Исследования акустических шумов и характеристик многолучевости в мелководных арктических морях для оптимизации параметров аппаратуры гидроакустической связи

Проведены натурные исследования шумов моря и многолучевого распространения акустического сигнала в мелководных арктических морях с дрейфующим ледяным покровом. Цель исследований заключалась в получении количественных оценок уровня и характера шумов моря, а также характеристик многолучевости, необходимых для расчетов гидроакустической аппаратуры связи, предназначенной для контроля и оперативной диагностики технически сложных подводных объектов, таких как добывающие нефтегазовые платформы и трубопроводы. В канале связи использовалась наиболее современная технология передачи данных с ортогональным частотным мультиплексированием OFDM (Orthogonal frequency-division multiplexing), предусматривающая одновременное использование большого числа несущих частот для передачи параллельного двоичного кода, что делает ее оптимальной для сложных условий арктических мелководных морей. Передача параллельного кода с введением некоторой избыточности позволяет обеспечивать высокую скорость передачи данных, максимальную дистанционность и помехоустойчивость. Исследования проводились целенаправленно применительно к использованию технологии OFDM в условиях мелководных арктических морей. Полученные спектральные характеристики шумов моря и количественные оценки многолучевости позволили обосновано выбрать и рассчитать параметры аппаратуры гидроакустической связи с технологией OFDM и обеспечить получение заданных эксплуатационных характеристик в неблагоприятных гидрологических условиях.

1. Al-Mahmoud M., Zoltowski M. D. Performance evaluation of code-spread OFDM using vandermonde spreading // IEEE radio and wireless symposium. 2009. P. 320—323.

2. Cimini L. J. Jr. Analysis and Simulation of a Gigital Mobile Channel using Orthogonal Frequency Division Multiplexing // IEEE Trans. Comm. July 1985. V. COM-33, N 7. P. 665—675.

3. Тюрин А. М. и др. Основы гидроакустики. Л-д: Изд. Судостроение, 1996. 254 с.

4. Евтютов А. П. и др. Справочник по гидроакустике. Л-д: Изд. Судостроение, 1988. 178 с.

5. Chitre M., Shahabudeen S., Stojanoviс M. Underwater Acoustic Communications and Networking: Resent Advances and Future Challenges // Marine technology society journal. 2008. V. 42, N 1, P. 103—116.

6. Морелос-Сарагоса Р. Искусство помехоустойчивого кодирования. Методы, алгоритмы, применение / Пер. с англ. М.: Техносфера, 2005.

7. Сергиенко А. Б. Цифровая обработка сигналов. Учебное пособие. 3-е изд. СПб.: БХВ-Петербург, 2011.

8. Гончаров В. Н. и др. Анализ эффективности адаптивной пространственной фильтрации морской реверберации в многолучевом распространении звука // Акустический журнал. 1993. Т. 39, вып. 2. С. 241—248.

9. Warner W. D., Leung C. OFDM/FM Frame Synchronization for Mobile Radio Data Communication // IEEE Trans. Veh. Techn. August 1993. V. 42, N 3. P. 302—313.

10. Рутенко А. Н. Мониторинг антропогенных акустических шумов на шельфе о. Сахалин // Акустический журнал. 2010, Т. 56, № 1. С. 77—81.

11. Щуров В. А., Ляшков А. С. Влияние гидрологических условий на потери при распространении звука на шельфе // Акустический журнал. 2013. № 4. С. 459—468.

12. Александров И. А. Отражение звука от гладких льдов: методика и результаты расчетов // Акустический журнал. 1994. Т. 40, № 4. С. 673—676.