Modelo de propagación acústica subacuática y su aplicación en sistemas de posicionamiento

También disponible en CD-ROM e InternetEsta tesis aborda tres importantes aspectos en lo que respecta a los modelos de propagación acústica subacuática y los sistemas de posicionamiento en estos entornos. En primer lugar se presenta un nuevo modelo de propagación acústica para entornos subacuáticos. Este modelo se basa en la técnica de trazado de rayos, que es la más indicada para señales acústicas que presenten cierto ancho de banda y superen los 200-500 Hz de frecuencia. En virtud de las ecuaciones consideradas para representar los distintos fenómenos físicos, el modelo es válido para un amplio rango de frecuencias, desde los 200 Hz hasta 1 MHz, y se puede usar para representar la propagación acústica en entornos diversos, desde aguas poco profundas a aguas profundas, así como aquellos en los que la profundidad depende de la distancia. Adicionalmente, el modelo contempla el efecto dinámico del oleaje generado por el viento como fuente de desvanecimiento y ensanchamiento Doppler en las señales reflejadas en la superficie del mar, siendo la inclusión de este efecto una novedad importante respecto a los modelos existentes. Se abordan también distintos análisis para estudiar el comportamiento de señales acústicas codificadas en entornos subacuáticos. La experiencia previa del grupo de investigación en sistemas de posicionamiento ultrasónico y en la propagación de ultrasonidos en aire ha permitido seleccionar dos esquemas de codificación que pueden ser adecuados en estos entornos. Los estudios realizados utilizando estos esquemas han servido para analizar la influencia de distintos efectos del canal, como el desvanecimiento, multicamino y el efecto del ruido, en una señal codificada. Este estudio ha permitido por tanto seleccionar el mejor esquema de codificación entre los dos estudiados, según su comportamiento en este medio, así como identificar los principales fenómenos que provocan un error en la detección de estas señales codificadas, tanto cualitativa como cuantitativamente. El modelo desarrollado se ha utilizado para el estudio de un sistema de posicionamiento acústico subacuático basado en señales GPS y señales acústicas codificadas para localizar un nodo sumergido, propuesto dentro de esta tesis. Este sistema presenta las ventajas de ser fácilmente desplegable y no necesitar una costosa fase de calibración, así como una mayor tolerancia al ruido y menor error en las detecciones de las señales acústicas que otros sistemas de similares características, gracias al uso de la codificación. Adicionalmente, se ha caracterizado el funcionamiento de dicho sistema para diversos algoritmos de posicionamiento, considerando los efectos de distintas configuraciones y fenomenología presente en el canal sobre la posición estimada del nodo sumergido