45665 - شبیه سازی انتشار و دریافت امواج صوتی در سونار آینده نگر (برق الکترونیک / مخابرات دریایی / MATLAB).

---

شرح پروژه

دانشجو کارشناسی مهندسی برق الکترونیک مخابرات دریایی هستم واسه فارغ تحصیلی باید پروژه مثل پایان نامه ارائه بدم پروژه که بهم دادن ساخت شبیه ساز واسه زیر اب هست

شبیه سازی انتشار و دریافت امواج صوتی در سونار آینده نگر با MATLAB

گزارش هم نیازه

 هدف: پروژه شبیه سازی ارسال یک پالس صوتی در آب دریافت بازتاب از موانع و پردازش سیگنال برگشتی برای ایجاد تصویر دوبعدی از محیط روبروی سونار

مراحل اجرای پروژه:

۱. مدل‌سازی انتشار امواج صوتی

تعریف یک سیگنال پالس (مثلاً سیگنال چیرپ) به‌عنوان موج ارسال‌شده از سونار

شبیه‌سازی انتشار این موج در محیط آب با در نظر گرفتن سرعت صوت در آب (~1500 m/s)

مدل‌سازی بازتاب امواج از موانع با استفاده از معادله ساده‌ی بازتاب

۲. دریافت و پردازش سیگنال بازگشتی

جمع‌آوری سیگنال‌های برگشتی از موانع

استفاده از تبدیل فوریه (FFT) برای تحلیل فرکانسی و بررسی تأخیر زمانی سیگنال‌ها

اعمال فیلترهای دیجیتال برای حذف نویز

۳. تشکیل تصویر سونار و نمایش داده‌ها

پردازش داده‌های دریافت‌شده برای تشکیل یک نقشه دوبعدی از محیط

نمایش بازتاب‌های دریافتی در قالب نمودار دوبعدی (Polar Plot)

پروژه: شبیه‌سازی سونار جلونگر (FLS) با MATLAB

این پروژه بر شبیه‌سازی ارسال و دریافت امواج صوتی در محیط زیرآب تمرکز دارد تا بتواند نقشه‌ای دوبعدی از موانع پیش‌رو را ایجاد کند.

۱. مفاهیم اصلی پروژه

🔹 سونار آینده‌نگر (FLS) چیست؟

سونار آینده‌نگر نوعی سونار اکتیو است که پالس‌های صوتی را به سمت جلو ارسال کرده و با دریافت بازتاب از موانع، اطلاعات مربوط به فاصله و موقعیت موانع را استخراج می‌کند.

کاربردهای FLS:

✅ جلوگیری از برخورد زیردریایی‌ها و ROVها با موانع

✅ نقشه‌برداری از محیط‌های زیرآبی

✅ کمک به ناوبری در مسیرهای نامعلوم

۲. مراحل پیاده‌سازی شبیه‌سازی

🔹 مرحله ۱: ایجاد مدل انتشار امواج صوتی

✅ تعریف پارامترهای اصلی محیط:

سرعت صوت در آب: 1500 متر بر ثانیه

فرکانس کاری سونار: 50 تا 200 کیلوهرتز

عرض پالس (Pulse Width): چند میلی‌ثانیه

✅ ایجاد سیگنال پالس (Ping)

معمولاً از یک سیگنال چیرپ (Chirp Signal) استفاده می‌شود که فرکانس آن به‌صورت خطی افزایش می‌یابد. این سیگنال به یافتن موانع در فاصله‌های مختلف کمک می‌کند.

✅ مدل انتشار موج:

استفاده از معادله موج برای انتشار صدا در آب

در نظر گرفتن تضعیف و پراکندگی امواج صوتی در مسیر انتشار

🔹 مرحله ۲: دریافت سیگنال بازگشتی و تحلیل آن

✅ امواج پس از برخورد به موانع، بازتاب پیدا می‌کنند. سیگنال‌های برگشتی باید مورد پردازش قرار بگیرند تا فاصله و جهت موانع مشخص شود.

✅ فاصله موانع با استفاده از فرمول زمان رفت و برگشت (TOF - Time of Flight) محاسبه می‌شود:

d = \frac{v \times t}{2}

d فاصله تا مانع

v سرعت صوت در آب (1500 m/s)

t زمان رفت و برگشت موج

✅ برای تحلیل سیگنال‌های دریافتی از تبدیل فوریه (FFT) استفاده می‌شود. این روش به تشخیص اجسام در فرکانس‌های مختلف کمک می‌کند.

🔹 مرحله ۳: تشکیل تصویر و نمایش داده‌ها

✅ داده‌های به‌دست‌آمده در قالب یک نمودار دو بعدی قطبی (Polar Plot) نمایش داده می‌شود.

✅ می‌توان از Heatmap یا Contour Plot برای نمایش شدت بازتاب‌های صوتی در نقاط مختلف استفاده کرد.

۴. خروجی مورد انتظار

✅ نمایش نمودار دوبعدی از بازتاب‌های صوتی و موانع در مقابل سونار

✅ تعیین فاصله و جهت موانع بر اساس سیگنال‌های بازتابی

✅ نمایش نتایج به‌صورت نقشه دوبعدی (Polar Plot یا Contour Plot)

مهارت ها و تخصص های مورد نیاز

---

---