Mô phỏng tiếng ồn phát ra từ các mục tiêu dưới nước

Nghiªn cøu khoa häc c«ng nghÖ<br /> <br /> <br /> M¤ PHáNG TIÕNG åN<br /> PH¸T RA Tõ C¸C MôC TI£U D¦íI N¦íC<br /> TrÞnh §¨ng Kh¸nh*, NguyÔn Xu©n Long**, Hoµng M¹nh §¹t***, L©m ViÕt Huy****<br /> <br /> Tãm t¾t: M« pháng tiÕng ån ph¸t x¹ tõ c¸c môc tiªu d­íi n­íc bao gåm tµu mÆt n­íc,<br /> tµu ngÇm, tµu chiÕn, tµu hµng hãa vµ tµu ®¸nh c¸ lµ mét trong nh÷ng kü thuËt quan träng<br /> cña hÖ thèng sonar thô ®éng vµ thiÕt bÞ nghi trang vÒ ©m. Bµi b¸o nµy tr×nh bµy mét m«<br /> h×nh m« t¶ c¸c ®Æc tr­ng cña tiÕng ån thùc tÕ cña c¸c môc tiªu d­íi n­íc. C¸c nguån<br /> ph¸t x¹ tiÕng ån bao gåm c¸c m¸y mãc, ch©n vÞt vµ tiÕng ån thñy ®éng lùc häc cña<br /> tµu. Phæ cña tiÕng ån ph¸t x¹ bao gåm phæ liªn tôc vµ phæ v¹ch. KÕt qu¶ m« pháng<br /> cho thÊy r»ng cã thÓ kh«i phôc l¹i c¸c dÊu hiÖu ®Æc tr­ng ©m häc cña tiÕng ån ph¸t<br /> x¹ tõ c¸c môc tiªu d­íi n­íc.<br /> Tõ khãa: Thñy ®éng häc, TiÕng ån, M« pháng.<br /> <br /> <br /> 1. giíi thiÖu chung<br /> Trong lÜnh vùc thñy ©m häc, ph¸t x¹ tiÕng ån cña c¸c môc tiªu d­íi n­íc tËp chung chñ<br /> yÕu c¸c nghiªn cøu trong m«i tr­êng n­íc biÓn. Nã lµ nguån th«ng tin cña thiÕt bÞ sonar<br /> thô ®éng. C¸c th«ng tin cã thÓ ®­îc sö dông ®Ó ph¸t hiÖn, ®¸nh gi¸ tham sè vµ nhËn d¹ng.<br /> C¸c môc tiªu d­íi n­íc bao gåm tµu mÆt n­íc, tµu ngÇm, tµu chiÕn, tµu hµng hãa vµ tµu<br /> ®¸nh c¸ [2]. C¸c nghiªn cøu vÒ m« pháng tiÕng ån ph¸t x¹ cña c¸c lo¹i môc tiªu trªn cã<br /> mét ý nghÜa thùc tÕ rÊt quan träng. Kü thuËt m« pháng ph¸t x¹ tiÕng ån lµ kü thuËt quan<br /> träng cña nghi trang vÒ ©m ®Æc biÖt lµ biÖn ph¸p ®èi phã ©m häc. M« pháng ph¸t x¹ tiÕng<br /> ån cña c¸c môc tiªu d­íi n­íc hÇu hÕt lµ c¸c nghiªn cøu vµ ph©n tÝch ®Æc tÝnh ©m häc cña<br /> c¸c tµu [3] vµ nã cã thÓ liªn quan tíi m« pháng c¸c ®Æc tÝnh nµy. V× thÕ nã cã thÓ sö dông<br /> ®Ó kiÓm tra hÖ thèng ©m häc vµ còng sö dông ®Ó lµm c¸c hÖ thèng bÉy ng­ l«i vµ hÖ thèng<br /> ©m häc trong ®èi phã ©m häc. TiÕng ån cña môc tiªu ®­îc t¹o ra d­íi ba d¹ng, bao gåm<br /> tiÕng ån do m¸y c¬ khÝ, do ch©n vÞt, do thñy ®éng lùc häc [5]. M« pháng ph¸t x¹ tiÕng ån<br /> ®­îc bµn nhiÒu trong c¸c tµi liªu [6]. Nh­ng m« pháng trong ®Æc tÝnh ®éng miÒn tÇn sè Ýt<br /> ®­îc ®Ò cËp. Bµi b¸o nµy ph©n tÝch ®Æc tÝnh ®éng ©m häc cña tiÕng ån. Ph­¬ng ph¸p m«<br /> pháng ®Æc tÝnh ©m häc c¬ b¶n ®­îc thùc hiÖn. Nã bao gåm m« pháng phæ v¹ch, phæ<br /> liªn tôc vµ phæ ®iÒu chÕ ®­êng bao. Bé m« pháng cã thÓ m« pháng thùc tÕ ®Æc tÝnh<br /> ®éng miÒn tÇn sè ®èi víi c¸c lo¹i tµu thñy.<br /> Bµi b¸o ®­îc tæ chøc nh­ sau. Trong phÇn 2 chóng t«i tr×nh bµy ®Æc tÝnh ©m häc cña<br /> tiÕng ån ph¸t x¹ tõ c¸c môc tiªu d­íi n­íc. PhÇn 3 ®¸nh gi¸ m« h×nh to¸n häc vµ m«<br /> pháng cña tiÕng ån ph¸t x¹. Cuèi cïng lµ phÇn kÕt luËn.<br /> <br /> 2. c¸c ®Æc tÝnh ©m häc cña tiÕng ån ph¸t x¹<br /> TiÕng ån ph¸t x¹ phô thuéc chñ yÕu vµo kiÓu lo¹i cña tµu vµ phÇn nµo phô thuéc vµo<br /> khu vùc biÓn. HiÖn t¹i, hÇu hÕt c¸c ph­¬ng ph¸p ph©n lo¹i môc tiªu dùa vµo ph©n tÝch chi<br /> tiÕt c¸c ®Æc tr­ng cña phæ c«ng suÊt tiÕng ån. V× vËy c«ng viÖc ®Çu tiªn vÒ c¸c m« pháng<br /> thùc tÕ tiÕng ån ph¸t x¹ ph¶i lµ nghiªn cøu c¸c ®Æc tÝnh ©m häc cña nã, t¹o tÝn hiÖu m«<br /> pháng cã ®Æc tÝnh thùc tÕ cña tiÕng ån.<br /> TiÕng ån do m¸y c¬ khÝ lµ tiÕng ån ®­îc ph¸t ra do sù rung ®éng cña m¸y truyÒn qua<br /> vá th©n tµu khi tµu ch¹y. Møc rung ®éng cña bÒ mÆt tiÕp xóc víi n­íc biÓn ®¸nh gi¸ møc<br /> ®é tiÕng ån ph¸t x¹ tõ m¸y c¬ khÝ [7]. Phæ cña tiÕng ån do m¸y c¬ khÝ g©y ra bao gåm c¸c<br /> phæ v¹ch m¹nh ®­îc bæ xung phæ liªn tôc yÕu.<br /> TiÕng ån do ch©n vÞt lµ tiÕng ån ®­îc ph¸t ra tõ c¸c ch©n vÞt. Nã bao gåm tiÕng ån do<br /> bät khÝ vµ tèc ®é cña c¸nh ch©n vÞt [8]. §«i khi c¸c bät khÝ h×nh thµnh do hiÖn t­îng khÝ<br /> <br /> <br /> <br /> T¹p chÝ Nghiªn cøu KH&CN qu©n sù, Sè 30, 04 - 2014 63<br />  Kü thuËt ®iÖn tö & Khoa häc m¸y tÝnh<br /> <br /> x©m thùc lµm cho tiÕng ån bøc x¹ do ch©n vÞt t¨ng lªn ®¸ng kÓ. TiÕng ån do hiÖn t­îng khÝ<br /> x©m thùc cã phæ liªn tôc do sè l­îng lín c¸c bong bãng cã kÝch th­íc kh¸c nhau næ mét<br /> c¸ch ngÉu nhiªn. TiÕng ån nµy cã d¶i tÇn réng, tr¶i dµi tõ d­íi 10Hz ®Õn h¬n 20kHz. Phæ<br /> cña nã còng cã c¸c phæ v¹ch m¹nh ë tÇn sè thÊp liªn quan tíi tèc ®é cña c¸nh ch©n vÞt vµ<br /> c¸c hµi bËc cao cña nã.<br /> TiÕng ån thñy ®éng lùc häc ®­îc h×nh thµnh tõ c¸c dßng n­íc biÓn thay ®æi t¸c<br /> ®éng vµo th©n tµu. Nã lµ kÕt qu¶ cña n¨ng l­îng thñy ®éng lùc häc t¸c ®éng vµo bÒ<br /> mÆt cña th©n tµu.<br /> Phæ tiÕng ån ph¸t x¹ bao gåm phæ liªn tôc vµ phæ v¹ch. Tïy thuéc vµo c¸c nguån ph¸t<br /> x¹ tiÕng ån, phæ cña nã cã thÓ lµ ®Æc tr­ng cña tèc ®é tµu, ®é s©u vµ c¸c yÕu tè kh¸c liªn<br /> quan tíi ho¹t ®éng cña tµu.TiÕng ån ph¸t x¹ lµ tÝn hiÖu bÊt ®Þnh mµ trong ®ã thµnh phÇn<br /> chÝnh lµ tÝn hiÖu ngÉu nhiªn d¶i réng, ®«i khi bao gåm c¶ c¸c thµnh phÇn hµi. Th«ng<br /> th­êng thµnh phÇn chÝnh cña tiÕng ån ph¸t x¹ ®­îc coi nh­ qu¸ tr×nh ngÉu nhiªn<br /> ergodic. C¸c ®Æc tÝnh c¬ b¶n cña tiÕng ån ®­îc thÓ hiÖn nh­ sau.<br /> 1) TiÕng ån cã phæ liªn tôc lµ do tiÕng ån tõ m¸y c¬ khÝ, tiÕng ån do ch©n vÞt vµ<br /> tiÕng ån do thñy ®éng lùc häc g©y ra. D¶i tÇn sè chÝnh cña phæ liªn tôc tõ vµi Hz tíi<br /> m­êi ngh×n Hz. D¶i tÇn thÊp cã ®é dèc 6dB/oct ®Õn 12 dB/oct vµ d¶i tÇn cao cã ®é dèc<br /> -6 dB/oct. HÇu hÕt c¸c ®Ønh n¨ng l­îng xuÊt hiÖn trong d¶i tõ 100Hz ®Õn 1000Hz vµ thay<br /> ®æi tïy theo tèc ®é vµ ®é s©u cña tµu. Khi tèc ®é tµu t¨ng hoÆc ®é s©u gi¶m bít, c¸c ®Ønh<br /> dÞch chuyÓn theo h­íng xuèng tÇn sè thÊp.<br /> 2) Thµnh phÇn phæ v¹ch chñ yÕu ph©n bè ë d¶i tÇn sè thÊp. Trong mét sè tr­êng hîp,<br /> nã cã thÓ xuÊt hiÖn ®Õn kho¶ng 1kHz. TÇn sè cña tiÕng ån cã phæ v¹ch th­êng lµ ®Òu ®Æn<br /> vµ nã cã thÓ sö dông ®Ó nhËn d¹ng c¸c lo¹i tµu. Thµnh phÇn phæ v¹ch liªn quan tíi ®éng c¬<br /> ®Èy, ch©n vÞt, vµ c¸c m¸y phô. PhÇn phæ v¹ch t¹o ra tõ m¸y phô cã phæ tÇn sè cao, æn ®Þnh<br /> vµ ®éc lËp víi tèc ®é hµnh tr×nh cña tµu. C¸c thµnh phÇn kh¸c cña phæ v¹ch ®­îc t¹o ra tõ<br /> ®éng c¬ ®Èy, ch©n vÞt cã liªn quan ®Õn tèc ®é hµnh tr×nh cña tµu. Biªn ®é vµ tÇn sè cña phæ<br /> v¹ch nµy thay ®æi theo tèc ®é tµu.<br /> <br /> 3. C¸c m« h×nh vµ m« pháng tÝn hiÖu tiÕng ån<br /> cña môc tiªu<br /> Cho ®Õn hiÖn nay, c¸c ph­¬ng ph¸p m« h×nh hãa ®iÓn h×nh cho tiÕng ån ph¸t x¹ chñ<br /> yÕu ®ang ®­îc sö dông lµ phæ v¹ch bæ sung vµo phæ liªn tôc. C¸c ph­¬ng ph¸p m«<br /> h×nh hãa xem xÐt ®Æc tÝnh ©m c¬ b¶n, nh­ng ch­a tÝnh ®Õn ®Æc tÝnh miÒn tÇn sè ®éng<br /> cña tiÕng ån.<br /> §Æc tÝnh ®éng cña tiÕng ån ph¸t x¹ khi tµu hµnh tr×nh thÓ hiÖn qua sù di chuyÓn chËm<br /> cña phæ v¹ch, thay ®æi møc nguån ©m hoÆc hiÖu øng Doppler. Trªn c¬ së ph©n tÝch ë trªn<br /> vÒ ®Æc tÝnh ©m ®iÓn h×nh cña tiÕng ån ph¸t x¹, bµi viÕt thùc hiÖn m« h×nh phæ v¹ch, phæ<br /> liªn tôc vµ phæ ®­êng bao ®iÒu chÕ. TiÕng ån do tµu ph¸t x¹ ®­îc m« h×nh hãa. Bµi viÕt sÏ<br /> ®­a ra c¬ së lý thuyÕt cho viÖc thiÕt kÕ bé m« pháng.<br /> 3.1. M« h×nh vµ m« pháng tÝn hiÖu phæ v¹ch<br /> §Ó ph¸t hiÖn, b¸m s¸t vµ nhËn d¹ng tiÕng ån ph¸t x¹ tõ môc tiªu, thµnh phÇn tÝn hiÖu cã<br /> phæ v¹ch ®ãng mét vai trß quan träng [9]. N¨ng l­îng cña thµnh phÇn phæ v¹ch tËp trung<br /> vµ æn ®Þnh, v× vËy kh¶ n¨ng ph¸t hiÖn thµnh phÇn phæ v¹ch cã thÓ ®­îc c¶i thiÖn. Th«ng tin<br /> tÇn sè trong phæ v¹ch cã thÓ ®­îc sö dông ®Ó ®¸nh gi¸ c¸c th«ng sè môc tiªu vµ nhËn d¹ng<br /> môc tiªu.<br /> Ba lo¹i tiÕng ån c¬ khÝ lµ nguån rung ®éng cã chu kú cã thÓ t¹o nªn phæ v¹ch. V× vËy,<br /> thµnh phÇn tÝn hiÖu phæ v¹ch cã thÓ ®­îc m« h×nh hãa b»ng tÝn hiÖu cã chu kú. Thµnh phÇn<br /> tÝn hiÖu phæ v¹ch cã thÓ ®­îc m« h×nh hãa vµ m« pháng th«ng qua viÖc t¹o ra mét lo¹t c¸c<br /> tÝn hiÖu sin.<br /> <br /> <br /> 64 T. §. Kh¸nh, N. X. Long, H. M. §¹t, L.V. Huy, "Mô phỏng tiÕng … môc tiªu d­íi n­íc."<br /> Nghiªn cøu khoa häc c«ng nghÖ<br /> <br /> k K<br /> Gl (nTs )   Ak sin[ 2 [2f k nTs   k ] (1)<br /> k 1<br /> <br /> Trong biÓu thøc nµy, K thÓ hiÖn sè l­îng phæ v¹ch, Ak, fk vµ k lµ biªn ®é, tÇn sè vµ pha<br /> ngÉu nhiªn cña phæ v¹ch thø k. Gi¸ trÞ cña c¸c th«ng sè trªn cã thÓ ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau:<br /> 1) NÕu tÇn sè cña tÝn hiÖu cã phæ v¹ch nhá h¬n 1000 Hz, tÝn hiÖu ®ã liªn quan ®Õn<br /> sè l­îng c¸nh ch©n vÞt vµ tèc ®é quay ch©n vÞt. Bëi v× tèc ®é ®éng c¬ lµ kh«ng æn ®Þnh cã<br /> hiÖu øng Doppler khi tµu ch¹y, tÇn sè cña phæ v¹ch cã thÓ ®­îc tÝnh nh­ sau:<br /> f k  m  n  s  s (v  c) / c (2)<br /> trong ®ã, m lµ cÊp sè hµi, n lµ sè l­îng c¸nh ch©n vÞt, s lµ tèc ®é quay cña ch©n vÞt, ((s lµ<br /> sù thay ®æi cña tèc ®é quay cña ch©n vÞt, v lµ tèc ®é tµu, c lµ tèc ®é ©m thanh trong m«i<br /> tr­êng truyÒn.<br /> 2) NÕu tÇn sè cña tÝn hiÖu cã phæ v¹ch nhá h¬n 100 Hz, tÝn hiÖu ®ã ®éc lËp víi tèc<br /> ®é. Nh­ng nã cã liªn quan ®Õn kiÓu lo¹i cña tµu. Sè l­îng tÇn sè cã thÓ ®­îc ­íc l­îng<br /> b»ng k.<br /> 3) Biªn ®é cña tÝn hiÖu cã phæ v¹ch cã liªn quan ®Õn thêi gian, tèc ®é, nhiÖt ®é n­íc<br /> biÓn. C¸c yÕu tè ¶nh h­ëng ®Õn biªn ®é phæ v¹ch rÊt phøc t¹p, do ®ã, mét biÕn ngÉu nhiªn<br /> cã thÓ ®­îc sö dông ®Ó m« pháng nã. Gi¸ trÞ cña phæ v¹ch v­ît qu¸ gi¸ trÞ cña phæ liªn tôc<br /> tíi 10-25 dB.<br /> H×nh 1 thÓ hiÖn thµnh phÇn tÝn hiÖu cã phæ v¹ch trong miÒn thêi gian. H×nh 2 thÓ hiÖn<br /> thµnh phÇn tÝn hiÖu phæ v¹ch trong miÒn tÇn sè.<br /> <br /> <br /> <br /> <br />
<br /> H×nh 1. Thµnh phÇn tÝn hiÖu ©m cã phæ v¹ch trong miÒn thêi gian.<br /> <br /> <br /> <br /> <br />
<br /> H×nh 2. Thµnh phÇn tÝn hiÖu ©m cã phæ v¹ch trong miÒn tÇn sè.<br /> 3.2. M« h×nh vµ m« pháng tÝn hiÖu ©m cã phæ liªn tôc<br /> Thµnh phÇn tiÕng ån cã phæ liªn tôc cã thÓ ®­îc m« pháng b»ng qu¸ tr×nh ngÉu<br /> nhiªn æn ®Þnh d¶i réng. B»ng c¸ch cho t¹p tr¾ng Gauss (White Gauss Noise - WGN) ®i<br /> <br /> <br /> <br /> T¹p chÝ Nghiªn cøu KH&CN qu©n sù, Sè 30, 04 - 2014 65<br />  Kü thuËt ®iÖn tö & Khoa häc m¸y tÝnh<br /> <br /> qua bé läc FIR cã ®¸p øng t­¬ng øng víi ®Æc tÝnh phæ cña tiÕng ån, phæ liªn tôc sÏ<br /> ®­îc m« pháng.<br /> Tr­íc hÕt, chóng ta ph¶i t¹o ra ®­îc t¹p tr¾ng cã chu kú. Chuçi ngÉu nhiªn WGN cã thÓ<br /> ®­îc t¹o ra b»ng ph­¬ng ph¸p Box-Muller. ©1 vµ ©2 lµ c¸c sè ngÉu nhiªn ®éc lËp vµ ©1,<br /> ©2~N(0,1).<br /> n  (2 ln 1 )1/ 2 cos 2 2 , (3)<br /> trong ®ã n lµ sè ngÉu nhiªn tháa m·n N (0, 1). Biªn ®é cña nã ®¸p øng ph©n bè Gauss.<br /> TiÕp theo, chóng ta m« pháng thµnh phÇn phæ liªn tôc cña tiÕng ån ph¸t x¹ tõ tµu do mét<br /> sè phÇn chøc n¨ng. Sau ®ã, b»ng c¸ch lÊy mÉu ®¸p øng biªn ®é tÇn sè cña bé läc ®­îc t¹o<br /> ra. D¹ng cña phæ liªn tôc ®­îc thÓ hiÖn nh­ sau:<br /> f 0  1000  900v / vmax<br /> SL f0  SLs  20  20 log( f 0 ) ( f  f 0 )<br /> (4)<br /> SL f  SL f0  k1 log( f 0 / f ) ( f  f 0 )<br /> SL f  SL f0  k 2 log( f / f 0 ) ( f  f 0 )<br /> ë ®©y, f0 lµ ®Ønh cña tÇn sè. max lµ tèc ®é hµnh tr×nh cao nhÊt. SLf lµ møc nguån tiÕng ån.<br /> SLs lµ møc ©m toµn phÇn.<br /> SLs  112  50 log(v / 10)  15 log( DT )<br /> (5)<br /> SLs  134  60 log(v / 10)  9 log( DT )<br /> Víi v lµ tèc ®é vµ DT lµ träng t¶i cña tµu. ThiÕt kÕ bé läc cã ®¸p øng biªn ®é tÇn sè phï<br /> hîp víi kÕt qu¶ cña m« pháng tiÕng ån liªn tôc. Sau ®ã cho WGN ®i qua bé läc FIR, khi<br /> ®ã phæ liªn tôc ®· ®­îc m« pháng theo ®Æc tuyÕn biªn ®é tÇn sè cña bé läc. Gi¶ sö tèc ®é<br /> tµu lµ 20kn, tèc ®é tµu cao nhÊt lµ 30kn, träng t¶i 10.000 tÊn. B»ng c¸ch sö dông ph­¬ng<br /> ph¸p m« pháng tiÕng ån, phæ liªn tôc ®­îc thÓ hiÖn trong h×nh 3.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> H×nh 3. KÕt qu¶ m« pháng cña thµnh phÇn tiÕng ån cã phæ liªn tôc.<br /> 3.3. M« h×nh cña ®iÒu chÕ phæ ®­êng bao<br /> TiÕng ån ph¸t x¹ hÇu hÕt ®­îc ®­a ra víi nhÞp ®iÖu m¹nh mÏ. TÇn sè liªn quan ®Õn trôc<br /> vµ c¸nh ch©n vÞt, vµ tÇn sè hµi cña nã ë b¨ng tÇn sè cao th«ng qua ®iÒu chÕ. V× vËy, hiÖu<br /> qu¶ cña ph¸t x¹ ©m thanh cao. Cã thÓ t¸ch phæ ®­êng bao cña tiÕng ån ph¸t x¹ còng nh­<br /> t¸ch phæ v¹ch liªn quan ®Õn lo¹i tµu, c¸nh ch©n vÞt vµ tÇn sè hµi cña chóng. Nhê ®ã cã thÓ<br /> ®¸nh gi¸ tèc ®é vµ nhËn d¹ng môc tiªu.<br /> §iÒu chÕ ®­êng bao cña tµu cã thÓ ®­îc m« pháng bëi c¸c xung qu¸ tr×nh ngÉu nhiªn<br /> mµ cã biªn ®é ngÉu nhiªn, cã h×nh d¹ng vµ chu kú gièng nhau. Mét xung ®¬n cã thÓ ®­îc<br /> x¸c ®Þnh nh­ sau.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 66 T. §. Kh¸nh, N. X. Long, H. M. §¹t, L.V. Huy, "Mô phỏng tiÕng … môc tiªu d­íi n­íc."<br /> Nghiªn cøu khoa häc c«ng nghÖ<br /> <br /> 2<br /> / 2 2<br /> u (t )  ( / 2 )e t (6)<br /> Khi tÇn sè cña lo¹i tµu lµ T, sè l­îng c¸nh ch©n vÞt lµ B, L tÇn sè lÆp gi÷a c¸c xung ®iÒu<br /> chÕ, L = T / B. Biªn ®é cña xung # lµ biÕn ngÉu nhiªn ®éc lËp tu©n theo mét sè ph©n bè x¸c<br /> suÊt. Trong m« pháng nµy, ph©n bè x¸c suÊt cã thÓ ®­îc x¸c ®Þnh nh­ ph©n bè ®Òu<br /> {  / 2, 3 / 3 }.  biÓu thÞ gi¸ trÞ trung b×nh cña biªn ®é. ã biÓu thÞ ®é réng xung. VÝ dô,<br /> khi sè l­îng c¸c c¸nh ch©n vÞt lµ B, tÇn sè lÆp c¸c xung lµ T/B,  = T/BD. D cã thÓ chän<br /> b»ng 4.<br /> 3.4. M« pháng tiÕng ån ®­îc ph¸t x¹<br /> M« h×nh to¸n cña tiÕng ån ph¸t x¹ theo thêi gian ®­îc thÓ hiÖn nh­ sau:<br /> S (nTs )  [1  a (nTs )]Gc (nTs )  Gl (nTs ) (7)<br /> a(nTs ) biÓu thÞ hµm ®iÒu chÕ biªn ®é. Gc (nTs ) biÓu thÞ phæ liªn tôc theo thêi gian.<br /> Gl (nTs ) biÓu thÞ phæ v¹ch theo thêi gian. H×nh 4 vµ h×nh 5 thÓ hiÖn m« pháng cña ph¸t x¹<br /> tiÕng ån trong miÒn thêi gian vµ tÇn sè. Phæ tiÕng ån ®­îc m« pháng lµ kÕt qu¶ cña phæ<br /> c«ng suÊt tiÕng ån cña c¸c thµnh phÇn phæ liªn tôc; phæ v¹ch vµ ®iÒu chÕ biªn ®é.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> H×nh 4. TÝn hiÖu tiÕng ån ph¸t x¹ trong miÒn thêi gian.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> H×nh 5. Phæ c«ng suÊt cña tiÕng ån ph¸t x¹.<br /> <br /> <br /> <br /> T¹p chÝ Nghiªn cøu KH&CN qu©n sù, Sè 30, 04 - 2014 67<br />  Kü thuËt ®iÖn tö & Khoa häc m¸y tÝnh<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> H×nh 6. D¹ng sãng tonghop1.wav theo thêi gian.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> H×nh 7. Phæ cña tiªng ån Môc tiªu tonghop1.wav (biÓu diÔn d¶i phæ ®Õn 20kHz).<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> H×nh 8. Phæ cña tiÕng ån Môc tiªu tonghop1.wav 1 (biÓu diÔn d¶i phæ ®Õn 5kHz).<br /> <br /> KÕt qu¶ m« pháng cßn tæng hîp ®­îc file ©m theo ®Þnh d¹ng tonghop1.wav. File tæng<br /> hîp nµy ®­îc sö dông ®Ó so s¸nh biªn ®é phæ tÇn sè víi kÕt qu¶ m« pháng tr×nh bµy trªn.<br /> Dùa vµo kÕt qu¶ tõ h×nh 3 ®Õn 8 cho ta thÊy tÇn sè f0 ®¹t ®Ønh vÒ n¨ng l­îng lµ 300Hz,<br /> ®é dèc cña ®¸p øng tÇn sè tr­íc vµ sau f0 trong c¶ ba kÕt qu¶: Phæ cña ®¸p øng yªu cÇu<br /> (h×nh 3); phæ cña m« pháng mophong1 (h×nh 5) vµ phæ cña tonghop1.wav (h×nh 8) lµ phï<br /> hîp víi nhau. KÕt qu¶ nµy ph¶n ¸nh ch­¬ng tr×nh m« pháng cã kÕt qu¶ phï hîp gi÷a ph©n<br /> tÝch lý thuyÕt theo m« h×nh vµ ch­¬ng tr×nh m« pháng víi file tÝn hiÖu tæng hîp ®­îc.<br /> 4. KÕt luËn<br /> Bµi b¸o ®· tr×nh bµy mét m« h×nh c¸c ®Æc tr­ng cña tiÕng ån thùc tÕ cña c¸c môc tiªu<br /> d­íi n­íc. C¸c nguån ph¸t x¹ tiÕng ån bao gåm c¸c m¸y mãc, ch©n vÞt vµ tiÕng ån thñy<br /> ®éng lùc häc cña tµu. Trong miÒn tÇn sè, phæ cña tiÕng ån ph¸t x¹ bao gåm phæ liªn tôc vµ<br /> phæ v¹ch. KÕt qu¶ cho thÊy r»ng m« pháng cã thÓ kh«i phôc l¹i c¸c dÊu hiÖu ®Æc tr­ng ©m<br /> häc cña tiÕng ån ph¸t x¹ tõ c¸c môc tiªu d­íi n­íc.TiÕng ån m« pháng phï hîp víi c¸c<br /> tiÕng ån ®o ®­îc tõ c¸c ph­¬ng tiÖn d­íi n­íc nhê “ThiÕt bÞ ®o t¹p ©m vµ tiÕng ån<br /> ph­¬ng tiÖn d­íi n­íc”[9].<br /> C«ng cô phÇn mÒm “M« pháng tiÕng ån ph¸t ra tõ c¸c môc tiªu d­íi n­íc” cung cÊp<br /> mét c«ng cô cho phÐp chóng ta m« pháng c¸c tiÕng ån cña c¸c ph­¬ng tiÖn d­íi n­íc.<br /> B»ng c¸ch thay ®æi tham sè phï hîp víi lo¹i môc tiªu d­íi n­íc ®­îc cung cÊp theo phÇn<br /> <br /> <br /> 68 T. §. Kh¸nh, N. X. Long, H. M. §¹t, L.V. Huy, "Mô phỏng tiÕng … môc tiªu d­íi n­íc."<br /> Nghiªn cøu khoa häc c«ng nghÖ<br /> <br /> mÒm vµ file .wav t¹o ra trong qu¸ tr×nh m« pháng. Khi c«ng cô m« pháng kÕt hîp víi thiÕt<br /> bÞ ph¸t thñy ©m sÏ t¹o cho chóng ta mét c«ng cô kh¸c nhau nh­ thiÕt bÞ nghi trang vÒ ©m,<br /> kiÓm tra hiÖu chØnh sonar thô ®éng.<br /> Tµi liÖu tham kh¶o<br /> [1]. WANG Zhicheng, and CHENG Zongqi, "Warship Noise Measuring andAnalyzing,”<br /> National Defence Industry Press" 2004, 24-27 .<br /> [2]. Urick RJ, ”Principles of Underwater Sound,” New York: McGraw-Hili, 1975.<br /> [3]. Finn B. Jensen , William A. Kupeman and Michael B. Porter, “Computational Ocean<br /> Acoustic,” American Institute of Physics, 1993.<br /> [4]. WS Burdic, "Underwater Acoustic System Analysis," New Jerzey :Prentice-Hall Inc,<br /> 1991.<br /> [5]. R Hickling and W Wei, "Use of pitch-azimuth pots indeterminingthe direction of a<br /> noise source in water with a vetor sound-intensity probe", J. Acoust. Soc. Am, 1995,<br /> 97(2) : 856-866 .<br /> [6]. Zhang Zhong, Tong Li, Ni Jin-ping , etal, "Application of simulated noise field to<br /> designing underwater acoustic array", Journal of System Simulation, 2001, 13(5):<br /> 602-604 .<br /> [7]. Stephen C Wales and Richard M Heitmeyer, "An Ensemble Source spectra Model for<br /> Merchant Ship-radiated Noise", J.Acoust. Soc. Am. 2002, 111(3) :1211- 1231.<br /> [8]. R. W. Fischer and N. A. Brown, " Factors Affecting the Underwater Noise of Commercial<br /> Vessels Operating in Environmentally Sensitive Areas", IEEE Trans . Ocean s . pp. 18-23,<br /> Sept. 2005 .<br /> [9]. TrÞnh §¨ng Kh¸nh, vµ c¸c t¸c gi¶, “§o t¹p ©m vµ tiÕng ån cña ph­¬ng tiÖn ho¹t ®éng<br /> d­íi n­íc,” §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc cÊp TCKT n¨m 2013.<br /> <br /> abstract<br /> Simulation Technique of Radiated Noise<br /> from Underwater Targets<br /> Simulation of noise radiated from underwater targets including surface ships,<br /> submarines, warships, cargo ships and fishing boats are one of the key techniques<br /> of passive sonar systems and acoustical decoy. In this paper, present a model<br /> describing the characteristics of the actual noise of underwater targets. The noise<br /> emission sources include machinery and propeller noise of ship hydrodynamics. In<br /> the frequency domain, the noise spectrum of the radiated consists of continuous<br /> power, and line spectruma. The results show that the simulation can restore the<br /> signal characteristics of the acoustic noise radiated from underwater targets.<br /> Keywords: Large interesting field, the particular field, interesting subject.<br /> <br /> <br /> NhËn bµi ngµy 13 th¸ng 11 n¨m 2013<br /> Hoµn thiÖn ngµy 30 th¸ng 12 n¨m 2013<br /> ChÊp nhËn ®¨ng ngµy 19 th¸ng 03 n¨m 2014<br /> <br /> §Þa chØ: * Häc viÖn KTQS;<br /> ** Tæng côc Kü thuËt;<br /> *** ViÖn Kü thuËt H¶i qu©n;<br /> **** Qu©n chñng PK-KQ.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> T¹p chÝ Nghiªn cøu KH&CN qu©n sù, Sè 30, 04 - 2014 69<br />