Численные модели обнаружения подводных источников звука и оценки дальности действия гидроакустических средств в пассивном режиме с учетом оперативных данных о морской среде

Основными средствами освещения подводной обстановки продолжают оставаться гидроакустические системы, обнаруживающие и оценивающие параметры подводных источников звука. Рассмотрена естественная первичная обработка гидроакустических полей, включающая процедуру согласования со средой и представляющая собой оценку отношения правдоподобия в каждой точке области обзора. Приводится пример реализации естественной обработки на основе лучевой модели по экспериментально зарегистрированным сигналам на горизонтальной протяженной буксируемой антенне, имеющей 48 приёмников и длину около 100 м. При обработке используется вся практически доступная информация о морской среде и помеховой обстановке. Показано, что учет искажения гидроакустических сигналов при их распространении в неоднородной морской среде позволяет существенно увеличить эффективность гидроакустических систем.

Алгоритмы расчёта сигналов, помех, обнаружения и оценки дальности действия гидроакустических систем пассивного режима реализованы в численных моделях. Приведено сравнение традиционной и естественной обработки на примере расчёта для модели линейной антенны из 128 ненаправленных приёмников общей длиной 512 м. Естественная первичная обработка решает триединую задачу обнаружения, классификации и оценки координат. Такая обработка вполне реализуема современными средствами при современном уровне обеспечения гидрофизическими и геоакустическими данными.

1. Рытов С.М. Введение в статистическую радиофизику. Часть 1. Случайные процессы. Москва: Главная редакция физико-математической литературы изд-ва «Наука», 1976.

2. Бокс Дж., Дженкинс Г. Анализ временных рядов, прогноз и управление. М.: Мир, 1974. 503 с.

3. Hodgkiss W.S, Nolte L.W. Covariance between Fourier coefficients representing the time waveforms observed from an array of sensors // J. Acoust. Soc. Am. 1976. V. 59, N 3. P. 582—590.

4. Kewley D.J., Browning D.G., Carey W.M. Low-frequency wind generated ambient noise source levels // J. Acoust. Soc. Am. V. 88, N 4. P. 1894. DOI: 10.1121/1.400212

5. Полканов К.И., Лоскутова Г.В. Пространственно-частотные и частотно-волновые методы описания и обработки гидроакустических полей. С.-Петербург: Наука, 2007. 280 с.

6. Малышкин Г.С. Оптимальные и адаптивные методы обработки гидроакустических сигналов. Т. 1. Оптимальные методы СПб.: ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2009. 400 с.

7. Бородин В.В. Качество обнаружения при отсутствии априорного знания о спектральной плотности сигнала // Вопросы судостроения. Серия «Акустика». Вып. 16. ЦНИИ «Румб», 1983.

8. Гусев В.Г. Системы пространственно-временной обработки гидроакустической информации. Л.: Судостроение, 1988.

9. Малышкин Г.С., Холостов М.В. Оптимальное обнаружение пространственно-временных гидроакустических сигналов. Ленинград: Институт повышения квалификации руководящих работников и специалистов судостроительной промышленности, 1990.

10. Авилов К.В. Современные численные модели звуковых полей в океане и их приложение к решению практических задач гидроакустики // Труды VIII Международной конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». СПб.: Наука, 2006. 549 с.

11. Авилов К.В. О численных оценках уровней акустических полей широкополосных источников в морской среде волновым и лучевым методами // Доклады ХII школы-семинара им. акад. Л.М. Бреховских, совмещённой с XXI сессией Российского Акустического Общества: М.: ГЕОС, 2009, 486 с.

12. Авилов К.В., Волженский М.Н., Глазов Ю.Е. Необходимость учета передаточной функции морской среды при обнаружении шумовых гидроакустических сигналов // Труды IX Всероссийской конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». СПб.: Наука, 2008. 730 с.

13. Авилов К.В., Волженский М.Н., Глазов Ю.Е. Численные модели гидроакустических сигналов и помех и естественная первичная обработка гидроакустических полей // Труды X Всероссийской конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». СПб.: Наука, 2010. 478 с.

14. Богданович В.А., Вострецов А.Г. Теория устойчивого обнаружения, различения и оценивания сигналов. 2-е изд., испр. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. 320 с.