<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">hydrophysics</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Фундаментальная и прикладная гидрофизика</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Fundamental and Applied Hydrophysics</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">2073-6673</issn><issn pub-type="epub">2782-5221</issn><publisher><publisher-name>St. Petersburg Research Center of the Russian Academy of Sciences</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">hydrophysics-839</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>ГИДРОАКУСТИКА</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>HYDROACOUSTICS</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Обнаружение слабых гидроакустических сигналов в сложных помеховых ситуациях на основе модифицированных классических адаптивных алгоритмов</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Detection of Weak Sonar Signals in Harsh Noise Conditions Using Modified Classical Adaptive Algorithms</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Малышкин</surname><given-names>Г. С.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Malyshkin</surname><given-names>G. S.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Санкт-Петербург</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Saint-Petersburg</p></bio><email xlink:type="simple">genstepmal@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Кузнецова</surname><given-names>А. С.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Kuznetsova</surname><given-names>A. S.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="en"><p>Saint-Petersburg</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор»</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>JSC «Concern CSRI Elektropribor»</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2016</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>17</day><month>11</month><year>2022</year></pub-date><volume>9</volume><issue>2</issue><fpage>73</fpage><lpage>80</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Малышкин Г.С., Кузнецова А.С., 2022</copyright-statement><copyright-year>2022</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Малышкин Г.С., Кузнецова А.С.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Malyshkin G.S., Kuznetsova A.S.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://hydrophysics.spbrc.ru/jour/article/view/839">https://hydrophysics.spbrc.ru/jour/article/view/839</self-uri><abstract><p>Рассматривается задача оптимизации приемного тракта при обнаружении наиболее слабых локальных источников в присутствии более мощных локальных источников. Исходная классическая постановка задачи, предусматривающая спектральное разложение выборочной оценки корреляционной матрицы, дополняется коррекцией этой матрицы перед дальнейшим ее использованием по схеме аналогичной, например, алгоритму Кейпона. Коррекция оценки корреляционной матрицы проводится следующим образом: на основе анализа численных значений всех собственных чисел и анализа обстановки с помощью неадаптивных алгоритмов выявляется число M1 мешающих сигналов, создающих наиболее сильное маскирующее действие для слабых сигналов; осуществляется модификация M1 старших собственных чисел путем дозированного уменьшения их величины для ослабления мешающего действия. Далее откорректированная оценка корреляционной матрицы используется, например, по схеме алгоритма Кейпона, но с применением откорректированной матрицы вместо исходной. В результате формируется новый алгоритм, предназначенный для обнаружения наиболее слабых сигналов (CaponW, weak), а сильные сигналы присутствуют в его пеленгационных рельефах в ослабленном виде. Проведены модельные исследования применительно к помеховой ситуации из 14 сигналов, при этом сильные сигналы многолучевые и содержат значительную рассеянную компоненту. Результаты модельных исследований показали, что сравнение классического алгоритма Кейпона и модифицированного алгоритма CaponW (weak) показало существенное улучшение разрешающей способности алгоритма и сокращение времени потери контакта с целью.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>The paper considers optimization of receive path for the case of detecting weak local sources in the presence of stronger local sources. The initial classical problem statement based on spectral decomposition with sample estimate of correlation matrix is complemented with matrix correction before its future use using for example Capon algorithm. The estimate of correlation matrix is corrected as follows: based on analysis of numerical values of eigenvalues and analysis of situation using nonadaptive algorithms, the number M1 of interfering signals, which provide the most significant masking action on the weak signals is determined; M1 largest spectral numbers are modified by certain decreasing their values to mitigate the interfering action. Further, the corrected estimate of correlation matrix is used for example in Capon algorithm with corrected matrix used instead of initial one. As a result, a new algorithm is generated, intended for detection of weak signals (hereinafter referred to as CaponW, W meaning weak), with strong signals presents in its bearing plots in suppressed form. Simulation studies have been performed for the tactical situation with 14 signals, with strong signals being multipath and containing a significant dissipated component. Simulation has shown that the modified CaponW algorithm features better resolution and reduced contact loss time as compared with classical Capon algorithm.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>алгоритм обнаружения гидроакустических сигналов</kwd><kwd>моделирование многолучевых и рассеянных сигналов</kwd><kwd>классический и модифицированный алгоритмы Кейпона</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>direction of arrival algorithms</kwd><kwd>multipath signal propagation</kwd><kwd>signal scattering</kwd><kwd>Capon method</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Сapon J. High resolution frequency-wavenumber spectral analysis // Proc. IEEE. 1969. V. 57. P. 1408—1418.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Сapon J. High resolution frequency-wavenumber spectral analysis // Proc. IEEE. 1969. V. 57. P. 1408—1418.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Schmidt R. O. Multiple emitter location and signal parameter estimation // IEEE Trans. 1986. V. AP_34, № 3. P. 276—280.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Schmidt R. O. Multiple emitter location and signal parameter estimation // IEEE Trans. 1986. V. AP_34, № 3. P. 276—280.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Wang H., Kaveh M. Focusing matrices for coherent signal_subspace processing // IEEE Transaction Acoustic, Speech and Signal Processing. 1988. V. ASSP_36, № 8. P. 1272—1281.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Wang H., Kaveh M. Focusing matrices for coherent signal_subspace processing // IEEE Transaction Acoustic, Speech and Signal Processing. 1988. V. ASSP_36, № 8. P. 1272—1281.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Малышкин Г. С. Анализ влияния физических и технических факторов на эффективность адаптивных алгоритмов обработки гидроакустических сигналов // Акуст. журн. 2014. Т. 60, № 3. С. 284—299.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Малышкин Г. С. Анализ влияния физических и технических факторов на эффективность адаптивных алгоритмов обработки гидроакустических сигналов // Акуст. журн. 2014. Т. 60, № 3. С. 284—299.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Малышкин Г. С. Влияние рассеяния сильных мешающих гидроакустических сигналов на эффективность адаптивных алгоритмов при разрешении слабых сигналов // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2013. Т. 6, № 1. С. 78—89.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Малышкин Г. С. Влияние рассеяния сильных мешающих гидроакустических сигналов на эффективность адаптивных алгоритмов при разрешении слабых сигналов // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2013. Т. 6, № 1. С. 78—89.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Малышкин Г. С., Шафранюк Ю. В. Адаптивный прием плосковолновых широкополосных сигналов // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2013. Т. 6, № 1. С. 66—77.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Малышкин Г. С., Шафранюк Ю. В. Адаптивный прием плосковолновых широкополосных сигналов // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2013. Т. 6, № 1. С. 66—77.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Малышкин Г. С., Мельканович В. С. Адаптивные алгоритмы для обнаружения и оценки параметров слабых сигналов в режиме шумопеленгования при наличии сильных мешающих источников звука // Успехи современ. радиоэлектроники. 2009. № 12. C. 32—45.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Малышкин Г. С., Мельканович В. С. Адаптивные алгоритмы для обнаружения и оценки параметров слабых сигналов в режиме шумопеленгования при наличии сильных мешающих источников звука // Успехи современ. радиоэлектроники. 2009. № 12. C. 32—45.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Малышкин Г. С., Сидельников Г. Б. Оптимальные и адаптивные методы обработки гидроакустических сигналов (обзор) // Акустический журнал. 2014. Т. 60, № 5. С. 526—545.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Малышкин Г. С., Сидельников Г. Б. Оптимальные и адаптивные методы обработки гидроакустических сигналов (обзор) // Акустический журнал. 2014. Т. 60, № 5. С. 526—545.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Малышкин Г. С., Сидельников Г. Б. Анализ функционирования классических адаптивных алгоритмов в условиях многолучевого распространения и рассеяния. Направления их модификации // Труды XII Всероссийской конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». СПб.: Нестор-История, 2014. C. 377—380.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Малышкин Г. С., Сидельников Г. Б. Анализ функционирования классических адаптивных алгоритмов в условиях многолучевого распространения и рассеяния. Направления их модификации // Труды XII Всероссийской конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». СПб.: Нестор-История, 2014. C. 377—380.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Белецкий Ю. С. Методы и алгоритмы контрастного обнаружения сигналов на фоне помех с априори неизвестными характеристиками. М.: Радиотехника, 2011. 429 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Белецкий Ю. С. Методы и алгоритмы контрастного обнаружения сигналов на фоне помех с априори неизвестными характеристиками. М.: Радиотехника, 2011. 429 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
