Μελέτη διάδοσης θαλάσσιων σημάτων σε υποθαλάσσιο περιβάλλον

Τσίγαλος, Χρυσοβαλάντης

dc.contributor.advisor	Βαζούρας, Χρήστος
dc.contributor.author	Τσίγαλος, Χρυσοβαλάντης
dc.date.accessioned	2026-04-29T05:27:48Z
dc.date.available	2026-04-29T05:27:48Z
dc.date.issued	2026-04
dc.identifier.uri	https://dione.lib.unipi.gr/xmlui/handle/unipi/19229
dc.description.abstract	Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας αποτελεί η μελέτη και η υπολογιστική προσομοίωση της υποβρύχιας ακουστικής διάδοσης σε περιβάλλοντα μέσου βάθους, με σκοπό τη βελτιστοποίηση της επικοινωνίας σε υποβρύχια δίκτυα αισθητήρων. Η μετάδοση ήχου στο θαλάσσιο περιβάλλον παρουσιάζει σημαντικές προκλήσεις, όπως η μεταβολή της ταχύτητας διάδοσης ανάλογα με το βάθος, τη θερμοκρασία και την πίεση, προκαλώντας έντονα φαινόμενα διάθλασης. Παράλληλα, οι ανακλάσεις στον πυθμένα και την επιφάνεια εισάγουν απώλειες ενέργειας και φαινόμενα πολυδιαδρομικότητας που δυσχεραίνουν τη λήψη των δεδομένων. Για την υλοποίηση της έρευνας χρησιμοποιήθηκε το μοντέλο ιχνηλάτησης ακτινών (ray tracing) BELLHOP, μέσω της βιβλιοθήκης arlpy σε περιβάλλον Python. Η προσομοίωση εστίασε σε ένα θαλάσσιο κανάλι βάθους 1000 μέτρων, όπου εξετάστηκαν τρία διαφορετικά σενάρια τοποθέτησης του πομπού σε βάθη 50m, 150m, 200m και 300m. Τα αποτελέσματα αναλύθηκαν μέσω διαγραμμάτων ακουστικών διαδρομών (Ray Plots) και χαρτών απωλειών μετάδοσης (Transmission Loss). Η ανάλυση των δεδομένων έδειξε ότι η ύπαρξη ενός ακουστικού αγωγού στο βάθος των 300 μέτρων, όπου η ταχύτητα είναι ελάχιστη, αποτελεί τον κρισιμότερο παράγοντα για αποδοτική επικοινωνία. Οι ακουστικές ακτίνες παγιδεύονται στον αγωγό λόγω διάθλασης, αποφεύγοντας τις ανακλάσεις στον πυθμένα και διατηρώντας την ισχύ του σήματος σε μεγάλες αποστάσεις. Αντίθετα, η εκπομπή από ρηχότερα βάθη οδηγεί σε ταχεία εξασθένηση και δημιουργία ζωνών σκιών. Τα ευρήματα της εργασίας παρέχουν πολύτιμες κατευθύνσεις για τον γεωμετρικό σχεδιασμό υποβρύχιων δικτύων, επισημαίνοντας τη σημασία της βελτιστοποίησης της ενεργειακής αυτονομίας και της αξιοπιστίας της ζεύξης για την αποτελεσματική υποβρύχια επικοινωνία.	el
dc.format.extent	43	el
dc.language.iso	el	el
dc.publisher	Πανεπιστήμιο Πειραιώς	el
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.title	Μελέτη διάδοσης θαλάσσιων σημάτων σε υποθαλάσσιο περιβάλλον	el
dc.type	Master Thesis	el
dc.contributor.department	Σχολή Ναυτιλίας και Βιομηχανίας. Τμήμα Ναυτιλιακών Σπουδών	el
dc.description.abstractEN	The subject of this thesis is the study and computational simulation of underwater acoustic propagation in medium-depth environments, with the aim of optimizing communication in underwater sensor networks. Sound transmission in the marine environment presents significant challenges, such as the variation of propagation speed depending on depth, temperature and pressure, causing strong diffraction phenomena. At the same time, reflections on the bottom and the surface introduce energy losses and multipath phenomena that make data acquisition difficult. The research was carried out using the BELLHOP ray tracing model, using the arlpy library in a Python environment. The simulation focused on a 1000-meter-deep sea channel, where three different transmitter placement scenarios were examined at depths of 50m, 150m, 200m and 300m. The results were analyzed through Ray Plots and Transmission Loss maps. The analysis of the data showed that the existence of an acoustic conduit at a depth of 300 meters, where the speed is minimal, is the most critical factor for efficient communication. The acoustic rays are trapped in the conduit due to refraction, avoiding reflections on the bottom and maintaining the signal strength over long distances. In contrast, transmission from shallower depths leads to rapid attenuation and the creation of shadow zones. The findings of the work provide valuable guidance for the geometric design of underwater networks, highlighting the importance of optimizing energy autonomy and link reliability for effective underwater communication.	el
dc.corporate.name	Σχολή Ναυτικών Δοκίμων	el
dc.contributor.master	ΔΠΜΣ στη Διοίκηση στη Ναυτική Επιστήμη και Τεχνολογία	el
dc.subject.keyword	Υποβρύχια ακουστική	el
dc.subject.keyword	BELLHOP	el
dc.subject.keyword	Απώλειες μετάδοσης	el
dc.subject.keyword	Ακουστικός αγωγός	el
dc.subject.keyword	Python	el
dc.date.defense	2026-04-23

Files in this item

Name:: TSIGALOS_MNSND24051.pdf
Size:: 2.339Mb
Format:: PDF
Description:: Μεταπτυχιακή διατριβή

View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Τμήμα Ναυτιλιακών Σπουδών
Department of Maritime Studies

Show simple item record

Except where otherwise noted, this item's license is described as
Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα