Search
dr hab. inż. Jacek Marszal
Employment
- Associate professor at Department of Marine Electronic Systems
Publications
Filters
total: 57
Catalog Publications
Year 2024
-
A tool for designing water tanks for measuring hydroacoustic transducers
PublicationSpecial water tanks are commonly used to measure the parameters of underwater acoustic systems. They must meet specific requirements, the fulfilment of which ensures very small but acceptable measurement errors. These requirements define the size of the tank and its shape as well as the strong attenuation of reflected waves. At the design stage, it is necessary to determine the impact of the tank structure on the measurement errors...
Year 2023
-
Noise effect on parameters of quiet sonar with code modulation
PublicationEarlier publications of the paper authors have shown that the use of code keying mixed with the CW FM sound signal allows the significant reduction in the distance measurement error, compared to classic silent CW FM sonar. In addition to the code modulation parameters, the magnitude of this error is influenced by the received input acoustic noise. The article shows the dependence of the input signal-to-noise ratio and the sound...
Year 2021
-
Method for the correlation coefficient estimation of the bottom echo signal in the shallow water application using interferometric echo sounder
PublicationThe article presents a new method for the assessment of bottom echo correlation coefficient in the presence of multiple echoes. Bottom correlation coefficient is a parameter that characterizes spatial properties of echo signal. Large variability of the bottom shape or properties (for example caused by the presence of bottom objects) and the presence of the acoustic shadow strongly influence the value of the correlation coefficient....
-
Numerical Model of Surface and Quasi-Spherical Sea Noise and Its Application to Analysis of DIFAR Systems
PublicationVarious types of passive sonar systems are used to detect submarines. These activities are complex and demanding. Therefore, computer simulations are most often used at the design stage of these systems. For this reason, it is also necessary to simulate the acoustic ambient noise of the sea. The article proposes a new numerical model of surface and quasi-spherical sea noise and presents its statistical parameters. The results of...
Year 2020
-
Direction-of-Arrival Estimation Methods in Interferometric Echo Sounding
PublicationNowadays, there are two leading sea sounding technologies: the multibeam echo sounder and the multiphase echo sounder (also known as phase-dierence side scan sonar or bathymetric side scan sonar). Both solutions have their advantages and disadvantages, and they can be perceived as complementary to each other. The article reviews the development of interferometric echo sounding array configurations and the various methods applied...
-
Impact of Spatial Noise Correlation on Bearing Accuracy in DIFAR Systems
PublicationDIFAR type underwater passive systems are one of the more commonly used tools for detecting submarines. At the design stage, which usually uses computer simulations, it is necessary to generate acoustic noise of the sea. It has been shown that correlating noise significantly reduces these errors compared to the assumption that noise is uncorrelated. In addition, bearing errors have been shown to be the same in systems with a commonly...
-
Shallow Water Experiment of OFDM Underwater Acoustic Communications
PublicationThe large variability of communication properties of underwater acoustic channels, and especially the strongly varying instantaneous conditions in shallow waters, is a challenge for the designers of underwater acoustic communication (UAC) systems. The use of phase modulated signals does not allow reliable data transmission through such a tough communication channel. However, orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM), being...
-
Underwater Navigation Ssystem Based on Doppler Shift – Measurements and Error Estimations
PublicationA new acoustic navigation system was developed to determine the position and speed of moving underwater objects such as divers and underwater vehicles. The path of an object and its speed were determined by the Doppler shifts of acoustic signals emitted by a transmitter placed on the object and received by four hydrophones installed at the periphery of the monitored body of water. The position and speed measurements were affected...
Year 2018
-
A method for testing the wide-sense stationary uncorrelated scattering assumption fulfillment for an underwater acoustic channel
PublicationWide-sense stationary and uncorrelated scattering (WSSUS) assumptions are often applied for the statistical description of wireless communication channels. However, in the case of underwater acoustic channels the WSSUS model is of limited value. The degree of similarity of in-phase and quadrature components of the channel impulse response, measured with the use of bandpass modulated signals, can be used as an indicator of WSSUS...
-
Depth Determination Accuracy of the Modified Prony Method in a Swath Mapping Application
PublicationThis article presents the performance of the modified Prony method in a swath mapping application. Depth determination accuracy is assessed by processing raw signal acquired by an EdgeTech 6205 swath bathymetry system over flat seafloor. An updated version of the method, proposed previously by the authors, is used to determine the number of signal echoes. The number of signal echoes is essential for performing the low-rank approximation...
-
Underwater Navigation System Based on Doppler Shifts of a Continuous Wave
PublicationThe paper describes a concept of an underwater navigation system designed to determine the location and speed of its ROVs or divers. Conducted by the Department of Marine Electronic Systems at the Gdansk University of Technology for several years, research has focused on navigation systems which determine positions on the basis of Doppler shifts of echo signals reflected from a moving object. This article presents a different version...
Year 2017
-
Analysis of distance measurement errors in CW FM sonar with MLS code modulation
PublicationAlthough used in the classic silent sonar, the CW FM sounding signal has a major flaw which is its inaccuracy in determining the distance to a target. The authors of the article have developed a concept of silent sonar using frequency modulation signals switched by pseudorandom codes, already discussed in their previous work. This article presents a detailed analysis of errors in CW FM sonar with pseudo-random sequence code modulation...
-
Theoretical analysis of a new approach to order determination for a modified Prony method in swath mapping application
PublicationThis article presents a new approach to determine the model order (number of principal components) in the modified Prony method applied to swath acoustic mapping. Determination of the number of principal components is a crucial step in the modified Prony method. In the proposed approach the model order is chosen based on the underlying physical model of the underwater acoustic environment, and utilised signal processing operations....
-
Zastosowanie zmodyfikowanej metody Prony'ego do detekcji dna morskiego i obiektów podwodnych
PublicationW artykule zaprezentowano zastosowanie nowej (zaproponowanej przez autorów) modyfikacji metody Prony'ego do określenia kierunku przyjścia sygnału echa fali akustycznej docierającego do odbiorczego przetwornika hydroakustycznego. Wykorzystanie zaproponowanej metody, umożliwia lepsze, niż za pomocą dotychczas znanych metod, określenie położenia wielu źródeł rewerberacji jednocześnie, zapewniając tym samym niezakłócone działanie w...
Year 2016
-
Analiza właściwości sonaru z falą ciągłą i modulacją kodową
PublicationSonary z falą ciągłą, w odróżnieniu od sonarów impulsowych, mogą być wykorzystywane do quasi ciągłej obserwacji celów oraz jako ciche sonary trudno wykrywalne przez obce systemy nasłuchu (sonary przechwytujące). W sonarach z falą ciągłą stosowana jest zwykle liniowa modulacja częstotliwości, której negatywnym skutkiem są błędy oceny odległości celów, spowodowane efektem Dopplera. W celu ich redukcji autorzy zaproponowali użycie...
-
Continuous wave sonar with hyperbolic frequency modulation keyed by pseudo-random sequence
PublicationA CW FM type sounding signal is used in the classical solution of silent sonar. While the signal provides a relatively simple implementation of digital signal processing, and ensures good detection conditions, unfortunately, in the presence of the Doppler effect, distance measurement results tend to be wrong. This is due to the fact that the received signal’s instantaneous frequency value is dependent both on the distance to the...
-
Laboratorium Badawcze Hydroakustyki uzyskało akredytację Polskiego Centrum Akredytacji
PublicationW dniu 11 maja 2016 roku Polskie Centrum Akredytacji udzieliło akredytacji i tym samym potwierdziło kompetencje Laboratorium Badawczego Hydroakustyki na Wydziale Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki Politechniki Gdańskiej.
-
Mutual Clutter Suppression Techniques for FM Sonars
PublicationThe article presents methods that help in the elimination of mutual clutter as well as the consequences of two FM sounding signal sonars operating in the same body of water and frequency band. An in-depth analysis of mutual clutter was carried out. The effects of sounding signal differentiation were determined, as was the Doppler effect on mutual clutter suppression. One of the methods analysed is of particular interest in a situation...
-
Signal conditioning for examination of shallow-water acoustic noise correlation properties
PublicationThe article describes the process of signal conditioning for examination of acoustic noise correlation properties in shallow water. Knowledge of these properties is very important for the design processes of passive and active hydroacoustic systems. This paper focuses on the above issue from the point of view of passive sonar. In sonar systems, signal processing algorithms operate on both useful acoustic signals, and accompanying...
Year 2015
-
Cichy sonar - stan aktualny i perspektywy
PublicationW zastosowaniach militarnych często istnieje potrzeba prowadzenia obserwacji w sposób skryty za pomocą urządzeń emitujących sygnały trudne do przechwycenia przez przeciwnika. Rozwiązania stosowane w cichych radarach stanowiły punkt wyjścia do opracowania cichego sonaru. Prace nad projektem rozpoczęto na Politechnice Gdańskiej w roku 2010 w ramach Grantu NCBiR i są one dalej kontynuowane. W celu zachowania w cichym sonarze warunków...
-
Impact of Microphytobenthos Photosynthesis on the Characteristics of the Echo Signal from Baltic Sandy Sediments
PublicationThe understanding the influence of biological processes on the characteristics of the signals backscattered by the sea floor is crucial in the development of the hydroacoustical benthic habitat classification techniques. The impact of the microphytobenthos photosynthesis on the acoustical backscattering properties of the Atlantic sandy sediments was previously demonstrated by Holliday et al. (2004) and Wildman and Huettel (2012). To...
-
INVESTIGATION INTO INTERFEROMETRIC SONAR SYSTEM ACCURACY
PublicationThe results of the accuracy measurements of phase differencing bathymetric sonar (PDBS) system in shallow waters are presented in the article. The measurement results were compared with the theoretical calculations for sonar system accuracy and international standards for hydrographic surveys. The proposed formulas enable to assess a priori sonar system performance using system quality factor (SQF), which takes into account influence...
Year 2014
-
Bezzałogowy śmigłowiec ILX-27 dla potrzeb Marynarki Wojennej RP
PublicationILX-27 to najnowszy opracowany w Polsce bezzałogowy śmigłowiec o maksymalnej masie startowej 1100 kg, którego szeroki zakres wykorzystania może być zgodny z Wymaganiami Operacyjnymi Marynarki Wojennej RP, a także może spełnić wymagania zawarte w Future Unmanned Aerial Systems opracowane dla potrzeb Europejskiej Agencji Obrony [11]. Podstawowy projekt zrealizowany został w ramach konsorcjum, w skład którego weszły firmy: Instytut...
-
Detection Range of Intercept Sonar for CWFM Signals
PublicationStealth in military sonars applications may be ensured through the use of low power signals making them difficult to intercept by the enemy. In recent years, silent sonar design has been investigated by the Department of Marine Electronic Systems of the Gdansk University of Technology. This article provides an analysis of how an intercept sonar operated by the enemy can detect silent sonar signals. To that end a theoretical intercept...
-
Digital signal processing applied to the modernization of Polish Navy sonars
PublicationThe article presents the equipment and digital signal processing methods used for modernizing the Polish Navy’s sonars. With the rapid advancement of electronic technologies and digital signal processing methods, electronic systems, including sonars, become obsolete very quickly. In the late 1990s a team of researchers of the Department of Marine Electronics Systems, Faculty of Electronics, Telecommunications and Informatics, Gdansk...
-
Experimental Study of Silent Sonar
PublicationStealth is a frequent requirement in military applications and involves the use of devices whose signals are difficult to intercept or identify by the enemy. The silent sonar concept was studied and developed at the Department of Marine Electronic Systems of the Gdansk University of Technology. The work included a detailed theoretical analysis, computer simulations and some experimental research. The results of the theoretical...
Year 2013
-
Estimating Intercept Range of Silent Sonar
PublicationWhen used in military application, sonars should ensure secretiveness. There is some evidence suggesting that silent sonars have a significant advantage over pulse sonars in the respect. If improved, the secretiveness of silent sonar translates into the distance over witch its soundings signal are detected by intercept sonars. The article gives estimated distances for far, medium, and short range sonars operating in the oceans...
-
Implementation of Contemporary Technologies in Naval Sonars Modernization
PublicationToday’s fast technological advancement in electronics and signal processing methods makes electronic systems, including sonars, obsolete very quickly. The Polish Navy seems to be particularly affected as its ships were built in the 1970s and 1980s. Researchers at the Gdansk University of Technology have developed a methodology for modernising Navy sonars which involves the use of new electronic sub-systems and modern, bespoke methods...
Year 2012
-
Application of Maximum Lenght Sequence in Silent Sonar
PublicationSilent sonars are designed to reduce the distance over which their sounding pulses can be detected by intercept sonars. In order to meet this objective, we can use periodical sounding signals that have low power, a very long duration and wide spectrum. If used in the silent sonar's receiver, matched filtration ensures very good detection of motionless or slow moving targets. However, it is more difficult to detect echo signals...
-
Distance measurement errors in silent FM-CW sonar with matched filtering
PublicationThe secretiveness of sonar operation can be achieved by using continuous frequency-modulated sounding signalswith reduced power and significantly prolonged repeat time. The application of matched filtration in the sonarreceiver provides optimal conditions for detection against the background of white noise and reverberation, and avery good resolution of distance measurements of motionless targets. The article shows that target...
Year 2011
-
Dobór sygnałów w cichym sonarze z filtracją dopasowaną
PublicationSkrytość działania jest pożądaną cechą sonarów w niektórych zastosowaniach militarnych. Można ją uzyskać poprzez emisję sygnałów szerokopasmowych o małej mocy i długim cyklu powtarzania. Głównym problemem w takich cichych sonarach jest negatywny wpływ efektu Dopplera na warunki detekcji i dokładność określania odległości wykrytych celów. W referacie dokonano porównania pod tym kątem trzech rodzajów sygnałów sondujących, a mianowicie...
-
Doppler effect in the CW FM sonar
PublicationWhen sonars are used for military purposes they have to ensure unobtrusive operation, a feature that can be potentially secured by 'silent sonar' or continuous wave frequency modulation sonars (CW FM sonars). The article presents how these sonars operate and identifies the relations between their parameters. The Doppler effect and its impact on the CW FM sonar are studied to identify how it affects the sonar's parameters. The results...
-
Silent Sonar with matched filtration
PublicationRadars with continuous wave frequency (CW FM sonars) are used in radiolocation as 'silent sonars'. They determine the distance to target by measuring the difference between the frequency of the sounding signal and echo signal. The article presents the principle of operation and parameters of silent CW FM sonars. Target distance determined by these sonars is based on the signal at the output of the matched filter. The Doppler effect...
Year 2010
-
Application of hydroacoustic system of distance measurement for estimating the cod codends shape at the model research station in Insko
PublicationPraca przedstawia wyniki pomiarów kształtu worków dorszowych w stacji badań modelowych Politechniki Szczecińskiej w Ińsku. Badane worki dorszowe są workamispecjalnie zaprojektowanymi do połowów selektywnych. W celu precyzyjnego pomiaru parametrów geometrycznych worków został opracowany nowy hydroakustyczny system do precyzyjnych pomiarów odległości. Zapewnia on równoczesny pomiar maksymalnie 100 różnych wymiarów w zakresie od 0.1m...
-
Doppler estimation method for moving target location
PublicationArtykuł opisuje nowy algorytm lokalizacji obiektów ruchomych bazujących na analizie odchyłek dopplerowskich sygnałów odebranych z sieci hydrofonów rozmieszczonych równomiernie w obserwowanym akwenie. Źródłem analizowanych sygnałów są fale ciągłe o niskim natężeniu odbite od obiektu ruchomego. W artykule została przedstawiona postać algorytmu oraz wyniki symulacji komputerowych.
-
Modernization of ASW Sonar SQS-56 at Gdańsk University of Technology
PublicationKatedra Systemów Elektroniki Morskiej Politechniki Gdańskiej w latach 2008-2010 wykonała modernizację podkilowego sonaru do poszukiwania okrętów podwodnych SQS-56. Jest to sonar wyprodukowany w USA i zainstalowany na fregacie ORP Kościuszko. W ramach modernizacji zastosowano nowe szerokopasmowe impulsy sondujące z hiperboliczną modulacją częstotliwości generowanye w wielokanałowym nadajniku sterowanym mikroprocesorowo. Po stronie...
-
Multistatic sonar for man-made lakes and water-power plants antiterrroristic protection
PublicationArtykuł opisuje nową koncepcję dopplerowskiego sonaru multistatycznego opracowanego w Katedrze Systemów Elektroniki Morskiej Politechniki Gdańskiej. System składa się z sieci hydrofonów rozmieszczonych równomiernie w obserwowanym akwenie oraz ze źródła dźwięku w postaci fali ciągłej o stałej częstotliwości i bardzo niskim natężeniu. Dzięki zastosowaniu specjalnie opracowanych algorytmów przetwarzania sygnałów uzyskuje się poprawną...
Year 2009
-
Bearing errors passive sonar stationary target location
PublicationPrzedstawiono metodę wyznaczania współrzędnych nieruchomego celu na podstawie namiarów wykonywanych w sonarze pasywnym. Określono wymagania odnośnie ruchu sonaru, przy których błędy wyznaczania współrzędnych są minimalne. Podano zależności umożliwiające analityczne wyznaczanie błędów współrzędnych. Poprawność wyników analizy potwierdzono eksperymentami numerycznymi.
-
Hydroacoustic signals simulations in workstation for training asw helicopter navigators
PublicationPolska Marynarka Wojenna użytkuje śmigłowce wyposażone w systemy pokładowe zmoderni-zowane w ostatnich latach a przeznaczone do wykrywania i śledzenia okrętów podwodnych: sonary z opuszczaną anteną, odbiorniki do nasłuchu i analizy sygnałów z radiohydroboi oraz magnetometry. W artykule przedstawiono pokrótce strukturę trenażera nawigatorów - operatorów tych systemów, wykorzystywanego również jako stanowisko do analizy danych zebranych...
-
Method for improving multibeam sonar bearing accuracy
PublicationPrzedstawiono prostą metodę poprawy dokładności namiarów w sonarach wielowiązkowych. Zasada zaproponowanej metoda jest zbliżona do metody monopulsowej stosowanej powszechnie w radarach i sonarach. Nie wymaga jednak ręcznego lub automatycznego obracania wiązek, co wydatnie zmniejsza potrzebne nakłady obliczeniowe procesorów sonaru Stosowanie metody daje znaczne zmniejszenie błędów namiarów przy względnie dużym wyjściowym stosunku...
-
Workstation for training asw helicopter navigators and analysis real flight data
PublicationW artykule opisane zostało stanowisko szkoleniowo-diagnostyczne i analizy danych skonstruowane z przeznaczeniem dla nawigatorów śmigłowców ASW eksploatowanych w polskiej Marynarce Wojennej i zainstalowane w bazie śmigłowców. Umożliwia ono prowadzanie szkoleń i treningów w zakresie eksploatacji oraz wykonywanie analiz informacji zebranych przez nawigatorów podczas lotów z pokładowego sonaru ASW, odbiornika sygnałów z sonoboi i...
Year 2008
-
High accuracy hydroacoustic system to study codend model parameters
PublicationWażnym zadaniem projektantów narzędzi połowowych jest stworzenie efektywnych narzędzi połowowych działających selektywnie poprzez optymalizacje ich geometrii. Hydroakustyczny system pomiaru geometrii modeli worków dorszowych opisany w artykule został zaprojektowany dla opracowania konstrukcji worka dorszowego na potrzeby rybołówstwa na Morzu Bałtyckim.System składa się z 10 par przetworników ultradźwiękowych, mikroprocesorowego...
-
High accuracy multisensor hydroacoustic system for models of trawl geometry measurements
PublicationW pracy przedstawiono wieloelementowy hydroakustyczny system do pomiaru modeli włoków. System został zaprojektowany dla Akademii Rolniczej w Szczecinie i umożliwia precyzyjny pomiar geometrii projektowanych tam narzędzi połowowych w tym selektywnych worków dorszowych. Zastosowanie małych hydrofonów o wysokiej częstotliwości pracy oraz cyfrowego przetwarzania sygnałów z analizą korelacyjną umożliwiło uzyskanie bardzo dużej dokładności...
Year 2007
-
Formy zobrazowań w sonarze dalekiego zasięgu z cylindryczną anteną
PublicationW artykule zaprezentowane są formy zobrazowań zastosowanych w dalekosiężnym, pasywnym sonarze z holowaną anteną, zmodernizowanym w Katedrze Systemów Elektroniki Morskiej. We wstępie pokazano strukturę sonaru po modernizacji oraz formy sygnałów nasłuchu, ich przetwarzania i transmisji z anteny do zespołów pokładowych. W dalszych częściach pokazano organizację przepływu informacji wewnątrz sonaru i przy komunikacji z zewnętrznymi...
-
Time variable gain for long range sonar with chirp sounding signal
PublicationThe main purpose of applaying Time Variable Gain (TVG) in active sonars with digital signal processing is to reduce dynamic range of echo signal and adapt it to the dynamic range of the analogue to digital conversion. With high transmission losses level, the dynamic range of the input signal in long range sonars can be very high and even exceed 200dB. When chirp sounding signals with matched filtration are used, sonars can raech...
Year 2006
-
Broadband Sonar with a Cylindrical Antenna
PublicationSkutkiem wzrostu szerokości widma sygnałów w sonarach z płaskimi antenami jest wzrost szerokości odchylanych wiązek, jeżeli beamformer dokonuje kompensacji faz tylko na częstotliwości środkowej widma. W artykule przedstawiono wyniki obliczeń, które odpowiadają na pytanie, czy podobny efekt występuje w szerokopasmowych sonarach z anteną cylindryczną. Obliczenia przeprowadzono dla anten nadawczych o szerokich wiązkach i anten odbiorczych...
-
Digital mono-pulse method in cylindrical antena.
PublicationArtykuł prezentuje metodę poprawy dokładności namiaru w wielowiązkowym sonarze z anteną cylindryczną. Metoda oparta jest na metodzie monopulsowej, wykorzystywanej w radarach i sonarach. Metoda zapewnia dobrą dokładność namiaru dla pojedynczego impulsu sondującego. Jedyna modyfikacja w stosunku do metody oryginalnej polega na wytworzeniu dwóch odchylonych wiązek i wykonaniu prostych obliczeń. Symulacja komputerowa dowodzi , że uzyskanie...
-
Electronic stabilization of beams in sonar with cylindrical array
PublicationArtykuł prezentuje podstawy opisu beamformera dla sonaru z antena cylindryczną. Artykuł pokazuje, że zmodyfikowany beamformer może zostać użyty do stabilizacji osi wiązki w horyzontalnej płaszczyźnie, gdy znany jest przechył i zanurzenie statku. Artykuł przedstawia także problem elektronicznego odchylania wiązki.
-
Passive sonar with cylindrical array
PublicationArtykuł prezentuje sposób wykorzystania sonaru aktywnego z anteną cylindryczną do nasłuchu pasywnego podwodnych źródeł dźwięku. Wykazano, że wykrycie źródła dźwięku i określenie jego namiaru może być zrealizowane bez zmian konstrukcji odbiornika. Wymagana jest jedynie zmiana algorytmów przetwarzania sygnałów w beamformerze. Wykazano również, że w celu zwiększenia dokładności namiaru można zastosować wysokorozdzielcze metody estymacji...
-
Visualisation forms in passive sonar with towed array
PublicationArtykuł dotyczy organizacji zobrazowań na monitorach modernizowanego w KSEM sonaru pasywnego z długą, holowaną za rufą okrętu, anteną akustyczną. We wprowadzeniu opisano strukturę takiego sonaru oraz sposób pozyskiwania i charakter odbieranych sygnałów jako podstawę organizowania zobrazowań efektów nasłuchu. Dalej opisano inne czynniki wpływające na organizację obrazów na monitorach sonaru tzn. zadania operatorów, organizację i...
seen 2150 times