Sistem Penentuan Kedudukan Bawah Air digunakan secara meluas pada masa kini untuk tujuan ketenteraan, perikanan, penyelidikan, dan pengawasan. Untuk memeta sesuatu objek di bawah air, sistem harus berupaya untuk mengesan dan menentukan jarak dalam air. Cabaran yang dihadapi termasuklah kaedah untuk menentukan jarak atas tanah tidak sesuai untuk digunakan dalam air. Tumpuan project ini adalah untuk menghasilkan model matematik untuk sistem penentuan kedudukan yang menggunakan akustik sebagai cara mengesan dan mereka, membina penderia akustik, dan penyiasatan tentang hubungan akustik antara pembolehubah untuk isyarat akustik. Penderia bawah air, iaitu hidrofon atau pendengar suara dalam air haruslah berkemampuan untuk mengesan dan menentukan jarak sasaran. Hidrofon yang dibina boleh menjadi pemancar isyarat akustik atau penerima isyarat akustik. Isyarat akustik digunakan untuk menentukan lokasi sasaran dalam air. Untuk menentukan jarak relatif di antara sasaran dengan rangkaian hidrofon, kekuatan isyarat yang diterima pada hidrofon-hidrofon yang berbeza dibandingkan. Nisbah antara jarak dari hidrofon masing-masing yang dikira, daripada perbandingan kekuatan isyarat akan digunakan oleh proses penigasegian untuk mengira lokasi sebenar sasaran. Model matematik dibinakan berdasarkan teori yang menyatakan kekuatan isyarat dikaitkan dengan jarak antara pemancar isyarat and penerima isyarat oleh model kuasa dua songsang. Hasil simulasi akan dipaparkan secara visual kepada pengguna. Uji kaji dijalankan dalam empat persekitaran yang berlainan untuk mengesahkan model kuasa dua songsang sebagai hubungan antara keamatan isyarat and jarak antara pemancar isyarat akustik and penerima isyarat akustik. Daripada data hasil uji kaji, analisis menunjukkan bahawa pekali perhubungan baigi uji kaji yang dijalankan dalam kolam renang adalah hanya sebanyak 0.902604 bagi model kuasa dua songsang. Hasil uji kaji adalah berbeza daripada apa yang dikira semasa membina model perhubungan untuk sistem penentuan kedudukan. Ini adalah kerana selain daripada perambatan, faktor-faktor seperti penyerapan dan pemantulan menjejaskan keamatan isyarat juga. Jenis penderia akustik dan persekitaran juga akan menjejaskan kualiti akustik, iaitu dengan mejejaskan pemantulan. Penderia akustik yang mempunyai ketumpuan yang lebih tinggi kurang dijejaskan oleh pemantulan. Dan, hingar yang disebabkan oleh pemantulan adalah lebih serius apabila jasad air di mana experimen berkurang dari segi isi padu air.
_______________________________________________________________________________________________________
Underwater localization is widely used in military, marine, research and surveillance activities. To localize or position an object in underwater, one has to be able to sense and acquire distance information in underwater environment. The challenges are sensing in underwater environment is different from normal sensing in open air environment. Methods that work for normal sensing do not work in underwater. The project focuses are development of mathematic model for underwater acoustic based localization system, design and fabrication of underwater sensor and the investigation of acoustical relationship between variables for acoustic wave. Underwater sensor has to be able to detect and determine distance from of target of interest. Hydrophone is the underwater sensor in this particular project. It can work as both transmitter and receiver for acoustic signal. Acoustic sensing is implemented in underwater localization. Strength of signal is proposed to be the method to determine the relative distances between target and sensor network. By comparing the signal intensities between different nodes, the position of a target of interest can be localized using positioning technique. Mathematical model is constructed based on the inverse square relationship model between intensity of signal and distance and the result can be displayed visually to user. Experiments in four different actual environments are done after modelling to verify the inverse square relationship model. The result proven that the relationship between signal intensity and distance in swimming pool is the closest to theoretical relationship applied in model and it fits the inverse square model with a correlation coefficient of 0.902604. The experimental relationships obtained are different from ideal inverse square relationship. Factors like absorption and reflection affect the signal intensity other than propagation loss. Types of acoustic transducers and different testing environment also affect the quality of received signal in term of reflections. Transducer with high directionality is immune to the effect of reflections. And on the other hand, background noise, originating from wall reflections is found to be increasing with the decrease of water body where the testing been carried out in.
Development of a 2d underwater acoustic based localization system / Chew Shu Yang