Моделирование и анализ точности алгоритмов шумопеленгации источников низкочастотных гидроакустических сигналов в мелком море

Юрий Владимирович Махнев

doi:10.17308/sait.2019.4/2683

Юрий Владимирович Махнев АО «Научно-исследовательский институт «Атолл»

DOI: https://doi.org/10.17308/sait.2019.4/2683

Ключевые слова: гидроакустика, согласованная со средой обработка в низкочастотном диапазоне, квазиоптимальные алгоритмы, мелкое море, линейные антенны, пеленгование, шумопеленгация, разрешение сигналов

Аннотация

При пространственной обработке низкочастотных гидроакустических сигналов в мелком море возникают ошибки пеленгации, связанные с многомодовым характером распространения гидроакустических сигналов. Для уменьшения ошибок пеленгации необходимо использовать алгоритмы шумопеленгации, согласованные со средой распространения сигналов. Из-за сложности их реализации на практике используются адаптивные, квазиоптимальные алгоритмы. Однако, при большой дисперсии фазовых скоростей нормальных волн и приёмной антенне с малой разрешающей способностью, эффективность алгоритмов уменьшается. В работе проведено моделирование нескольких известных алгоритмов шумопеленгации, в том числе полностью согласованного со средой. В работе исследована зависимость точности пеленгования при применении разных алгоритмов от способности гидроакустической системы разрешать нормальные волны. Показано, что их разрешение зависит от периода интерференции, длины антенны и начальных фаз нормальных волн. Приведены формулы и соотношения, позволяющие оценить величину ошибки определения пеленга. Проведено моделирование работы гидроакустической системы с конкретными параметрами. Параметры волновода задавались близкими к реальным. Рассчитаны математическое ожидание и среднее квадратичное отклонение ошибок пеленгации и вероятность ложного обнаружения источника звука.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биография автора

Юрий Владимирович Махнев, АО «Научно-исследовательский институт «Атолл»

аспирант государственного университета «Дубна», научный сотрудник АО «НИИ «Атолл», Дубна, Россия

Литература

1. Елисеевнин, В. А. Использование интерференционной структуры звукового поля в волноводе для определения направления на источник / В. А. Елисеевнин // Акуст. журн. – 2001. – Т. 47, No 3. – С. 341–345.
2. Елисеевнин, В. А. Усредненный отклик горизонтальной линейной антенны в мелком море / В. А. Елисеевнин // Акуст. журн. – 2004. – Т. 50, No 2. – С. 193–197.
3. Кузнецов, Г. Н. О возможности применения модели с эквивалентной плоской волной для повышения точности пеленгования низкочастотных сигналов в мелком море / Г. Н. Кузнецов, О. В. Лебедев // Акуст. журн. – 2012. – Т. 58, No 5. – С. 628–638.
4. Low frequency beamforming in shallow water environments / Shima Abadi [et al] // JASA. 2016. – V. 30, No 1. – P. 1–10.
5. Малышкин, Г. С. Оптимальные и адаптивные методы обработки гидроакустических сигналов. Т. 1. Адаптивные методы / Г. С. Малышкин. – СПб. : ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2011. – 374 с.
6. Сазонтов А. Г. Согласованная пространственная обработка сигналов в подводных звуковых каналах (обзор) / А. Г. Сазонтов, А. И. Малеханов // Акуст. журн. – 2015. – Т. 61, No 2. – С. 233–253.
7. Машошин, А. И. Практические задачи гидроакустики, решаемые с использованием алгоритмов обработки сигналов, согласованных со средой их распространения (обзор) / А. И. Машошин // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. – 2017. – Т. 10, No 1. – С. 37–48.
8. Малышкин, Г. С. Оптимальные и адаптивные методы обработки гидроакусти-ческих сигналов. Т. 1. Оптимальные методы / Г. С. Малышкин. – СПб. : ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2009. – 400 с.
9. Смарышев, М. Д. Гидроакустические антенны / М. Д. Смарышев, Ю. Ю. Добровольский. – Л. : Судостроение, 1984. – 304 с.
10. Ревинская, О. Г. Сложение колебаний. Биения / О. Г. Ревинская, Н. С. Кравченко // Томский политехнический университет. – Томск : Изд-во Томского политехнического университета, 2015. – 21 с.
11. Сергиенко, А. Б. Цифровая обработка сигналов / А. Б. Сергиенко. – СПб. : Питер, 2003. – 604 с.
12. Махнев, Ю. В. О возможности реализации согласованной со средой обработки для низкочастотного гидроакустического волновода / Ю. В. Махнев, А. Т. Трофимов // Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики: сб. тр. XIV Всеросс. конф. – Санкт-Петербург : 2018. – С. 480–482.
13. Гринюк, А. В. Анализ пространственно-временных характеристик низкочастотных гидроакустических сигналов в мелком море / А. В. Гринюк, В. Н. Кравченко, Ю. В. Махнев, А. Т. Трофимов // Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики: сб. тр. XIII Всеросс. конф. – Санкт-Петербург : 2016. – С. 376–378.
14. Исакович, М. А. Общая акустика. Учебное пособие. / М. А. Исакович. – Издательство «Наука», Главная редакция физико-математической литературы, Москва, 1973. – 495 с.