Возможности сверхширокополосных систем наблюдения на примере исследования природного сонара зубатых китов
https://doi.org/10.7868/S2073667320040097
Аннотация
Сверхширокополосные системы наблюдения еще не созданы. Однако теоретические преимущества гидроакустических систем адаптироваться к изменяющимся гидрофизическим условиям хорошо заметны при исследовании сонара морских млекопитающих. Для исследования подвижного широкополосного сонара необходимы точные биофизические эксперименты. Это делает возможным изучение подвижного широкополосного сонара, используя соответствующее техническое оснащение и методики, ограничивающие подвижность животного вовремя эхолокации. В работе приводится ряд методических решений проведения эксперимента на дельфинах, с помощью которых можно исследовать защищённость от помех и скрытность природного сонара, и впоследствии провести сравнительные испытания с техническими аналогами. На основе представленных методик будут получены сравнительные оценки сигналов эхолокации, принадлежащих различным видам морских млекопитающих. Будет сформирована база данных биологических сигналов поиска, сопровождения и распознавания подводных объектов в сложных условиях естественных и искусственных акустических помех.
Ключевые слова
сонар дельфина,
сигналы эхолокации,
сигналы с неопределенной несущей,
пакеты ультракоротких импульсов,
время импульсная модуляция пакетов ультракоротких импульсов
При поддержке: Работа выполнена в рамках государственного задания (тема 0149–2019–0015).
Об авторах
М. П. Иванов
Санкт-Петербургский государственный университет
Россия
Россия
199034, Университетская наб., д. 7–9, г. Санкт-Петербург
А. А. Родионов
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
Россия
Россия
117997, Нахимовский пр., д. 36, г. Москва
В. Е. Стефанов
Санкт-Петербургский государственный университет
Россия
Россия
199034, Университетская наб., д. 7–9, г. Санкт-Петербург
Список литературы
1. Айрапетьянц Э.Ш., Константинов А.И. Эхолокация в природе. Л.: Наука, 1974. 512 с.
2. Au W.W.L. The Sonar of Dolphins. New York: Springer-Verlag, 1993. 227 p.
3. Беликов Р.А., Белькович В.М. Свисты белух в репродуктивном скоплении у о. Соловецкий в Белом море // Акустический журнал. Т. 53, № 4. 2007. С. 601–608.
4. Белькович В.М., Хахалкина Э.Н. Этолого-акустические корреляты черноморской афалины // Черноморская афалина (Tursiops truncates ponticus) / Под ред. В.Е. Соколова, Е.В. Романенко. М., 1997. С. 513–543.
5. Титов А.А. Исследование звуковой активности и феноменологических характеристик эхолоционного анализатора черноморских дельфинов. Дис. канд. биол. наук. Карадаг, 1972.
6. Au W.W.L., Floyd R.W., Penner R.H., Murchison A.E. Measurement of echolocation signals of the Atlantic bottlenose dolphin, Tursiops truncatus Montagu, in open waters // J. Acoust. 1974. Soc. Am. 56, P. 1280–1290. doi: 10.1121/1.1903419
7. Au W.W.L., Hastings M.C. Principles of Marine Bioacoustics. Springer, New York. 2008. 679 p.
8. Иванов М.П., Родионов А.А. Технологии аттестации акустической системы китообразных // Труды Х Всероссийской конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики» РАН. 27–30 мая 2010. С. 29–34.
9. Рутенко А.Н., Вишняков А.А. Временные последовательности гидроакустических сигналов, генерируемых белухой при поиске и лоцировании подводных объектов // Акустический журнал. 2006. Т. 52, № 3. С. 375–384.
10. Иванов М.П., Бутов С.Н., Леонова Л.Е., Романовская Е.В., Стефанов В.Е. Апробация лабораторного макета регистрации сигналов дельфинов с расширенной полосой частот сквозного тракта // Акустический журнал. 2019. Т. 65, № 5. С. 699–707. doi: 10.1134/S0320791919050101
11. James J. Finneran, Brian K. Branstetter, Dorian S. Houser, Patrick W. Moore, Jason Mulsow, Cameron Martin, Shaun Perisho. High-resolution measurement of a bottlenose dolphin’s (Tursiops truncatus) biosonar transmission beam pattern in the horizontal plane // J. Acoust. Soc. Am. 2014. 136 (4). P. 2025–2038.
12. Ау У.У.Л. Эхолокационные сигналы, издаваемые дикими дельфинами // Акустический журнал. 2004. Т. 50, № 4. С. 533–542.
13. Douglas P. Nowacek, Lesley Y. Thorne, David W. Johnston, Peter L. Tyack Responses of cetaceans to anthropogenic noise // Mammal Review. 2007. 37, № 2, С. 81–115.
14. Stefanov V.Е., Ivanov M.P., Kashinov V.V., Stepanov B.G. Mechanisms of interference resistance of the sonar system of dolphins exposed to manmade interference // Symposium on Bio Sonar Systems and Bio-Acoustics, Institute Acoustics, Loughborough University, Proceedings of the Institute of Acoustics. 2009. V. 31, Pt. 1. P. 22–28.
15. Айрапетьянц Э.Ш., Сергеев Б.Ф., Иваненко Ю.В., Нонин Ю.А., Чилингирис В.И., Иванов М.П. Изменение локационных сигналов дельфинов в процессе дифференцирования сферических и цилиндрических мишеней // Тез. Докл. V Всесоюзного совещания по изучению морских млекопитающих. Махачкала, 1972. Ч. 2. С. 234.
16. Иванов М.П., Родионов А.А., Калацкий Ю.М. Новые технологии исследования сонара китообразных // Труды XII Всероссийской конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики» (ГА-2014), Санкт-Петербург, 27–29 мая, 2014. С. 16–20.
17. Magnus Wahlberga, Frants H. Jensen, Kristian Beedholm, Lars Bejder, Cla´udia Oliveira, Marianne Rasmussen, Malene Simon, Anne Villadsgaard, Peter T. Madsenb. Source parameters of echolocation clicks from wild bottlenose Dolphins (Tursiops aduncus and Tursiops truncatus) // J. Acoust. Soc. Am. 2011. 130 (4), October. P. 2263–2274. doi: 10.1121/1.3624822
18. Иванов М.П., Попов В.В. Характеристика акустического излучения сонара дельфина в процессе обнаружения различного класса подводных объектов на предельных дистанциях // Морские млекопитающие. Тез. Докл. VII Всесоюзн. Совещ. Симферополь, сент. 1978. М., 1978. С. 141–142.
19. Au W.W.L., Penner R.H. Target Detection in Open Waters by an Echolocation Atlantic Bottlenose Dolphin (Tursiops truncates) // J. Acoust. Soc. Am. 1974. V. 68, № 4. P. 1077–1084.
20. Иванов М.П. Эхолокационные сигналы дельфина при решении задач в сложных акустических условиях // Акустический журнал. 2004. Т. 50, № 4. C. 550–561.
21. Au W.W.L., Hastings M.C. Principles of Marine Bioacoustics. Springer, New York, 2008. 679 p.
22. Быстродействующий внешний модуль ввода-вывода фирмы L–CARD. Россия. URL: https://www.lcard.ru/products/external/e20-10 (дата обращения: 12.10.2020)
23. Измайлов Д.Ю. Виртуальная измерительная лаборатория PowerGraph. Россия. URL: http://powergraph.ru/soft/pub.asp (дата обращения: 12.10.2020).
24. James J. Finneran. Dolphin “packet” use during long-range echolocation tasks // The Journal of the Acoustical Society of America. 2013. 133, 1796. doi: 10.1121/1.4788997
25. Иванов М.П., Мухачев Е.В., Исаков Д.Ю., Данилов Н.А., Овчинников К.В., Розум А.В., Соколов П.А. Идентификация сигналов дельфина в условиях лабораторного эксперимента в открытой воде // Прикладные проблемы безопасности технических и биотехнических систем. 2018. № 2. C. 14–24. doi: 10.25960/2500–2538.2018.2.14
26. James J. Finneran, Ryan Jones, Jason Mulsow, Dorian S. Houser, Patrick W. Moore Jittered echo-delay resolution in bottlenose dolphins (Tursiops truncates) // Journal of Comparative Physiology A. Received: 1 July 2018. doi: 10.1007/s00359–018–1309–6
27. Гиро Л.З. О зависимости частоты следования эхолокационных сигналов дельфинов от сложности эхолокационной задачи // Морское приборостроение, сер.: акустика. 1972. В.2. С. 84–94.
28. Au W.W.L., Penner R.H. Detection in a Noise by Atlantic Bottlenose Dolphin // J. Acoust. Soc. Am. 1981. V. 70, № 6. P. 687–693.
29. Романенко Е.В. Акустика дельфинов и рыб (обзор) //Акустический журнал. 2019. 65, № 1. C. 82–92. doi: 10.1134/S0320791919010088
30. Buckstaff K.C. Effects of watercraft noise on the acoustic behavior of bottlenose dolphins, Tursiops truncatus, in Sarasota Bay, Florida // Mar Mammal Sci. 2004. 20:709–725.
31. Nikolina Rako Gospić, Marta Picciulin. Changes in whistle structure of resident bottlenose dolphins in relation to underwater noise and boat traffic // Marine pollution bulletin. 2016. doi: 10.1016/j.marpolbul.2016.02.030
32. Douglas P. Nowacek, Lesley Y. Thorne, David W. Johnston, Peter L. Tyack Responses of cetaceans to anthropogenic noise // Mammal Review. 2007. 37, № 2. P. 81–115.
33. Au W.W.L., Moore P.W.B., Pawloski D.A. Detection of complex echoes in noise by an echolocating dolphin // J. Acoust. Soc. 1988. Am. 83, 662–668.
34. James J. Finneran. Dolphin strategies for long-range object detection and change detection // J. Acoust. Soc. Am. 2013. 133, 3406. doi: 10.1121/1.4805940
35. Frants H. Jensen Acoustic behavior or bottlenose dolphins and pilot whales. PhD dissertation. Thesis, Zoophysiology, Department of biological Sciences, University of Aarhus, Denmark, 2011. 195 p.
36. Иванов М.П. Эхолокационные сигналы дельфина (Tursiops truncatus) при обнаружении и распознавании подводных объектов. Дисс. канд. биол. наук. Санкт-Петербург, 2000. С. 137.
37. Акопиан А.И. Исследование закономерности изменения частоты следования эхолокационных сигналов дельфина Tursiops truncates. Дисс. канд. биол. наук. Санкт-Петербург, 1995. 138 с.
38. James J. Finneran. Multi-echo processing by a bottlenose dolphin operating in “packet” transmission mode at long range // J. Acoust. Soc. Am. 136, 2876. 2014. doi: 10.1121/1.4898043
39. Попов С.В. Неопределенность внешней среды и возбуждение // Стресс как детерминанта поведения. 2010. Т. 71, № 4, июль — август. С. 287–297.
40. Michael Ladegaard, Jason Mulsow, Dorian S. Houser, Frants Havmand Jensen, Mark Johnson, Peter Teglberg Madsen, James J. Finneran. Dolphin echolocation behaviour during active long-range target approaches // Journal of Experimental Biology. 2019. 222, jeb189217. doi: 10.1242/jeb.189217
41. Рябов В.А. Некоторые аспекты отражения ЧМ-сигналов (свистов) дельфинов в экспериментальном бассейне // Акуст. журн. 2006. 65, № 6. C. 853–860. doi: 10.1134/S0320791919060133
Рецензия
Для цитирования:
Иванов М.П., Родионов А.А., Стефанов В.Е. Возможности сверхширокополосных систем наблюдения на примере исследования природного сонара зубатых китов. Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2020;13(4):100-120. https://doi.org/10.7868/S2073667320040097
For citation:
Ivanov M.P., Rodionov A.A., Stefanov V.E. Possibilities of Ultra-Wide-Band Surveillance Systems on the Example of the Study of Natural Sonar of Toothed Whales. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2020;13(4):100-120. (In Russ.) https://doi.org/10.7868/S2073667320040097
Просмотров:
122
Послать статью по эл. почте 