Luận án Nghiên cứu thuật toán xử lý trường phối hợp thích nghi cho sonar thụ động định vị mục tiêu ngầm trong vùng biển nước nông Việt Nam

u cầu về tính hiệu quả làm việc của sonar, cần thiết thực hiện các yêu cầu sau: 
 - Hợp lý hóa cách bố trí, lắp đặt sonar thụ động với cấu trúc cho trước trong 
giới hạn vùng quan sát; 
 - Cần có các tham số thủy âm, thủy văn trong vùng nước nông điển hình này 
để cung cấp cho nghiên cứu, khảo sát và đánh giá các mô hình thuật toán xử lý tín 
hiệu thủy âm; 
 - Xây dựng cấu trúc của các sonar thụ động và các phương pháp xử lý thông 
tin thủy âm thích nghi với các điều kiện cụ thể của môi trường. 
1.3. Đặt bài toán nghiên cứu 
 Qua các phân tích đánh giá và rút ra từ tổng quan tình hình nghiên cứu, bài 
toán của luận án được đặt ra cụ thể như sau: 
 Nghiên cứu thuật toán MFP thích nghi, ể nâng cao khả năng ịnh vị 
mục tiêu ngầm của sonar thụ ộng cố ịnh trong vùng biển nước nông Việt 
Nam. 
1) Giới hạn bài toán: 
 - ghiên cứu sonar thụ động định vị mục tiêu ngầm trong vùng nước nông 
bằng áp dụng thuật toán MFP thích nghi; 
 - Phạm vi hoạt động của sonar là vùng biển nước nông cụ thể, với các tham số 
môi trường đặc trưng ảnh hưởng tới kênh lan truyền âm của khu vực đó. 
2) Phương ph p gi i quy t bài toán: 
 - Mô hình hóa kênh lan truyền âm bằng các mô hình, công cụ toán học để 
thực hiện; 
 7 
 - Phân tích, đánh giá các nghiên cứu đã công ố để lựa chọn mô hình sonar 
triển khai phù hợp trong vùng nước nông Việt Nam, có khả năng thực thi về tính 
toán, quan tâm việc chi phí hợp lý và triển khai thuận lợi. 
 - Nghiên cứu, đề xuất thuật toán xứ lý trường phối hợp thích nghi, áp dụng 
trong mô hình sonar thụ động để thực thi giải quyết các vấn đề định vị mục tiêu; 
3) K t qu dự ki n: 
 - Xây dựng được mô hình kênh truyền âm ở phạm vi giới hạn của biển nước 
nông, với các tham số phục vụ việc tính toán để giải ài toán định vị nguồn âm có 
mức tín hiệu nh , trong điều kiện có nhiễu; 
 - Đề xuất thuật toán xử lý trường phối hợp thích nghi, định vị mục tiêu ngầm 
là nguồn âm dải rộng, mức nguồn âm nh trong vùng iển nông iệt am; 
 - Phạm vi khu vực biển nước nông ven bờ sonar kiểm soát được là khu vực 
biển cụ thể, có các tham số môi trường đặc trưng cho vùng đó, được sử dụng để 
đánh giá ảnh hưởng của chúng đến lan truyền âm, trong thực hiện định vị mục tiêu 
của sonar thụ động. 
1.4. Kết luận chương 1 
 Chương một tổng quan về sonar thụ động định vị mục tiêu ngầm trong biển 
nước nông với những vấn đề chính sau: 
 - Đã nêu ngắn gọn các phương pháp chung xử lý thông tin thủy âm trong các 
phương tiện thủy âm thụ động, đó là các phương pháp xử lý được phối hợp với 
kênh lan truyền và với các đặc trưng của tín hiệu và nhiễu; 
 - Trình bày các vấn đề về yêu cầu xử lý thích nghi trong các phương pháp xử 
lý nhằm đánh giá định vị nguồn âm th o t số tín trên tạp ở mức tối thiểu, làm tăng 
đáng kể khả năng của các hệ thống tính toán xử lý dữ liệu, trong việc nâng cao 
hiệu quả hoạt động của các phương tiện thủy âm nói chung; 
 - Trên cơ sở phân tích một số nghiên cứu về thuật toán MFP đã được công bố, 
xác định được các vấn đề cơ ản để nghiên cứu, đó là hướng MFP thích nghi, ở đó 
tính đến các đặc trưng của môi trường, các đặc trưng của tín hiệu và nhiễu của các 
hệ thống sonar thụ động; 
 - Đánh giá hệ thống sonar thụ động xử lý phối hợp dải h p với đặc trưng tín 
hiệu đã iết, đã có những thông tin tiên nghiệm về các tham số môi trường và 
tín hiệu nguồn âm trên các ph p đo ở các phần tử anten mạng, để xử lý hình 
thành v c tơ trọng số, trong hình thành búp sóng về phía hướng đến của nguồn 
âm mục tiêu. Hệ thống sonar thụ động áp dụng MFP đối với nguồn âm tín hiệu 
dải h p với đặc trưng tín hiệu đã iết, làm rõ việc áp dụng lý thuyết tia trong 
vùng nước nông là không phù hợp vì tính đa đường và phức tạp của lan truyền 
âm; 
 - ghiên cứu hệ thống sonar thụ động áp dụng MFP dải rộng với đặc trưng tín 
hiệu đã iết, sử dụng anten mạng, dựa vào thực hiện tương quan ch o tín hiệu thu 
giả định, bằng mô ph ng theo phản ánh sự ph ng đoán môi trường và tín hiệu thu 
được. Tương tự như vậy còn có phương pháp ựa trên tương quan ch o giữa hàm 
 8 
Green và tín hiệu đo được. 
 Chương 1 cũng đặt ra yêu cầu cơ ản cho việc xác định vùng ự kiến triển 
khai sonar thụ động làm việc trong biển nước nông, yêu cầu về sự hợp lý, sự cần 
thiết của giải pháp khả thi, dự kiến những yếu tố phù hợp với các mô hình tính 
toán và dữ liệu có được để thực hiện. 
 HƯ NG 2 Đ NH GI M I TRƯỜNG TRU ỀN M, NGHI N ỨU 
THUẬT TO N ĐỊNH VỊ MỤ TI U NGẦM Ủ SON R THỤ ĐỘNG 
TRONG BIỂN NƯỚ N NG VIỆT N M 
 Trên cơ sở yêu cầu bài toán nghiên cứu được đặt ra ở Chương 1, Chương này 
trình ày sự cần thiết phải xác định khu vực triển khai hệ thống sonar quan sát 
trong iển nước nông iệt am, nghiên cứu mô hình truyền âm với các tham số 
của môi trường truyền âm tại khu vực này. Phần tiếp th o, trình ày sự lựa chọn 
các chỉ tiêu giải bài toán định vị nguồn âm của sonar thụ động. Dự kiến đưa ra 
thuật toán MFP với môi trường lan truyền, các đặc trưng của tín hiệu và nhiễu để 
thực hiện định vị mục tiêu ngầm; trên cơ sở thuật toán đưa ra các mô hình của các 
trường tín hiệu và nhiễu đối với thuật toán. 
 Sau khi phân tích nguyên lý chung và chọn lựa phương pháp nhằm nâng cao 
tính hiệu quả cho sonar thụ động, làm việc trong điều kiện iển nước nông iệt 
 am, cho thấy rằng khi triển khai hệ thống sonar thụ động cố định, cần phải tính 
đến các đặc thù địa lý và thủy văn của vùng quan sát. 
2.1. Đánh giá m i trường tru ền âm trong iển nước n ng Việt Nam 
2.1.1. Sự cần thi t triển khai hệ thống sonar thụ động trong v ng nước n ng 
Việt Nam 
 Ở Việt Nam chúng ta, những khu vực biển có độ sâu ưới 200m chiếm phần 
lớn vùng lãnh hải, đặc quyền kinh tế. Trong những khu vực ấy, đã iễn ra và ngày 
càng có xu hướng gia tăng các hoạt động ngầm bất hợp pháp cần được kiểm soát. 
Bài toán quan sát tình hình ngầm trong toàn bộ phạm vi rộng của biển nước nông 
nước ta là hết sức khó khăn, nhưng một trong các phương án triển vọng, đó là cách 
bố trí các phương tiện thủy âm được ấn định theo khu vực của vùng quan tâm. 
2 2 Đ nh gi m i trường v ng iển nước n ng khu vực ự ki n triển khai hệ 
thống sonar thụ động 
2.1.2.1. Phạm vi vùng biển kh o sát 
 9 
 Hình 2.1. Vùng quan sát của sonar tại khu vực biển (theo google map) 
2.1.2.2. M y ủa vùng biển kh o sát 
 Qua khảo sát, vùng biển quan sát có bề mặt đáy tương đối bằng phẳng, với độ 
chênh lệch trung bình về độ sâu, tính từ mặt nước đến bề mặt đáy trong phạm vi 
khảo sát là khoảng 0,5m/km đến 1,5m/km, ta sẽ x m x t điều kiện của mô hình 
ống ẫn sóng P k ris đại ương áp ụng với vùng biển này. 
2.1.2.3. Mô hình lan truy n âm vùng biển kh o sát 
 Lớp cát theo mô tả chung và kết hợp các số liệu khác, dự đoán lớp cát ưới 
đáy khu vực biển khảo sát dày khoảng hơn 10m; 
 Lớp tiếp th o là đá và khó có số liệu khảo sát được lớp này dày bao nhiêu. 
 Vận tốc lan truyền âm sẽ thay đổi và có giá trị khác nhau, phụ thuộc vào độ 
sâu cột nước theo từng lớp nước và mỗi lớp đáy. 
 Coi mật độ tại mỗi lớp kể trên là đồng nhất, tức là mật độ thay đổi không 
đáng kể. 
 Tổng hợp kết quả đo về vận tốc âm và mật độ, đưa ra mô hình kênh âm đại 
 ương vùng nước nông cụ thể như mô tả ở hình 2.5 có các tham số môi trường cụ 
thể sau: 
 - ớp nước: Vận tốc âm thay đổi trong cột nước c1= (1522÷1543)m/s, mật độ 
 3
 1 = 1024kg/m , độ sâu của lớp nước là 110m; 
 3
 - ớp nước đáy: ận tốc âm c2 = (1572÷1593)m/s, 2 = 1.500kg/m , độ sâu 
của lớp nước đáy khoảng 10m; 
 3
 - ớp cát: ận tốc âm c3 = 1800m/s, 3 = 2.000kg/m , độ sâu lớp cát 12m; 
 3
 - Lớp đáy đá: c4 = 3000m/s, 4 = 2.400kg/m . 
 10 
 ình 2.2. Mô hình kênh âm đại ương vùng iển nước nông khảo sát 
 với các tham số môi trường. 
2.2. Phân tích công cụ nghiên cứu và ặc th m i trường iển Việt Nam tại 
khu vực dự kiến ặt sonar thụ ộng 
2 2 Một số m h nh h a qu tr nh tru n m 
 1 2 P
  2 p Công thức sóng 
 ct22
 jt 
 P pe Công thức sóng 
 22p k p 0
 Công thức Helmholtz 
 p F(,,) x y z e jG(,,) x y z p F()() z G r p F(,,)() x z G r 
 Phương pháp tia Phương pháp mo chu n Phương pháp para olic 
 Hình 2.3. Tổng hợp các mô hình truyền âm. 
2 2 2 Phương ph p mo chu n 
 Phương pháp mo chu n được nghiên cứu hiện nay có thể giải quyết các vấn 
đề với nhiều lớp chất l ng và nhớt, đàn hồi ằng k thuật số, nó liên quan đến việc 
giải quyết phương trình phụ thuộc độ sâu. Các trường âm được xây ựng trên cơ 
sở cộng các đóng góp của các mode với mỗi trọng số phù hợp với các độ sâu 
nguồn. 
 Tóm tắt các thuộc tính của mo chu n như sau: 
 11 
 - Phương trình có vô số nghiệm giống như chuỗi các mo ; 
 - Các mode được đặc trưng ởi ạng mode m()z và một hằng số lan truyền 
ngang krm, mỗi hằng số lan truyền ngang gắn với tần số sóng riêng iệt, mỗi  m ()z , 
 2
krm hoặc là krm là những giá trị riêng. Các mo thứ m sẽ có m lần 0 trong khoảng 
 2
thời gian đi hết độ sâu [0, D] và những giá trị riêng tương ứng giá trị krm là các giá 
 22
trị thực và được sắp xếp theo kkrr12 ... 
 ghiệm cuối cùng là: 
 ie ikxm r
 p(,)()() r z m z s m z (2.23) 
 4 (zsm ) 8 rkm 1
2 2 3 Ống ẫn s ng đại ương 
 hai : Mô hình ống ẫn sóng 2 mặt chứa cột nước độ sâu 
D m t và cả 2 mặt phản xạ hoàn toàn. 
 ủ -tập h p nhi u ng 
d n sóng 2 m t và có xé ến các lớ y 
2 2 4 ng ụng m h nh tru n m khu vực ự ki n đ t hệ thống sonar thụ 
động 
 Phân tích phạm vi môi trường truyền âm, vị trí tọa độ ự kiến đặt sonar thụ 
động như sau: 
 - Vị trí ự kiến đặt sonar thụ động tại biển có mô hình như đã được mô tả tại 
hình 2.2 của mục 2.1.2. Để phục vụ việc tính toán cho thử nghiệm ta sẽ cần phải 
phân tầng các lớp nước th o các đoạn tuyến tính về thay đổi vận tốc âm, phân chia 
mặt phẳng quan sát theo các mắt lưới mà trên đó ta tính toán hàm r n. 
 - Quá trình phân tích thử nghiệm môi trường: Môi trường iển mô ph ng là 
một ống sóng nhiều lớp, mỗi lớp đặc trưng ằng tốc độ âm thanh và mật độ của 
lớp đó. Tính toán hàm r n đơn giản và nhanh qua toàn ộ không gian của các 
mắt lưới của địa điểm thử nghiệm được tổng hợp từ giải pháp phụ thuộc vào tần 
số. 
2.3. Thuật toán xử lý trường phối hợp cho hệ thống sonar thụ ộng làm việc 
trong biển nước nông 
2 3 iới thiệu chung v thuật toán xử lý trường phối hợp cho hệ thống sonar 
thụ động l m việc trong iển nước n ng 
 Ở chế độ định phương vị nguồn âm, có các chỉ tiêu định vị, ở đây thực hiện 
định phương vị theo khoảng cách và độ sâu. 
2 3 2 Phương ph p ử lý phối hợp M P 
2.3.2.1. Nguyên tắc áp dụng chung 
 guồn phát tại một vị trí chưa iết r0 được thu tại N phần tử mạng có hiệu 
ứng truyền đa đường, sử ụng mô hình tính toán của ống ẫn sóng đại ương. 
 12 
 thu
 ử
 n t
 ầ
 ph
 ố
 S
 ình 2.4 Minh họa xử lý trường phối hợp trong ống ẫn sóng đại ương
 ị trí r0 có thể suy luận ằng phối hợp tín hiệu thu thực tế với mô ph ng các 
 ản ghi ạng sóng nhận được từ thay đổi vị trí nguồn kiểm tra ( ấu chấm) r qua toàn 
 ộ các điểm lưới. 
 ình 2.5. Mô tả quá trình xử lý phối hợp (MFP) 
 ậ 
 Đầu tiên chúng ta thiết lập một số ký hiệu và sau đó đặt ra các ước của thuật 
toán 
 r = Gs (2.34) 
 Trong đó G là ma trận chập của hàm r n đối với một nguồn nhận trong môi 
trường thí nghiệm, s là v c tơ nguồn tín hiệu nguồn rời rạc th o thời gian và r là v c 
tơ ạng tín hiệu đo tại máy thu. Thông thường có một số tiếng ồn gây nhiễu, chúng 
ta sẽ mô hình như một v c tơ ngẫu nhiên thêm vào v c tơ đo lường n. 
 13 
 r = Gs + n (2.35) 
 Tín hiệu nguồn âm được giả sử là không iết, làm thế nào để xác định được vị 
trí nguồn âm đó, khi mà không iết về một trong hai hoặc là ạng tín hiệu hoặc là 
hàm r n. Câu trả lời là đánh giá đồng thời nguồn tín hiệu và kiểm tra mỗi hàm 
 r n. Đây là mô hình hệ thống đánh giá chung: 
 r Gsˆ ˆ n (2.36) 
 Ĝ là hàm r n thử nghiệm từ lưới tìm kiếm, và ŝ là đánh giá của tín hiệu 
nguồn âm, để đơn giản coi n nh và b qua, o vậy chúng ta nhận được phương 
trình: 
 sˆ = Gˆ +r (2.37) 
 Trong đó Ĝ+ là giả nghịch đảo của Ĝ, đại lượng giả nghịch đảo tạo ra ởi lời 
giải ình phương nhất. hi có ước lượng tín hiệu nguồn, ta sử ụng nó để tính tín 
hiệu ản sao, giả sử tại đó là hàm r n đúng. 
 rˆˆ = Gsˆ (2.38) 
 Để tóm tắt những ước cuối cùng, ta tạo một tín hiệu ản sao, ằng cách tạm 
thời giả định rằng thử nghiệm với hàm r n là đúng. Sau đó ta đánh giá nguồn tín 
hiệu sử ụng lời giải đánh giá ình phương nhất (2.39). ết quả đánh giá ình 
phương nhất của tín hiệu nguồn, sau đó được chập với hàm r n trong (2.34) để 
cung cấp cho ta tín hiệu ản sao. Các ước cuối cùng là để so sánh tín hiệu ản sao 
với tín hiệu đo và tính toán hiệu ình phương giữa chúng. 
 2
 e2 r rˆ (2.39) 
 Xử lý phương trình (2.37) đến phương trình (2.39) và lặp lại cho thử nghiệm ở 
mọi vị trí nguồn X. àm định vị được xác định: 
 Le min 2 (2.40) 
 X
 ị trí sẽ đạt được định vị với giá trị min khi hàm r n, tương ứng với vị trí 
đúng của nguồn x là đầu vào của thuật toán. 
 ậ 
 Có hai khả năng khi sử dụng hàm r n cho đầu vào cho thuật toán. oặc nó 
là hàm r n đúng với mô tả hệ thống hoặc là không. 
 Trường hợp 1 
 Ĝ = G (hàm r n đúng vị trí nguồn âm). Thay Ĝ = G. 
 14 
 Phương trình (2.37) trở thành: sˆ =Gˆ ++rr =G (2.41) 
 Từ phương trình (2.36) thấy rằng r = Gs + n và thay nó vào phương trình 
(2.41) 
 sˆ =Gˆ ++ Gs+G n (2.42) 
 iả sử rằng t số tín trên tạp là đủ lớn làm cho sự đóng góp của thành phần 
thứ 2 (nhiễu) trong (2.42) có thể qua. Chúng ta có: 
 sˆ =Gˆ + Gs (2.43) 
 Xem xét thực tế về GGIˆ . ếu là ma trận hạng đầy đủ, phương trình 
(2.43) trở thành: sˆ =s (2.44) 
 Cuối cùng chúng ta có v c tơ tín hiệu ản sao: 
 rˆˆ =Gsˆ =Gs =r (2.45) 
 à sự khác nhau giữa tín hiệu ản sao và tín hiệu đo được là: 
 2 2
 e r rˆ 0 (2.46) 
 Trường hợp 2 GGˆ ( àm r n không đúng với vị trí nguồn âm). Thay thế 
phương trình (2.34) vào phương trình (2.37) ta được: 
 sˆ =Gˆ ++r =G Gs (2.47) 
 Lại thay (2.47) vào (2.38) ta được vector bản sao: 
 rˆˆ =Gsˆ =GG ˆ ˆ + Gs (248) 
 Tích ma trận GGˆˆ I đối với ma trận hạng đầy đủ. Tích này là ma trận đồng 
nhất chỉ khi là đủ hạng trong hệ thống. Tính sự khác nhau giữa tín hiệu đo và tín 
hiệu ản sao: 
 e r rˆ Gs GGˆˆ Gs (2.49) 
 Chúng ta đưa phương trình (2.49) về ạng đơn giản hơn: 
 e () I GGˆˆ Gs (2.50) 
 Do ||e||2 0 trong trường hợp 2 cho thấy rằng định vị chỉ đạt được cực tiểu khi 
hàm r n đúng với vị trí nguồn. 
2.4. Kết luận chương 2 
 Chương 2 đã nghiên cứu đánh giá môi trường truyền âm trong vùng iển nước 
nông, phân tích công cụ nghiên cứu các đặc thù môi trường ở vùng iển nước nông, 
 15 
các phương pháp MFP áp ụng chung để định vị mục tiêu ngầm của sonar thụ động 
trong vùng iển nước nông. 
 Đã đưa ra những kết quả nghiên cứu về nhiễu đại ương được mô hình hóa nói 
chung, trên cơ sở đó thống kê được sự có mặt các nhiễu và mức độ ảnh hưởng của 
chúng trong vùng biển dự kiến triển khai sonar thụ động. 
 Phân tích công cụ, mô hình áp dụng đặc thù, có tính phù hợp cho nghiên cứu 
của một khu vực biển nước nông cụ thể. Sử dụng bộ dữ liệu các tham số môi trường 
được đo đạc, đánh giá làm số liệu khảo sát, đây cũng là các tham số thực tế giúp để 
tiếp cận, làm cơ sở cho việc triển khai ứng dụng sau này. Với công cụ tính toán bằng 
việc áp dụng lý thuyết mode chu n, là bài toán quan trọng, được xác định dựa trên 
các nghiên cứu và phân tích phương trình sóng. Đã tổng hợp nguyên tắc chung áp 
dụng phương pháp MFP, để giải ài toán định vị mục tiêu ngầm. 
 Các kết quả nghiên cứu ở Chương 2 đã được công bố trên bài báo số 3 và số 4. 
 HƯ NG 3 DỰNG M H NH SON R THỤ ĐỘNG, Đ NH GI THUẬT 
TO N Ử LÝ TRƯỜNG PHỐI HỢP TH H NGHI, ĐỊNH VỊ MỤ TI U 
TRONG BIỂN N NG VIỆT N M 
3.1. â dựng m h nh hệ thống sonar thụ ộng ịnh vị mục tiêu ngầm trong 
v ng iển nước n ng Việt Nam 
 Khái quát xây ựng mô hình hệ thống sonar thụ động như sau: 
 Các 
 Dạng tín hiệu thu tại 
 Tần số tham số 
 đầu thu Độ sâu
 (Hydrophone) nguồn môi 
 trường
 Tính tương quan 
 chéo Ống ẫn sóng, mô hình 
 truyền âm
 Bộ xử lý tín hiệu trường 
 phối hợp
 Định vị vị trí nguồn âm
 ình 3.1. Mô hình sonar thụ động 
 định vị mục tiêu ngầm trong điều kiện iển nước nông iệt am. 
3.2. Đánh giá ngu n phát ạ t các loại mục tiêu ngầm 
 Từ những đặc điểm của nguồn phát xạ từ các loại tàu ngầm, luận án lựa chọn tập 
trung vào dải tần số nguồn hạ âm dải rộng từ 10 z đến 500 z để mô ph ng cho 
tiếng ồn của tàu ngầm gây ra. 
 16 
3.3. Thuật toán ử lý trường phối hợp dải rộng BB - MFP ịnh vị mục tiêu ngầm 
tại v ng iển nước n ng Việt Nam 
3 3 Đ t v n đ 
 Định vị sử dụng đơn hy rophon sử dụng MFP khi thực hiện ph p đo chỉ từ 1 
hy rophon . Mỗi chuỗi th o thời gian của áp suất tại hy rophon được so sánh với 
chuỗi th o thời gian được tính toán trên cơ sở sử ụng mô hình truyền âm học đại 
 ương cho các vị trí nguồn âm khác nhau. Thuật toán cho ph p có thể định vị được 
nguồn âm trong trường hợp sử dụng một hy rophon không yêu cầu ạng tham số 
của nguồn âm, là giải pháp định vị nguồn âm dải rộng ở môi trường nước nông mà 
luận án nghiên cứu. 
3 3 2 huật to n -MFP 
 Thuật toán BB-MFP định vị nguồn mục tiêu sử dụng 1 hydrophone dựa vào 
nguyên tắc chia không gian cần quan sát thành các mắt lưới theo khoảng cách và độ 
sâu. Tính trường thay thế tại điểm thu khi giả thiết nguồn phát ở từng vị trí lưới từ 
dữ liệu đo được tại hydrophone. 
 Xuất phát từ công thức viết ưới dạng ngắn gọn: 
 r = Gs + n (3.3) 
 Để tính ma trận tích chập G, phải tính giá trị hàm Green theo thời gian bằng giải 
 1 2 p
phương trình sóng:  2 p (3.4) 
 ct22
 ình 3.2. Quá trình của thuật toán MFP với mô hình sonar sử ụng 1 hy rophon 
 17 
 àm r n có thể tính trực tiếp th o phương trình (3.4) hoặc tính hàm r n 
th o tần số sau đó iến đổi ngược FFT để nhận được hàm r n th o thời gian. àm 
 r n phụ thuộc tần số như sau: 
 i ikm r
 ie4
 g(,,)()() r z f e m z s  m z (3.5) 
 (zrs ) 8 m 1 km
 Chương trình tính sẽ giải quyết các nội dung này. Trong thuật toán BB-MFP hàm 
 r n được đánh giá trong toàn ộ ải tần có thể của nguồn âm ải rộng, ự áo đầy 
đủ đặc tính nguồn âm ải rộng vào trường thay thế. hờ đặc tính này của thuật toán 
nên đã cải thiện đáng kể về chất lượng định vị nguồn âm trong thực tế và mạng sử 
 ụng chỉ 1 hoặc 2 hy rophon . 
3 3 3 M ph ng v th o luận 
3.3.3.1. C 
 Sử ụng lưu đồ thuật toán định vị nguồn âm th o phương pháp MFP thông 
thường để so sánh với phương pháp định vị nguồn âm ải rộng (BB-MFP) thông qua 
kết quả mô ph ng. 
 Bắt đầu 
 Giá trị thu Nhập các tham số vận tốc âm 
 được ở đầu Tần số nguồn âm và các tham số môi trường 
 thu 
 Hydrophone 
 Tính hàm Green Gˆ 
 Ước lượng giá trị nguồn âm sˆ 
 Tính giá trị trường thay thế rˆ 
 2
 Tính e tại mắt lưới thứ k 
 k ≤ 
 k = k + 1 
 Xác định min trên toàn bộ các mắt lưới 
 Kết thúc 
 Hình 3.3. ưu đồ thuật toán định vị nguồn âm theo phương pháp MFP thông thường. 
 18 
 Môi trường vùng iển nước nông được chỉ ra trên ản đồ, các tham số đã đưa ra 
ở mô hình kênh âm hình 2.5 của chương 2 và ta khảo sát mô ph ng với: Các nguồn 
âm dải rộng (50÷100)Hz, (50÷250)Hz; (50÷450)Hz và (50÷500)Hz; Độ sâu nguồn âm 
59m, khoảng cách 2000m; Độ sâu hydrophone thu: 50m. 
 Bắt đầu 
 Giá trị thu Nhập các tham số vận tốc âm, 
 được ở đầu tần số nguồn âm và các tham số môi trường 
 thu 
 Hydrophone 
 ˆ
 Tính hàm Green theo fi : Gf()i 
 ˆ
 Tính G( fi ) 
 Ước lượng giá trị nguồn âm 
 Tính giá trị trường thay thế 
 Tính tại mắt lưới thứ k 
 k ≤ 
 k = k + 1 
 Xác định min trên toàn bộ các mắt lưới 
 sˆ
 Kết thúc 
 rˆ 
 Hình 3.4. ưu đồ thuật toán định vị nguồn âm th o phương pháp BB-MFP. 
 2
 ự ế e : 
Bước 1: Chia không gian quan sát thành ma trận các điểm th o khoảng cách và độ 
sâu: hoảng cách 1000 3000m, giãn cách điểm 10m; độ sâu 10m  110m, giãn cách 
điểm 2m; 
Bước 2: Tính giá trị hàm r n th o tần số tại vị trí tương đối giữa các mắt lưới với 
nguồn thu. Sau đó thực hiện iến đổi ngược IFFT sẽ tính được hàm r n th o thời 
gian. Từ đó tính ma trận tích chập Gˆ của hàm r n; 
Bước 3: Ước lượng giá trị nguồn âm sˆ ; 
Bước 4: Tính giá trị trường thay t