Методы и результаты акустической калибровки локальных зон мелкого моря

Оценка передаточной функции волновода необходима для измерения с заданной точностью приведенной шумности морских объектов и выполнения согласованной фильтрации принятых сигналов для оценки глубины и дальности до объекта в пассивном режиме. В статье анализируются разработанные методики, обсуждается возможность использования различных технических средств для акустической калибровки локальных зон мелкого моря и получения адекватных моделей грунта с оценкой их параметров в зонах расположения приемных антенн, в районе движения или буксировки источника, а также вдоль трассы распространения сигналов. Полученная информация совместно с результатами оценки вертикального распределения скорости звука позволяет дать аналитическое описание передаточной функции волновода в зависимости от расстояния, рабочей частоты, глубин расположения излучателей и приемников. Приводятся результаты сравнения различных методик и экспериментальной оценки параметров модели грунта в однородном и неоднородном волноводах. Обосновываются преимущества применения метода Вигнера для оценки параметров нормальных волн. Выполняется сравнение различных моделей и оценивается их адекватность путем расчета корреляционных соотношений между экспериментальными и теоретическими зависимостями звукового поля, а также путем оценки приведенной шумности с использованием абсолютно калиброванного излучателя, шумность которого была известна. Даются практические рекомендации и обосновываются методы прогноза (предсказания) интерференционной структуры поля и обеспечения состоятельных оценок приведенной шумности.

1. Урик Р.Дж. Основы гидроакустики / Пер. с англ. Л.: Судостроение, 1978. 445 с.

2. Кацнельсон Б. Г., Петников В. Г. Акустика мелкого моря. М.: Наука, 1997. 181 с.

3. Tolstoy A., Diachok O., Frazer L. N. Acoustic tomography via matched field processing // J. Acoust. Soc. Amer. 1991. V. 89. P. 1119–1127

4. Baggeroer A. B., Kuperman W. A. Matched field processing in ocean acoustics // Acoustic signal processing for ocean exploration / Eds. by J. M. F. Moura, I. M. G. Lourtie. Dordrecht, Boston, London: Kluwer Academic Publishers, 1992. P. 79–114.

5. Белов А. И., Комаров А. Г. Построение акустической модели морского дна мелководного района на основе данных геолого-геофизических исследований и экспериментов по распространению звука // Акуст. журн. 1998. Т. 44, № 3. С. 312–317.

6. Белов А. И. К возможности определения акустических параметров донных отложений по характеристикам нормальных волн в водном слое // Океанология. 1995. Т. 35, № 4. С. 629–631.

7. Волженский М. Н. и др. Опыт верификации оперативной модели для мониторинга гидрофизических полей Белого моря в 2004–2008 гг. // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2009. T. 3, № 5. С. 33–41.

8. Родионов А. А., Семенов Е. В., Зимин А. В. Развитие системы мониторинга и прогноза гидрофизических полей морской сред в интересах обеспечения скрытности и защиты кораблей ВМФ // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2012. Т. 5, № 2. С. 89–109.

9. Коваленко В. В., Корчак В. Ю., Чулков В. Л. Концепция и ключевые технологии подводного наблюдения в условиях сетецентрических войн // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2011. Т. 4, № 3. С. 49–64.

10. Хаттон Л., Уэрдингтон М., Мейкин Дж. Обработка сейсмических данных / Пер. с англ. М.: Мир, 1989. 216 с.

11. Сейсморазведка: Справочник геофизика. М.: Недра, 1990. 336 с.

12. Gardner G. H. F., Gardner L. W., Gregory A. R. Formation velocity and density — the diagnostic basics stratigraphic traps // Geophysics. 1974. V. 39. P. 770–780.

13. Бpеховских Л. М., Лысанов Ю. П. Теоретические основы акустики океана. М.: Наука, 2007. 369 с.

14. Белов А. И., Кузнецов Г. Н. Исследование локальных акустических характеристик дна мелкого моря // Сб. тр. XIII сессии РАО. М.: Геос, 2003. Т. 4. С. 40–43.

15. Белов А. И., Кузнецов Г. Н. Методы и результаты идентификации акустических моделей районов установки приемных систем, трасс распространения сигналов и зон расположения излучателей // Сб. тр. XXIY сессии РАО и Сессии Научного совета РАН по акустике. Саратов. М.: Геос, 2011. Т. 2. С. 319–326.

16. Никифоров С. Л., Попов В. А., Попов О. Е., Селезнев И. А. Концепция создания единой базы геоакустических данных морского дна и технологии геоакустического моделирования // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2010. № 3(9). С. 49–61.

17. Агеев М. Д., Касаткин Б. А., Киселёв Л. В. и др. Автоматические подводные аппараты. Л.: Судостроение, 1981. 223 с.

18. Бородин В. В., Кузнецов Г. Н. Реконструкция параметров многослойного дна мелкого моря // Сб. тр. школы-семинара акад. Л. М. Бреховских. М.: Геос, 1998. С. 91–96.

19. Гончаров В. В., Куртепов В. М., Хилько А. И. и др. Акустическая томография океана. ИПФ РАН. Нижний Новгород, 1997. 256 с.

20. Belov A. I., Kuznetsov G. N. Characteristics of normal waves exited by vertical arrays in shallow sea // Physics of Wave Phenomena. 2006. V. 14, N 3. P. 66–74.

21. Poletti M. A. Linearly Swept Measurents, Time-Delay Spectrometry, and Wigner Distribution // J. Audio Enj. Soc. 1988. V. 36, № 6. P. 457–468.

22. Nelder J. A., Mead R. A simplex method for function minimization // Computer J. 1965. V. 7. P. 308–313.

23. Агеева Н. С., Крупин В. Д., Перелыгин В. П., Студеничник Н. В. Построение геоакустической модели дна в мелком море // Акуст. журн. 1994. Т. 40, № 2. С. 181–188.

24. Kirkpatrick S., Gelatt C. D., Vecchi M. Optimization by simulated annealing // Science. 1983. V. 220. P. 671–680.