Стохастическая модель гидроакустических сигналов, регистрируемых антенной в режиме шумопеленгования

Аннотация

Знание математической модели гидроакустических сигналов, ожидаемых при приёме на антенну, работающую в режиме шумопеленгования в мелком море, позволяет решать задачи синтеза алгоритмов пространственно-временной обработки сигналов, целью которых является решение задачи первичного обнаружения, разрешения и оценивания параметров морских объектов. Ожидаемый сигнал, называемый нами также волновым пакетом — это поле звуковых давлений на приёмниках антенны, создаваемое естественным шумоизлучением морского объекта. В статье рассматриваются вопросы, касающиеся проблем при использовании существующих моделей сигналов, описываемых с использованием собственных функций волновода. Основные проблемы: сложность получения информации о параметрах волновода (состав грунта, рельеф дна, профиль скорости звука и т. п.); случайные изменения параметров волновода из-за различных неоднородностей. Предложен подход к разработке моделей сигналов, при котором учитывается информация только о частотно-зависимых коэффициентах затухания и фазовых скоростях мод (нормальных волн). Принято, что морской объект излучает белый шум, а коэффициенты возбуждения и начальные фазы мод равновероятны, фазовые скорости флуктуируют по гауссовскому закону. Разработана и верифицирована стохастическая модель пространственно-временного поля давлений ожидаемого сигнала. Установлено, что волновой пакет следует рассматривать как гауссовский случайный процесс. Разработанная модель подходит для использования при любом взаимном расположении морского объекта и антенны (ближняя или дальняя зона), учитывает межмодовые взаимодействия (биения), обусловленные разрешающей способностью антенны, и учитывает флуктуации фазовых скоростей мод. Полученные результаты соотнесены с известными решениями.