مدل کردن انتشار موج در آب دریا به منظور کاربرد در مخابرات زیر آب و سونار

به دلیل اهمیت و کاربردهای روزافزون مخابرات زیر آب، بررسی محیط انتشار و قوانین حاکم بر انتشار صوت در زیر آب بسیار مهم می باشد و از آنجا که انجام آزمایش های عملی در محیط دریا بسیار مشکل و پرهزینه است ارائه ی مدلی از کانال مخابراتی زیر آب بسیار سودمند و پرکاربرد می باشد. علاوه بر آنکه وجود مدل کانال زیر آب نیاز به انجام آزمایش های عملی را بسیار محدود می کند، به وسیله ی این مدل می توان روش های پردازش سیگنال را بر روی سیستم های مختلف آزمایش کرده و عملکرد آن ها را تحلیل و اقدام به بهبود آن ها نمود. منظور از مدل کردن کانال آن است که با داشتن مشخصات کانال زیر آب بتوان پاسخ کانال را بدست آورد به نحوی که با دادن ورودی دلخواه به این مدل بتوان خروجی کانال را بدست آورد. در این پایان نامه علاوه بر بررسی حالت غیرتصادفی و ساکن کانال، بیشترین توجه خود را روی تغییرات آماری کانال متمرکز کرده ایم. ابتدا به بررسی مختصری در مورد مشخصه های مهم در مخابرات زیر آب پرداخته و سپس مدل های ارائه شده در منابع برای انتشار صوت در زیر آب را بررسی می کنیم. در ادامه ی پایان نامه به بررسی برخورد موج صوتی با سطح متلاطم دریا می پردازیم و توزیع موج پراش شده از سطح را بررسی کرده و تابع چگالی موج پراش شده را به صورت تحلیلی و برای حالتی که دامنه ی نسبی تلاطم دریا زیاد نباشد، بدست می آوریم. برای بدست آوردن تابع چگالی احتمال موج پراش شده از سطح دریا، لازم است که از یک مدل مناسب برای مدل کردن تلاطم سطح دریا استفاده شود که ما نیز همین کار را انجام داده ایم. در شرایط میدان دور، می توان با قدری تقریب این تابع چگالی احتمال را به صورت ساده تری محاسبه کرد که این کار نیز در پایان نامه صورت گرفته است. کار دیگری که در این پایان نامه صورت گرفته است، بدست آوردن میانگین موج صوتی پراش شده از سطح دریا در شرایط مختلف سرعت باد و مکان دریا، و با فرض تصادفی بودن عمق فرستنده و گیرنده می باشد. در بدست آوردن این میانگین محدودیتی برای دامنه ی تلاطم سطح دریا در نظر گرفته نشده است.