد مي شود.

In this paper, we proposed a new detection method to discover ships and submarines in shallow waters, using an airborne magnetic sensor. Detection scenario is based on vessel travelling at sea which causes geomagnetic anomalies in sea water. Derived analytical formulations showed the relation of geomagnetic anomaly with physical properties of vessel and environmental parameters, and then frequency analysis was performed and revealed that frequency contents of geomagnetic anomaly differed from noise frequency spectrum. In next step, geomagnetic anomaly due to submarine traveling in shallow water was simulated. The simulation results showed that the proposed method was noise robust. Finally, submarine heading was estimated using spectral analysis of geomagnetic anomaly. It was illustrated that the estimation error of vessel heading strongly depended on airborne sensor trajectory drift from submarine traveling direction