hydrophysicsФундаментальная и прикладная гидрофизикаFundamental and Applied Hydrophysics2073-66732782-5221St. Petersburg Research Center of the Russian Academy of Sciences10.59887/2073-6673.2025.18(2)-7LFMQOJhydrophysics-1433Research ArticleГИДРОАКУСТИКАHYDROACOUSTICSОценка координат широкополосного источника звука в океане комбинированным методом с использованием углов скольжения и интерференционной структуры на апертуре антенныEstimation of Coordinates of a Broadband Sound Source in the Ocean by a Combined Method Using Grazing Angles and Interference Structure at the Antenna ApertureДраченкоВ. Н.DrachenkoV. N.

Драченко Владимир Николаевич, кандидат технических наук, заведующий лабораторией «Прикладной акустики»

119991, г. Москва, ул. Вавилова, 38

Scopus AuthorID: 56426340700

WoS ResearcherID: I-2248-2018

38 Vavilova Str., Moscow, 119991

NCVI@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0002-8508-4516КузнецовГ. Н.KuznetsovG. N.

Кузнецов Геннадий Николаевич, кандидат физико-математических наук, профессор, заведующий отделом «Морские технологии»

119991, г. Москва, ул. Вавилова, 38

Scopus AuthorID: 7102353416

WoS ResearcherID: L-3915-2018

38 Vavilova Str., Moscow, 119991

skbmortex@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4034-2940МихнюкА. Н.MikhnyukA. N.

Михнюк Александр Николаевич, кандидат физико-математических наук, доцент, старший преподаватель

117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6

Scopus AuthorID: 6505646350

WoS ResearcherID: I-2237-2018

6 Miklukho-Maklaya Str., Moscow, 117198

amihnyuk@mail.ruИнститут общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наукРоссияProkhorov General Physics Institute of the Russian Academy of SciencesRussian FederationРоссийский университет дружбы народовРоссияPatrice Lumumba Peoples’ Friendship University of RussiaRussian Federation20251407202518296110Copyright © Драченко В.Н., Кузнецов Г.Н., Михнюк А.Н., 20252025Драченко В.Н., Кузнецов Г.Н., Михнюк А.Н.Drachenko V.N., Kuznetsov G.N., Mikhnyuk A.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://hydrophysics.spbrc.ru/jour/article/view/1433

Для оценки дальности и глубины шумящих источников рекомендуется применять вертикальные антенны и алгоритмы обработки, учитывающие свойства волновода. Ниже установлено, что вертикальная антенна даже с небольшой апертурой может оценивать дальность и глубину источника в глубоком море на достаточно большом интервале расстояний и в случае, когда полная информация о модели сигнала не используется, но обрабатывается информация одновременно с применением двух дополняющих друг друга алгоритмов, учитывающих в вертикальной плоскости углы прихода лучевых сигналов и интерференцию звукового давления на апертуре антенны. Показано, что в зимних условиях оценка дальности и глубины источника может производиться и в зоне тени, а летом — преимущественно в ближней зоне акустической освещенности.

To estimate the range and depth of noisy sources, it is recommended to use vertical antennas and processing algorithms that take into account the properties of the waveguide. Below, it is shown that a vertical antenna can estimate the range and depth of a source in the deep sea over a sufficiently large range of distances and in the case when full information about the signal model is not used, but the information is processed simultaneously using two complementary algorithms that take into account the angles of arrival of beam signals in the vertical plane and the interference of sound pressure at the antenna aperture.

вертикальная антеннапередаточная функция волноводаоценка дальности и глубины источникакомбинированная обработкаиспользующая частично согласованные со средой алгоритмыvertical antennawaveguide transfer functionsource range and depth estimationcombined processing using partially environment-matched algorithmsReferencesBaggeroer A., Kuperman W., Schmidt H. Matched field Processing: Source localization in correlated noise as an optimum parameter estimation problem // The Journal of the Acoustical Society of America. 1988. Vol. 83. P. 571–587. doi:10.1121/1.396151Baggeroer A, Kuperman W, Schmidt H. Matched field Processing: Source localization in correlated noise as an optimum parameter estimation problem. The Journal of the Acoustical Society of America. 1988;83:571–587. doi:10.1121/1.396151Baggeroer A. Why did applications of MFP fail, or did we not understand how to apply MFP? // Proceeding of the 1st Int. Conference and Exhibition on Underwater Acoustic. Corfu Island. Greece: Heraklion, 2013. P. 41–49.Baggeroer A. Why did applications of MFP fail, or did we not understand how to apply MFP? Proceeding of the 1st International Conference and Exhibition on Underwater Acoustic. Corfu Island. Greece: Heraklion; 2013. p. 41–49.Машошин А.И. Практические задачи гидроакустики, решаемые с использованием алгоритмов обработки сигналов, согласованных со средой их распространения (обзор) // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2017. Т. 10, № 1. С. 37–48. doi:10.7868/S2073667317010051 EDN: YKUWIFMashoshin AI. Underwater acoustics problems solving with using matched field processing. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2017;10(1):37–48. doi:10.7868/S2073667317010051 (In Russ.).Сазонтов А.Г., Малеханов А.И. Согласованная обработка сигналов в подводных звуковых каналах (обзор) // Акустический журнал. 2015. Т. 61, № 2. С. 233–253 doi:10.7868/S0320791915020124 EDN: TJFQMNSazontov AG, Malekhanov AI. Matched field signal processing in underwater sound channels (review). Acoustical Physics. 2015;61(2):213–230. doi:10.1134/s1063771015020128Коваленко В.В. Проблемные вопросы реализации метода согласованной с полем сигнала обработки в гидроакустике // Гидроакустика. 2023. Т. 53, № 1, С. 39–60.Kovalenko VV. Problematic issues of implementation of the method of matched with the field of the expected signal processing in hydroacoustics. Hydroacoustics. 2023;53(1):39–60 (In Russ.).Михнюк А.Н. Определение координат источника звука с помощью согласованных с морским волноводом алгоритмов обработки сигналов // Акустический журнал. 2009. Т. 55, № 3. С. 401–406. EDN: KAVQRZMikhnyuk AN. Determination of the source coordinates using signal processing algorithms matched to the oceanic waveguide. Acoustical Physics. 2009;55(3):411–416. doi:10.1134/S106377100903018XDrachenko V.N., Karishnev N.S., Kuznetsov G.N., Mikhnyuk A.N. Estimation of the source distance and depth in a multipath waveguide using a vector-scalar antenna // Physics of Wave Phenomena. 2014. Vol. 22, No. 4. P. 1–12. doi:10.3103/S1541308X14040141 EDN: UFIUBPDrachenko VN, Karishnev NS, Kuznetsov GN, Mikhnyuk AN. Estimation of the source distance and depth in a multipath waveguide using a vector-scalar antenna. Physics of Wave Phenomena. 2014;22(4):1–12. https://doi.org/10.3103/S1541308X14040141Белов А.И., Кузнецов Г.Н., Методы и результаты акустической калибровки локальных зон мелкого моря // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2015. Т. 8, № 1. С. 68–78. EDN: TPPRCLBelov AI, Kuznetsov GN. Methods and results of acoustic calibration of shallow sea local zones. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2015;8(1):68–78 (In Russ.).Коваленко В.В., Селезнев И.А. Оперативная океанография в интересах акустического подводного наблюдения // Гидроакустика. 2023. Вып. 53, № 1. С. 89–107. EDN: EULJHEKovalenko VV, Seleznev IA. operational oceanography for the benefit of acoustic underwater surveillance. Hydroacoustics. 2023;53(1):89–107 (In Russ.).Коваленко В.В., Родионов А.А., Ванкевич Р.Е. Методические основы построения систем оперативной океанографии в приложении к задачам подводного наблюдения // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2021. Т. 14, № 3. С. 4–19. doi:10.7868/S2073667321030011 EDN: SYRAXIKovalenko VV, Rodionov AA, Vankevich RE. Methodical base of operational oceanography systems creation in underwater surveillance tasks application. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2021;14(3):4–19. doi:10.7868/S2073667321030011 (In Russ.).Кузнецов Г.Н., Степанов А.Н. Векторно-скалярные поля мультипольных гидроакустических источников, эквивалентных шумоизлучению морских объектов. М.: Изд-во «Буки-Веди», 2022. 304 с. EDN: QCRPKDKuznetsov GN, Stepanov AN. Vector-scalar fields of multipole hydroacoustic sources equivalent to noise emissions of marine objects. M.: Publishing house «Buki-Vedi»; 2022. 304 p. (In Russ.).Какалов В.А. Исследование возможности определения координат цели по оценкам параметров пространственно-временной структуры многолучевого сигнала гидроакустической шумопеленгаторной системой. Дисс. на соиск. уч. ст. к. т.н., ЦНИИ «Морфизприбор», 1973 г.Kakalov VA. Study of the possibility of determining target coordinates based on estimates of the parameters of the spatio-temporal structure of a multi-beam signal of a hydroacoustic noise direction-finding system [dissertation]. Central Research Institute «Morphizpribor»; 1973. (In Russ.).Бородин В.В. Потенциальная точность определения положения источника в волноводе // Вопросы судостроения. Серия Акустика. 1983. № 16. С. 44–52.Borodin VV. Potential accuracy of determining the position of a source in a waveguide. Voprosy sudostroeniya. Seria Akustika. 1983;16:44–52. (In Russ.).Кузнецов Г.Н. Пояснительная записка по ОКР «Сангар». Сухуми: Гидрофизический институт МСП, 1979. 171 с.Kuznetsov GN. Explanatory note on the R&D project “Sangar”. Sukhumi: Hydrophysical Institute of SMEs; 1979. 171 p. (In Russ.).Роберт Дж. Урик. Основы гидроакустики / пер. с англ. Л.: Судостроение, 1978. 444 с.Urick RJ. Principles of Underwater Sound. McGraw–Hill: Book Company; 1975. 445 p.Кузнецов Г.Н., Щекин И.Е. Авторское свидетельство № 183384 СССР. Приоритет ИЗО от 01.12.1983 г.Kuznetsov GN, Shchekin IE. Avtorskoe svidetel’stvo № 183384 SSSR. Prioritet IZO ot 01.12.1983 g.Кузнецов Г.Н., Кенигсбергер Г.В., Колинько В.Г. Авторское свидетельство № 286264 СССР. Приоритет ИЗО от 16.06.1987 г.Kuznetsov GN, Kenigsberger GV, Kolinko VG. Avtorskoe svidetel’stvo № 286264 SSSR. Prioritet IZO ot 16.06.1987 g.Волкова А.А., Консон А.Д. Пространственная избирательность вертикально протяженной линейной антенны в подводном звуковом канале // Гидроакустика. 2023. Вып. 54, № 2. С. 80–89. EDN: UGJNOSVolkova AA, Konson AD. Spatial selectivity of vertically extended linear antenna in underwater sound channel. Hydroacoustics. 2023;54(2):80–89. (In Russ.).Консон А.Д., Волкова А.А. Локализация горизонта нахождения широкополосного источника вертикально протяженной линейной антенной // Гидроакустика. 2023. Вып. 56, № 4. С. 19–28. EDN: QJBZLCKonson AD, Volkova AA. Localization of the horizon of a broadband source by a vertically extended linear antenna. Hydroacoustics. 2023;56(4):19–28. (In Russ.).Yang Q., Yang K. Sound source depth estimation based on multipath time delay in deep water // Acta Acustica. 2018. Vol. 104, No. 2. P. 363–368. doi:10.3813/AAA.919178Yang Q, Yang K. Sound source depth estimation based on multipath time delay in deep water. Acta Acustica. 2018;104(2):363–368. doi:10.3813/AAA.919178Ran C., Kunde Y., Yuanliang M., et al. Passive broadband source localization based on a Riemannian distance with a short vertical array in the deep ocean // The Journal of the Acoustical Society of America. 2019. Vol. 145. EL567–EL573. doi:10.1121/1.5111971Ran C, Kunde Y, Yuanliang M, et al. Passive broadband source localization based on a Riemannian distance with a short vertical array in the deep ocean. The Journal of the Acoustical Society of America. 2019;145: EL567–EL573. doi:10.1121/1.5111971Belov A.I., Kuznetsov G.N., Characteristics of normal waves exited by vertical arrays in shallow sea // Physics of Wave Phenomena. 2006. Vol. 14, No. 3. P. 66–74.Belov AI, Kuznetsov GN. Characteristics of normal waves exited by vertical arrays in shallow sea. Physics of Wave Phenomena. 2006;14(3):66–74.Kuznetsov G.N., Alekseev V.I., Glebova G.M. Positioning of horizontal-vertically developed multielement arrays and vector-scalar modules // Physics of Wave Phenomena. 2001. Vol. 9, No. 4. P. 235–241.Kuznetsov GN, Alekseev VI, Glebova GM. Positioning of horizontal-vertically developed multielement arrays and vector-scalar modules. Physics of Wave Phenomena. 2001;9(4):235–241.Гительсон В.С., Глебова Г.М., Кузнецов Г.Н. Определение параметров коррелированных сигналов с использованием метода Прони // Акустический журнал // 1988. Т. 34, вып. 4. С. 170–172.Gitelson VS, Glebova GM, Kuznetsov GN. Determination of parameters of correlated signals using the Prony method. Acoustical Physics. 1988;34(4):170–172. (In Russ.).Информационная гидроакустика. Методы информационного обеспечения гидроакустическими средствами // Под общей редакцией д. т. н. А.Д. Консона. СПб.: изд. СПбГТУ «ЛЭТИ», 2023. 367 с.Konson AD, editor. Information hydroacoustics. Methods of information support by hydroacoustic means. St. Petersburg, Publishing House of St. Petersburg State Technical University “LETI”; 2023. 367 p. (In Russ.).Аксенов С.П. Верификация вычислительной программы в модовом ВКБ-приближении для мелкого и глубокого морей // Доклады XVII школы-семинара им. акад. Л.М. Бреховских «Акустика океана». М.: ИО РАН, 2020. С. 364–370. doi:10.29006/978-5-9901449-5-8-59 EDN: AQQITFAksenov SP. Verification of a computational program in the mode WKB approximation for shallow and deep seas. Reports of the XVII school-seminar named after academician L.M. Brekhovskikh “Acousticocean”. Moscow: IORAS; 2020. p. 364–370. doi:10.29006/978-5-9901449-5-8-59. (In Russ.).Aksenov S.P., Kuznetsov G.N. Determination of interference invariants in a deep-water waveguide by amplitude and phase methods // Physics of Wave Phenomena. 2021. Vol. 29, No. 1. P. 81–87. doi:10.3103/S1541308X21010015 EDN: GCIXTDAksenov SP, Kuznetsov GN. Determination of interference invariants in a deep-water waveguide by amplitude and phase methods. Physics of Wave Phenomena. 2021;29(1):81–87. doi:10.3103/S1541308X21010015

The authors declare that there are no conflicts of interest present.