Modelagem da propagação acústica em águas rasas em apoio à implantação de redes de comunicação acústica submarina
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2018 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFRJ |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/11422/12786 |
Resumo: | Since the 1980s, digital communication has been one of the major topics in underwater acoustics research. Furthermore, underwater waveguide modeling development has been also improved not only taking advantage of computational power available but also due to increasing data variety and volume provided by the new generation of data acquisition oceanographic instruments. According to Jensen, Kuperman, Porter, e Schmidt [1] normal mode acoustic propagation models are more accurate for frequencies below 1 kHz and propagations in range independent environments, with ray theory being applied for frequency values above 1 kHz and range dependent environments. The proposed model uses the adiabatic coupling properties of the modes, extending the classic two-layer waveguide model of Pekeris [2] to a three layers model with a different approach for surface and bottom interacting modes, considering an adiabatic and time invariant channel. In order to validate the model, the synthetic results computed on the measurement of transmission loss between two nodes were compared with measurements in situ obtained in a field experiment. The results are presented for four different paths among nodes of the proposed network with all of them under full upwelling condition on the experiment site. The synthetic results were qualitatively good but with absolute values for transmission loss requiring improvements on the convergence of synthetic and real in situ measurements. |
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Modelagem da propagação acústica em águas rasas em apoio à implantação de redes de comunicação acústica submarinaAcústica submarinaRedes acústicas submarinasCNPQ::ENGENHARIASSince the 1980s, digital communication has been one of the major topics in underwater acoustics research. Furthermore, underwater waveguide modeling development has been also improved not only taking advantage of computational power available but also due to increasing data variety and volume provided by the new generation of data acquisition oceanographic instruments. According to Jensen, Kuperman, Porter, e Schmidt [1] normal mode acoustic propagation models are more accurate for frequencies below 1 kHz and propagations in range independent environments, with ray theory being applied for frequency values above 1 kHz and range dependent environments. The proposed model uses the adiabatic coupling properties of the modes, extending the classic two-layer waveguide model of Pekeris [2] to a three layers model with a different approach for surface and bottom interacting modes, considering an adiabatic and time invariant channel. In order to validate the model, the synthetic results computed on the measurement of transmission loss between two nodes were compared with measurements in situ obtained in a field experiment. The results are presented for four different paths among nodes of the proposed network with all of them under full upwelling condition on the experiment site. The synthetic results were qualitatively good but with absolute values for transmission loss requiring improvements on the convergence of synthetic and real in situ measurements.Desde a década de 80, a comunicação digital submarina tem sido um dos principais tópicos no desenvolvimento da acústica subaquática. Além disso, a modelagem dos guias de ondas acústicas submarinos também tem sido objeto de pesquisa aproveitando-se, não só aumento do poder computacional disponível mas também do volume e da variedade de dados fornecidos pela nova geração de instrumentos para medição e monitoramento oceanográfico. Segundo Jensen, Kuperman, Porter, e Schmidt [1], os modelos de propagação acústica por modos normais, são mais afeitos para frequências abaixo de 1kHz com propagações em ambientes independentes da distância, ficando a teoria de raios para valores de frequências acima dessa com variações do ambiente dependentes da distância. Partindo dessa premissa, este trabalho propõe um modelo alternativo, usando as propriedades de acoplamento adiabático dos modos, estendendo o modelo clássico de guia de ondas em duas camadas (oceano e fundo) de Pekeris [2] para um de três camadas, com variantes para o tratamento dos modos que interagem com a superfície e com o fundo, considerando um canal adiabaticamente e temporalmente invariante. Buscando a validação do modelo proposto foram computados os resultados sintéticos para a perda de transmissão entre dois nós e comparados com as medidas in situ obtidas num experimento de campo, sob a condição de ressurgência plena na região, realizado para quatro diferentes visadas entre os pontos de enlace da rede proposta. Os resultados foram qualitativamente satisfatórios mas com valores absolutos para as perdas de transmissão necessitando de maior convergência com as medições in situ.Universidade Federal do Rio de JaneiroBrasilInstituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de EngenhariaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia OceânicaUFRJGuimarães, Luiz Gallisahttp://lattes.cnpq.br/3192662693683826http://lattes.cnpq.br/6577367723281376Ribeiro, Carlos Eduardo ParenteCampos, Marcello Luiz Rodrigues deGallo, Marcos NicolásFigueiredo Júnior, Alberto Garcia deAzevedo, Alexandre de FreitasSimões, Marcus Vinícius da Silva.2020-07-17T12:49:46Z2023-12-21T03:02:10Z2018-03info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttp://hdl.handle.net/11422/12786porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFRJinstname:Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)instacron:UFRJ2023-12-21T03:02:10Zoai:pantheon.ufrj.br:11422/12786Repositório InstitucionalPUBhttp://www.pantheon.ufrj.br/oai/requestpantheon@sibi.ufrj.bropendoar:2023-12-21T03:02:10Repositório Institucional da UFRJ - Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)false |
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