hydrophysicsФундаментальная и прикладная гидрофизикаFundamental and Applied Hydrophysics2073-66732782-5221St. Petersburg Research Center of the Russian Academy of Sciences10.7868/S2073667321030060hydrophysics-21Research ArticleГИДРОАКУСТИКАHYDROACOUSTICSИсследование особенностей формирования импульсных откликов в подводных звуковых каналах при дальнем распространении широкополосных сигналовThe Research of Features of Formation of Impulse Responses in Underwater Sound Channels at Long Range Propagation of Broadband SignalsБуренинА. В.BureninA. V.

690041, ул. Балтийская, д. 43, г. Владивосток

690041, Baltiyskaya Str., 43, Vladivostok

ВойтенкоЕ. А.VoytenkoE. A.

690041, ул. Балтийская, д. 43, г. Владивосток

690041, Baltiyskaya Str., 43, Vladivostok

Evgeni@poi.dvo.ruЛебедевМ. С.LebedevM. S.

690041, ул. Балтийская, д. 43, г. Владивосток

690041, Baltiyskaya Str., 43, Vladivostok

МоргуновЮ. Н.MorgunovYu. N.

690041, ул. Балтийская, д. 43, г. Владивосток

690041, Baltiyskaya Str., 43, Vladivostok

ТагильцевА. А.TagiltsevA. A.

690041, ул. Балтийская, д. 43, г. Владивосток

690041, Baltiyskaya Str., 43, Vladivostok

Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАНРоссияV.I. Il’ichev Pacific Oceanological Institute, Far Eastern Branch of RASRussian Federation2021281120211436570Copyright © Буренин А.В., Войтенко Е.А., Лебедев М.С., Моргунов Ю.Н., Тагильцев А.А., 20212021Буренин А.В., Войтенко Е.А., Лебедев М.С., Моргунов Ю.Н., Тагильцев А.А.Burenin A.V., Voytenko E.A., Lebedev M.S., Morgunov Y.N., Tagiltsev A.A.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/21

Приведены результаты экспериментальных и теоретических исследований по распространению и приему в подводных звуковых каналах широкополосных импульсных сигналов на основе псевдослучайных последовательностей. Анализ экспериментально полученных импульсных характеристик указывает на наличие предпосылок для повышения помехоустойчивости приема навигационных и командных сигналов, а также увеличения дальности действия при неизменной мощности излучения. Цель специально выполненных экспериментальных работ заключалась в получении исходных данных для повышения эффективности навигационных систем дальнего радиуса действия путем оптимизации характеристик излучаемых сигналов. Исследованы особенности формирования импульсных откликов при приеме сигналов с различной частотной полосой и длительностью символов, а также динамика структуры откликов при смещениях глубины приёмного гидрофона относительно оси подводных звуковых каналов. На основе лучевых представлений осуществлена физическая интерпретация полученных экспериментальных результатов для практического применения в решении актуальных задач гидроакустики и океанологии.

The article presents the results of experimental and theoretical researches on the propagation and reception in underwater sound channels (USC) of broadband impulse signals based on pseudo-random sequences. Analysis of the experimentally obtained impulse responses indicates the presence of prerequisites for increasing the noise immunity of receiving navigation and command signals, as well as increasing the range at a constant power. The purpose of the specially performed experimental work was to obtain initial data to improve the efficiency of long-range navigation systems by optimizing the characteristics of the emitted signals. The features of the formation of impulse responses when receiving signals with different frequency bands and durations of symbols, as well as the dynamics of the structure of responses at displacements of the depth of the receiving hydrophone relative to the USC axis, have been investigated. On the basis of ray representations, a physical interpretation of the obtained experimental results is carried out for practical application in solving urgent problems of underwater acoustics and oceanology.

гидроакустикапсевдослучайные сигналыимпульсная характеристикакорреляцияunderwater acousticspseudo-random signalsimpulse responsecorrelationРабота выполнена в рамках НИР № 0271-2019-0010. «Разработка новых методов и средств исследования и освоения морских акваторий. Развитие методов диагностики и повышения эффективности функционирования сложных акустических систем» (регистрационный номер: АААА–А20—120031890011—8) по Программе фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2021—2023. Работа выполнена при содействии Тихоокеанского флота ВМФ РФ в организации и проведении экспериментальных работ.ReferencesМоргунов Ю.Н., Безответных В.В., Буренин А.В., Войтенко Е.А. Исследование влияния гидрологических условий на распространение псевдослучайных сигналов из шельфа в глубокое море // Акустический журнал. 2016. Т. 62, № 3. С. 341—347. doi: 10.7868/S0320791916030114Morgunov Y.N., Bezotvetnykh V.V., Burenin A.V., Voitenko E.A. Study of how hydrological conditions affect the propagation of pseudorandom signals from the shelf in deep water. Acoust. Phys. 2016, 62(3), 350—356. doi: 10.1134/S1063771016030118Акуличев В.А., Безответных В.В., Буренин А.В., Войтенко Е.А., Моргунов Ю.Н. Эксперимент по оценке влияния вертикального профиля скорости звука в точке излучения на шельфе на формирования импульсной характеристики в глубоком море // Акустический журнал. 2010. Т. 56, № 1. С. 51—52.Akulichev V.A., Bezotvetnykh V.V., Burenin A.V. et al. Experimental evaluation of the influence of the vertical sound velocity profile at the source site in shallow water on the formation of the pulse response characteristics in the deep sea. Acoust. Phys. 2010, 56, 47—48. doi: 10.1134/S1063771010010070Моргунов Ю.Н., Голов А.А., Каменев С.И., Матвиенко Ю.В. Средства и методы гидролого-акустического обеспечения высокоточного позиционирования подводных объектов на больших дальностях // Акустический журнал. 2019. Т. 65, № 6. С. 793—798. doi: 10.1134/S032079191906011XMorgunov Y.N., Golov A.A., Kamenev S.I. et al. Means and methods for hydrological-acoustic support of high-precision long-range positioning of underwater objects. Acoust. Phys. 2019, 65(6), 711—715. doi: 10.1134/S1063771019060101Моргунов Ю.Н., Буренин А.В., Безответных В.В., Голов А.А. Распространение импульсных псевдослучайных сигналов из шельфа в глубокое море в зимних гидрологических условиях Японского моря // Акустический журнал. 2017. Т. 63, № 6. С. 646—650. doi: 10.7868/S0320791917060119Morgunov Y.N., Burenin A.V., Besotvetnykh V.V. et al. Propagation of pulse pseudorandom signals from a shelf into shallow water in winter hydrological conditions of the Sea of Japan. Acoust. Phys. 2017, 63(6), 681—685. doi: 10.1134/S1063771017060112Моргунов Ю.Н., Безответных В.В., Бородин А.Е., Буренин А.В., Войтенко Е.А. Исследование особенностей функционирования региональной системы подводного навигационного обеспечения в различных гидрологических условиях // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2016. Т. 9, № 3. С. 80—86.Morgunov Yu.N., Bezotvetnikh V.V., Borodin A.E., Burenin A.V., Voytenko E.A. The research of functioning of the regional system of underwater navigation support in different hydrological conditions. Fundamentalnaya i Prikladnaya Gidrofizika. 2016, 9, 3, 80—86 (in Russian).Безответных В.В., Буренин А.В., Войтенко Е.А., Моргунов Ю.Н., Тагильцев А.А. Мобильный измерительный комплекс для исследований в области акустической навигации удаленных подводных аппаратов // Приборы и техника эксперимента. 2011. № 6. C. 89—94.Bezotvetnykh V.V., Burenin A.V., Voitenko E.A., Morgunov Y.N., Tagil’tsev A.A. A mobile measuring complex for studies in the field of acoustic navigation of remote submersibles. Instruments and Experimental Techniques. 2011, 54, 6, 831—836.Безответных В.В., Картавенко В.А., Моргунов Ю.Н. Телеметрический измерительный комплекс для акустико-гидрофизических исследований // Приборы и техника эксперимента. 2013. № 1. С. 110—114. doi: 10.7868/S0032816213010163Bezotvetnykh V.V., Kartavenko V.A., Morgunov Yu.N. A telemetric measurement complex for acoustic and hydrophysical investigations. Instruments and Experimental Techniques. 2013, 56, 1, 99—103. doi: 10.1134/S0020441213010168Bowlin J.B., Spiesberger J.L., Duda T.F., Freitag L.E. Ocean acoustical ray-tracing software RAY. Woods Hole Oceanographic Technical Report, WHOI-93-10, 1993.Bowlin J.B., Spiesberger J.L., Duda T.F., Freitag L.E. Ocean acoustical ray-tracing software RAY. Woods Hole Oceanographic Technical Report, WHOI-93-10, 1993.Моргунов Ю.Н., Голов А.А., Буренин А.В., Петров П.С. Исследования пространственно-временной структуры акустического поля, формируемого в глубоком море источником широкополосных импульсных сигналов, расположенным на шельфе Японского моря // Акустический журнал. 2019. Т. 65, № 5. С. 641—649. doi: 10.1134/S0320791919050162Morgunov Y.N., Golov A.A., Burenin A.V. et al. Studies of spatiotemporal structure of the acoustic field formed in deep water by a broadband pulsed signal source on the shelf of the Sea of Japan. Acoust. Phys. 2019, 65, 537—544. doi: 10.1134/S1063771019050166

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