Μοντελοποιηση Παθητικου Ηλεκτροπτικου Συστηματος Υπερυθρης Ακτινοβολιας Για Τον Υπολογισμο Της Πιθανοτητας Εντοπισμου Στοχων Θερμικης Ακτινοβολιας Στο Θαλασσιο Περιβαλλον Της Ελλαδας

Abstract

Η παρούσα διατριβή έχει ως αντικείμενο την ανάπτυξη ενός μοντέλου που υπολογίζει την πιθανότητα εντοπισμού και διακριβώσεως στόχων που ευρίσκονται στο θαλάσσιο περιβάλλον της Ελλάδας, για τα μήκη κύματος 1,2 μm έως και 20 μm, με χρήση αποκλειστικά παθητικών μέσων εντοπισμού. Η ανάπτυξη της εργασίας διαρθρώνεται σε οκτώ κεφάλαια.Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μία εισαγωγή και περιγράφεται το έργο της διατριβής καθώς και ο τρόπος προσέγγισης και υλοποίησης του μοντέλου. Κατόπιν της περιγραφής του αντικειμένου και της περιοχής λειτουργίας του μοντέλου γίνεται μία κατηγοριοποίηση των εντοπιστικών συστημάτων που λειτουργούν στο φάσμα της υπερύθρου ακτινοβολίας.Στο δεύτερο κεφάλαιο αναπτύσσεται η θεωρία των συστημάτων υπέρυθρης ακτινοβολίας, με παράθεση των βασικών νόμων που διέπουν την εν λόγω φασματική περιοχή και ακολουθεί η εξέταση της ατμοσφαιρικής διαδόσεως για την περιοχή της υπερύθρου ακτινοβολίας. Εξετάζονται τα χαρακτηριστικά της διαδόσεως των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων στην περιοχή του υπερύθρου συναρτήσει των φαινομένων απορροφήσεως και σκέδασης των βασικών ατμοσφαιρικών συστατικών. Εν συνεχεία παρουσιάζονται οι αρχές λειτουργίας συστημάτων ανίχνευσης υπέρυθρης ακτινοβολίας.Στο τρίο κεφάλαιο γίνεται αναλυτική περιγραφή του τρόπου λειτουργίας του κώδικα LOWTRAN 7. Αναλύονται οι παράμετροι που χρησιμοποιεί ο εν λόγω κώδικας και εξετάζεται ο τρόπος προσδιορισμού τους από το μοντέλο, με πλήρη αιτιολόγηση των επιλογών που έγιναν ούτως ώστε ο χρήστης του μοντέλου να είναι σε θέση να επέμβει και να τις τροποποιήσει ανάλογα με τις συνθήκες που επιλέγει να μοντελοποιήσει.Στο τέταρτο κεφάλαιο γίνεται, κατά αντιστοιχία με το τρίτο, η παρουσίαση της λειτουργίας του αλγορίθμου του SEARAD, που αποτελεί και την τροποποίηση και προσαρμογή του LOWTRAN 7 στο το θαλάσσιο περιβάλλον. Στο πέμπτο κεφάλαιο παρουσιάζεται αναλυτικά το μοντέλο. Γίνονται όλοι οι υπολογισμοί και αναλύεται η κάθε παράμετρος που χρησιμοποιεί το μοντέλο. Εν συνεχεία παρουσιάζεται με αναλυτικό τρόπο η μοντελοποίηση και παρουσιάζεται ο τρόπος υπολογισμού της πιθανότητας εντοπισμού ή διακριβώσεως των στόχων σύμφωνα με τε επιθυμητά κριτήρια, τις ατμοσφαιρικές συνθήκες και τα χαρακτηριστικά του συστήματος. Τέλος παρουσιάζονται τα διαγράμματα καθώς και ο πίνακας που δημιουργείται κατά τη λειτουργία του μοντέλου, στα οποία φαίνονται τόσο τα αποτελέσματα των υπολογισμών, όσο και τα στοιχεία του σεναρίου και των χαρακτηριστικών της εντοπιστικής συσκευής.Στο έκτο κεφάλαιο εξετάζεται το φαινόμενο του ατμοσφαιρικού στροβιλισμού και ο τρόπος με τον οποίο επηρεάζει την διάδοση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας για την περιοχή των μηκών κύματος ενδιαφέροντος. Εν συνεχεία παρουσιάζεται ο τρόπος μοντελοποίησης του εν λόγω φαινομένου καθώς και η μέθοδος ολοκλήρωσης του στο μοντέλο.Στο έβδομο κεφάλαιο γίνεται η ανάλυση της λειτουργίας του μοντέλου καθώς και των functions (μετά των λειτουργιών τους) που δημιουργήθηκαν σε κώδικα MATLAB 6.1 για την υλοποίηση του μοντέλου. Με δομικά διαγράμματα παρουσιάζεται και επεξηγείται η λειτουργία του μοντέλου σε επίπεδο διασύνδεσης και διαδοχής των επιμέρους λειτουργιών των functions. Στην συνέχεια παρατίθεται σειρά αποτελεσμάτων υπολογισμών με χρήση του μοντέλου για διάφορα σενάρια και ατμοσφαιρικά μοντέλα. Επισημαίνονται οι διαφοροποιήσεις αναλόγως των αποτελεσμάτων και το κεφάλαιο κλείνει με παρουσίαση μίας σειράς συμπερασμάτων που προκύπτει από των μελέτη των ανωτέρω αποτελεσμάτων.Το κεφάλαιο οκτώ ολοκληρώνει την εργασία με μία ανασκόπηση αυτής. Πέραν της ανασκοπήσεως στο εν λόγω κεφάλαιο παρουσιάζονται τα κύρια αποτελέσματα της εργασίας και οι δυνατές επεκτάσεις της παρούσης διατριβής. Στο τέλος του κεφαλαίου παρουσιάζονται τα σημεία στα οποία προάγεται η επιστήμη από την εν λόγω εργασία.