О повышении эффективности пространственной обработки тональных акустических сигналов в океанических волноводах с ветровым волнением
https://doi.org/10.59887/2073-6673.2025.18(2)-6
EDN: IUMPCF
Аннотация
Исследуется возможность повышения эффективности пространственной обработки тональных сигналов в акустических волноводах со взволнованной поверхностью. Показано, что предварительная частотная фильтрация сигнала в узкой полосе в сочетании с известными алгоритмами пространственной обработки позволяет значительно увеличить коэффициент усиления горизонтальной антенной решетки. Основной идеей предлагаемой пространственно-времен ной обработки сигналов является подавление некогерентной компоненты акустического поля при частотной фильтрации сигнала. Предложен алгоритм расчета корреляционной матрицы сигнала на основе уравнения переноса для пространственно-временных функций когерентности комплексных амплитуд акустических мод. Получены результаты численного моделирования коэффициентов усиления при различных алгоритмах обработки сигнала в звуковом канале с гидрологией зимнего типа. Проанализированы зависимости коэффициентов усиления от дистанции, скорости ветра, параметров дна, модели шума и ориентации антенной решетки. Основное внимание уделяется сравнению результатов с частотной фильтрацией и без нее.
Ключевые слова
акустический волновод,
ветровое волнение,
антенна,
когерентность,
частотная фильтрация,
коэффициент усиления
При поддержке: Данное исследование выполнено в рамках госзадания ИПФ РАН по теме № FFUF‑2024-0035.
Об авторах
М. А. Раевский
Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова РАН
Россия
Россия
Раевский Михаил Алексеевич, старший научный сотрудник, кандидат физико-математических наук
603950, г. Нижний Новгород, ул. Ульянова, д. 46
Scopus AuthorID6602674679
WoS ResearcherID ABF‑2016-2020
В. Г. Бурдуковская
Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова РАН
Россия
Россия
Бурдуковская Вера Геннадьевна, научный сотрудник
Scopus AuthorID6504075366
Список литературы
1. Елисеевнин В.А. О работе горизонтальной линейной антенны в мелком море // Акустический журнал. 1983. Т. 29, № 1. С. 44–49.
2. Елисеевнин В.А. Усредненный отклик горизонтальной линейной антенны в мелком море // Акустический журнал. 2004. Т. 50, № 2. С. 193–197. EDN: OPQSBP
3. Сазонтов А.Г., Фарфель В.А. О работе горизонтальной дискретной антенны в случайно-неоднородном океане // Акустический журнал. 1990. Т. 36, № 1. С. 130–136.
4. Городецкая Е.Ю., Малеханов А.И., Сазонтов А.Г., Фарфель В.А. Влияние эффектов дальнего распространения звука в случайно-неоднородном океане на потери усиления горизонтальной антенной решетки // Акустический журнал. 1996. Т. 42, № 5. С. 615–622.
5. Carey W.M. The determination of signal coherence length based on signal coherence and gain measurements in deep and shallow water // The Journal of the Acoustical Society of America. 1998. Vol. 104, № 2. P. 831–837. doi:10.1121/1.423357
6. Carey W.M., Lynch J.F., Siegmann W.L., Rozenfild I., Sperry B.J. Sound transmission and spatial coherence in selected shallow-water areas: measurements and theory // Journal of Computational Acoustics. 2006. Vol. 14, № 2. P. 265–298. doi:10.1142/S0218396X06003037
7. Завольский Н.А., Малеханов А.И., Раевский М.А., Смирнов А.В. Влияние ветрового волнения на характеристики горизонтальной антенны в условиях мелкого моря // Акустический журнал. 2017. Т. 63, № 5. С. 501–512. doi:10.7868/S0320791917040165 EDN: ZDOHHN
8. Завольский Н.А., Малеханов А.И., Раевский М.А. Сравнительный анализ методов пространственной обработки сигналов, принимаемых горизонтальной антенной решеткой в канале мелкого моря со взволнованной поверхностью // Акустический журнал. 2019. Т. 65, № 5. С. 608–618. doi:10.1134/S0320791919050198 EDN: SOILKO
9. Бурдуковская В.Г., Малеханов А.И., Раевский М.А. Влияние анизотропного ветрового волнения на эффективность пространственной обработки акустических сигналов в мелком море // Акустический журнал. 2021. Т. 67, № 6. С. 617–625. doi:10.31857/S0320791921060022 EDN: AXLLLX
10. Раевский М.А., Бурдуковская В.Г. Влияние межмодовых корреляций на эффективность пространственной обработки акустических сигналов в океаническом волноводе со взволнованной поверхностью // Акустический журнал. 2022. Т. 68, № 6. С. 625–637. doi:10.31857/S0320791922060107 EDN: VBJCJD
11. Раевский М.А., Бурдуковская В.Г. Пространственная обработка акустических сигналов в океанических волноводах на фоне шумов ветрового происхождения // Акустический журнал. 2023. Т. 69. № 1. С. 73–83. doi:10.31857/S032079192210001X EDN: DADWRS
12. Раевский М.А., Бурдуковская В.Г. Модели распространения акустических сигналов и шумов в океанических волноводах с взволнованной поверхностью и эффективность пространственной обработки // Известия высших учебных заведений. Радиофизика. 2023. Т. 66. № 12. С. 1068–1093. doi:10.52452/00213462_2023_66_12_1068 EDN: RPXQMF
13. Раевский М.А., Бурдуковская В.Г. Совместное влияние ветрового волнения и внутренних волн на когерентность низкочастотных акустических сигналов и эффективность их пространственной обработки в мелком море // Акустический журнал. 2024. Т. 70. № 4. С. 592–607. doi:10.31857/S0320791924040121 EDN: XFCDUF
14. Артельный В.В., Раевский М.А. О статистических характеристиках нормальных волн в волноводе с объемными неоднородностями // Известия высших учебных заведений. Радиофизика. 1984. Т. 27, № 9. С. 1142–1150.
15. Горская Н.С., Раевский М.А. О многократном рассеянии низкочастотных акустических волн на поверхностном волнении // Акустический журнал. 1986. Т. 32, № 2. С. 165–171.
16. Бреховских Л.М., Лысанов Ю.П. Теоретические основы акустики океана. М.: Наука, 2007. 370 с.
17. Давидан И.Н., Лопатухин Л.И., Рожков В.А. Ветровое волнение в Мировом океане. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 256 с.
18. Кацнельсон Б.Г., Петников В.Г. Акустика мелкого моря. М.: Наука, 1997. 193 с. EDN: YXGDJZ
19. Урик Р. Дж. Основы гидроакустики. Л.: Судостроение, 1978. 445 с.
20. Dennis R. Morgan, Thomas M. Smith. Coherence effects on the detection performance of quadratic array processors, with applications to large-array matched-field // The Journal of the Acoustical Society of America. 1990. Vol. 87, № 2. P. 737–747. doi:10.1121/1.398888
21. Kuperman W.A., Ingenito F. Spatial correlation of surface-generated noise in a stratified ocean // The Journal of the Acoustical Society of America. 1980. Vol. 67. P. 1988–1996. doi: 10.1121/1.384439
Рецензия
Для цитирования:
Раевский М.А., Бурдуковская В.Г. О повышении эффективности пространственной обработки тональных акустических сигналов в океанических волноводах с ветровым волнением. Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2025;18(2):83-95. https://doi.org/10.59887/2073-6673.2025.18(2)-6. EDN: IUMPCF
For citation:
Raevskii М.А., Burdukovskaya V.G. On Improving the Efficiency of Spatial Processing of Tonal Acoustic Signals in Oceanic Waveguides with Wind Waves. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2025;18(2):83-95. (In Russ.) https://doi.org/10.59887/2073-6673.2025.18(2)-6. EDN: IUMPCF
Просмотров:
7
Послать статью по эл. почте 