hydrophysicsФундаментальная и прикладная гидрофизикаFundamental and Applied Hydrophysics2073-66732782-5221St. Petersburg Research Center of the Russian Academy of Sciences10.7868/S2073667319020023hydrophysics-40Research ArticleВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МОРСКИХ ОБЪЕКТОВ, ОКЕАНА И АТМОСФЕРЫINTERACTION OF MARINE OBJECTS*, OCEAN‏ AND ‏ATMOSPHEREОбнаружение амплитудной модуляции подводного шумоизлучения морских судов при качке на фоне сверхнизкочастотных флуктуацийDetection of amplitude modulation of sea vessel underwater noise emission at rolling and pitching at the background of ultralow frequency fluctuationsКонсонА. Д.KonsonA. D.

Санкт-Петербург

St.-Petersburg

mfp@mail.wplus.netВолковаА. А.VolkovaA. A.

Санкт-Петербург

St.-Petersburg

АО «Концерн «Океанприбор»РоссияJSC «Concern «Oceanpribor»Russian Federation2019291120211221219Copyright © Консон А.Д., Волкова А.А., 20212021Консон А.Д., Волкова А.А.Konson A.D., Volkova 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/40

Проведен анализ влияния сверхнизкочастотных (с частотой ниже 0.05 Гц) флуктуаций подводного шумоизлучения морских судов на возможность выделения амплитудной модуляции сигнала, существующей в диапазоне частот качки морских судов на взволнованной поверхности (от 0.03 до 0.5 Гц). На основе анализа записей сигналов, полученных в натурных условиях, определены возможные характерные варианты спектров сверхнизкочастотных флуктуаций. Наблюдалось, что сверхнизкочастотные могут проявляться в отдельных диапазонах общей полосы частот несущего сигнала (от 0.5 до 8.0 кГц). Предложены различные гипотезы о природе образования сверхнизкочастотных флуктуаций в зависимости от гидролого-акустических условий. Показано, что сверхнизкочастотные флуктуации могут оказывать негативное влияние на возможность обнаружения амплитудной модуляции. Рассмотрены возможные схемы выделения амплитудной модуляции сигнала в диапазоне частот качки на фоне сверхнизкочастотных флуктуаций. Предложен способ компенсации влияния сверхнизкочастотных флуктуаций для типового устройства обнаружения амплитудной модуляции, обусловленной качкой. Предложенный способ реализован программным образом в составе типового устройства. Показана работоспособность способа на натурных записях шумовых сигналов морских судов.

Analysis of the influence of ultralow frequency (up to 0.05 Hz) fluctuations of sea vessel underwater noise emission on the possibility of extraction of signal amplitude modulation existing in the frequency band of sea vessel rolling and pitching on the rough surface (from 0.03 to 0.5 Hz) is carried out. Possible characteristic variants of ultralow frequency fluctuations spectra are determined based on the analysis of signals recorded in natural conditions. Appearance of ultralow frequency signal fluctuations was observed in different frequency bands of the total frequency band of the carrier signal (from 0.5 to 8.0 kHz). Different hypotheses of the nature of ultralow frequency fluctuations formation depending on hydrologicalacoustic conditions are proposed. It is shown that ultralow frequency fluctuations can have negative effect on the possibility of amplitude modulation detection. Possible circuits of extraction of signal amplitude modulation in rolling and pitching frequency band against ultralow frequency fluctuations are considered. The effective method of compensation of ultralow frequency fluctuations influence for a standard device of detection of amplitude modulation caused by rolling and pitching is presented. The proposed method is implemented as software in the structure of a standard device. Operability of the method has been shown using noise signals of sea vessels recorded in natural conditions.

гидроакустикашумопеленгованиефлуктуации сигналаамплитудная модуляциякачкаустройство обнаружения модуляцииhydroacousticspassive listeningsignal fluctuationsamplitude modulationrolling and pitchingmodulation detection deviceReferencesКудрявцев А.А., Лугинец К.П., Машошин А.И. Об амплитудной модуляции подводного шума морских объектов // Акустический журнал. 2003. Т. 49, № 2. С. 224–228.Kudryavtsev A.A., Luginets K.P., Mashoshin A.I. Amplitude Modulation of Underwater Noise Produced by Seagoing Vessels. Akusticheskij Zhurnal. 2003, 49, 2, 224–228 (in Russian).Машошин А.И. Оптимизация устройства обнаружения и измерения параметров амплитудной модуляции подводного шумоизлучения морских судов // Акустический журнал. 2013. Т. 59, № 3. С. 347–353.Mashoshin A.I. Optimization of a device for detecting and measuring parameters of amplitude modulation of underwater noise emission of seagoing vessels. Akusticheskij Zhurnal. 2013, 59, 3, 347–353 (in Russian).Волкова А.А., Консон А.Д. Натурные исследования сверхмедленных флуктуаций шумового сигнала надводного корабля // Гидроакустика. 2017. № 30(2). С. 52–59.Volkova A.A., Konson A.D. Field observations of superslow fluctuations of noise signal of surface ship. Hydroacoustics. 2017, 30(2), 52–59 (in Russian).Акустика океана / Под ред. акад. Л. М. Бреховских. М.: Наука, 1974. 693 с.Ocean acoustics / L.M. Brekhovskikh. М., Science, 1974. 693 p (in Russian).Лысанов Ю.П. Рассеяние звука неровными поверхностями // Акустика океана / Под ред. Л. М. Бреховских. М.: Наука, 1974. С. 231–330.Lysanov Yu.P. Sound scattering by uneven surfaces. In Ocean acoustics / L. M. Brekhovskikh. М., Science, 1974, 231–330 (in Russian).Андреева И.Б., Чупров С.Д. Отражение и рассеяние звука взволнованной поверхностью океана // Акустика океана / Под ред. Л.М. Бреховских. М.: Наука, 1974. С. 331–394.Andreeva I.B., Chuprov S.D. Reflection and sound scattering by the uneasy surface of the ocean. In Ocean acoustics / L.M. Brekhovskikh. М., Science, 1974, 331–394 (in Russian).Консон А.Д. О корреляционных характеристиках флуктуации мощности шумового сигнала, излучаемого надводным кораблем // Акустический журнал. 1999. Т. 45, № 4. С. 523–527.Konson A.D. Correlation of Power Fluctuations in the Noise Signal Emitted by a Surface Ship. Akusticheskij Zhurnal. 1999, 45, 4, 523–527 (in Russian).Консон А.Д. Спектр флуктуации мощности сигнала, излучаемого кораблем при качке // Судостроение. 1997. Вып. 6. С. 46–48.Konson A.D. Range of fluctuation of signal power, radiated by the ship at the rolling. Sudostroyeniye. 1997, 6, 46–48 (in Russian).Коняев К.В., Сабинин К.Д. Волны внутри океана. СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. 272 с.Konyayev K.V., Sabinin K.D. Waves in the ocean. SPb., Gidrometeoizdat, 1992. 272 p (in Russian).Гуляев Ю.В., Проклов В.В., Шкердин Г.H. Дифракция света на звуке в твердых телах // Успехи физических наук. 1978. Т. 124, № 1. С. 61–111.Gulyayev Yu.V., Proklov V.V., Shkerdin G.N. Diffraction of light on the sound in rigid bodies. Uspekhi fizicheskikh nauk. 1978, 124, 1, 61–111 (in Russian).Боровиков В.А., Кинбер Б.Е. Геометрическая теория дифракции. М.: Связь, 1978. 247 с.Borovikov V.A., Kinber B.Ye. Geometrical theory of diffraction. M., Svyaz’, 1978, 247 p. (in Russian).Консон А.Д., Волкова А.А. Патент РФ № 2645013 от 15.02.2018. Способ определения водоизмещения надводного корабля при его шумопеленговании. МПК G01S3/80.Konson A.D., Volkova.A.A. Patent RU № 2645013 on 15.02.2018. Bull. № 5. Method of determining displacement of surface ship with its noise direction finding. Int.Cl. G01S3/80 (in Russian).

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