Optimal Search for Underwater Targets for Ships Equipped with Hull Mounted Sonar Using Genetic Algorithm

Búsqueda óptima de objetivos submarinos para buques equipados con un sonar montado en el casco mediante un algoritmo genético

Cuando un buque de superficie utiliza un sonar montado en el casco (HMS) para buscar un objetivo situado en el agua en el mar, la trayectoria de maniobra del buque de superficie depende del alcance máximo de detección del sonar. Dado que el sonar utiliza ondas sonoras, se ve influido significativamente por el entorno marino y la probabilidad de detección depende de la ubicación y del ángulo de incidencia de las ondas sonoras sobre el blanco. Este estudio pretende calcular la probabilidad de detección aplicando el entorno marino real, y propone un método de cálculo de trayectoria de búsqueda óptima que maximiza la probabilidad de detección basado en un algoritmo genético. El método de cálculo de la trayectoria de búsqueda óptima propuesto demostró su eficacia mediante simulaciones para determinar la búsqueda óptima.

1. INTRODUCCIÓN

Cuando un buque de superficie equipado con un HMS busca un objetivo submarino en el mar, maniobra a una velocidad limitada teniendo en cuenta el ruido del buque. La limitación de la velocidad prolonga el tiempo de búsqueda, y la incertidumbre de la posición del blanco aumenta a medida que aumenta el tiempo de búsqueda. Por lo tanto, es necesario buscar el objetivo en el menor tiempo posible. Para buscar un blanco en el menor tiempo posible, es necesario aumentar al máximo la probabilidad de detección. Es posible calcular la probabilidad de detección de un blanco en función de la localización prevista (profundidad y distancia) del blanco mediante el rendimiento del sonar montado en el buque de superficie, el estado del mar y la intensidad del blanco. Para detectar un blanco en maniobra, el buque de superficie se desplaza a la posición con mayor probabilidad de detección e intenta detectarlo (transmisión sónica). Si el buque de superficie se desplaza continuamente a la posición con la mayor probabilidad de detección e intenta detectarlo, se puede determinar la trayectoria óptima de detección de blancos submarinos para el blanco de maniobra basándose en la trayectoria de movimiento del buque de superficie.

Los estudios relacionados con la búsqueda de objetivos submarinos incluyen el estudio sobre el algoritmo GRASP propuesto por DelBalzo y Hemsteter [1], así como el estudio que trata sobre la planificación de la trayectoria óptima de búsqueda acústica en el sistema de trayectoria discreta de Cho et al. [2]. Otro estudio sobre el algoritmo de búsqueda óptima teniendo en cuenta las características del buque y reflejando el entorno marino fue presentado por Kim et al. [3]. En este estudio intentamos desarrollar los estudios anteriores para permitir la búsqueda de objetivos en movimiento reflejando el entorno marino real en una trayectoria continua.