Распространение импульсных псевдослучайных сигналов из шельфа в глубокое море в зимних гидрологических условиях Японского моря
Распространение импульсных псевдослучайных сигналов из шельфа в глубокое море в зимних гидрологических условиях Японского моря
А. В. Буренин, Ю. Н. Моргунов
В статье обсуждаются результаты эксперимента, проведенного в Японском море в марте 2016 года на акустической трассе протяженностью 194 км при зимних гидрологических условиях. Исследован наиболее сложный случай распространения импульсных псевдослучайных сигналов из шельфа в глубокое море при наличии на акустической трассе вихревого образования. Анализ экспериментально полученных импульсных характеристик показал, что фиксируемый во всех точках максимальный первый приход акустической энергии хорошо согласуется с расчетом. Это свидетельствует о том, что на данном горизонте приема первыми приходят импульсы, прошедшие в приповерхностном звуковом канале по кратчайшему расстоянию и под малыми, близкими к нулю, углами.
Показать АннотациюСовместное восстановление параметров водного слоя и дна мелкого моря методами модовой томографии
Совместное восстановление параметров водного слоя и дна мелкого моря методами модовой томографии
А. И. Веденев$^1$, В. В. Гончаров$^1$, П. Ю. Муханов$^2$, С. Н. Сергеев$^2$, А. С. Шуруп$^2$
В работе рассматривается двумерная модель модовой томографии мелкого моря для совместного восстановления характеристик водного слоя и дна, использующая в качестве исходных данных времена распространения сигналов мод разных номеров в различных частотных диапазонах. Для инверсии исходных данных используется линейное приближение, а уточнение получаемых оценок волновода происходит итерационно. Приводятся результаты численного моделирования по предложенной схеме совместного восстановления профиля скорости звука в водном слое, течений, а также параметров дна.
Показать АннотациюИсследование однонаправленности приема, оценки дальности и глубины источника с использованием скалярных и векторно-скалярных антенн
Исследование однонаправленности приема, оценки дальности и глубины источника с использованием скалярных и векторно-скалярных антенн
Г. М. Глебова$^1$, Г. Н. Кузнецов$^2$
Анализируются пространственные спектры на выходе линейной скалярной или векторно-скалярной антенны (СА или ВСА) при обработке сигналов методами, имеющими различную разрешающую способность, согласованными или несогласованными с передаточной функцией волновода. Эксперименты проводились в мелководном бассейне при стационарном расположении антенны и излучателя и в режиме буксировки антенны с движущимся источником шума. ВСА, в отличие от СА, подавляет сигналы, приходящие по «зеркальному» лепестку и обладает однонаправленностью пеленгования, а при использовании согласованной обработки в пассивном режиме однозначно определяет расстояние и глубину источника.
Показать АннотациюРаспространение низкочастотных импульсных сигналов в океане
Распространение низкочастотных импульсных сигналов в океане
В. Н. Голубев, И. П. Смирнов
Приводятся результаты экспериментальных исследований по распространению низкочастотных импульсных сигналов в глубоководных и мелководных районах Мирового океана. Основное внимание уделено особенностям распространения низкочастотного сигнала в условиях волновода открытого ко дну, в котором принятый сигнал представляет собой последовательность отражений от дна и поверхности океана. В приближении геометрической акустики произведён расчёт пространственно-временной структуры импульсных сигналов и интенсивности отражений различной кратности, формирующих эту структуру. При выбранной модели среды получено удовлетворительное совпадение эксперимента с расчётом, обосновывающее применимость геометрической акустики в инфразвуковом диапазоне частот Ключевые слова: импульсный сигнал, пространственно-временная структура, интенсивность, приближение геометрической акустики.
Показать АннотациюАкустические поля в слоистой газонасыщенной среде
Акустические поля в слоистой газонасыщенной среде
Б. И. Гончаренко, В. А. Гусев
Исследованы особенности распространения акустических волн и ограниченных пучков в слоисто-неоднородной среде, содержащей газовые пузырьки. Такая система моделирует, в частности, акустические процессы в пресноводных водоемах с донным грунтом, содержащем газонасыщенные осадочные породы. Показано, что скорость звука в газонасыщенном грунте определяется количеством содержащегося в нем газа. При увеличении газа примерно до 1% от общего объема грунта скорость звука падает до 100 м/с, т.е. в 15 раз по сравнению со скоростью звука в воде. Рассчитаны коэффициенты отражения и прохождения акустической волны от слоистой газонасыщенной среды и их зависимости от частоты и угла падения волны. Проведено сравнение с результатами экспериментальных исследований. Показано, что частотная зависимость модуля коэффициента отражения звука, полученная на одной из акваторий Клязьминского водохранилища, имеет осциллирующий характер, причем частота осцилляций зависит от толщины газонасыщенного слоя и не зависит от угла падения. Показана возможность восстановления параметров структуры слоистого грунта по этой частотной зависимости. Исследованы нелинейные акустические эффекты, связанные с сильной структурной нелинейностью жидкости с пузырьками. Рассмотрены различные случаи расположения излучателя по отношению к границе донного грунта и выведены эволюционные уравнения для случаев горизонтального и наклонного распространения интенсивной волны. Рассчитаны волновые профили и поперечная форма пучков.
Показать АннотациюНекоторые результаты исследования временнόй изменчивости характеристик гидроакустических шумов в заливе Петра Великого Японского моря
Некоторые результаты исследования временнόй изменчивости характеристик гидроакустических шумов в заливе Петра Великого Японского моря
С. В. Горовой
Описаны результаты исследования временнόй изменчивости параметров моделей авторегрессии (АР) и авторегрессии — скользящего среднего (АРСС) фрагментов записей гидроакустического шума, зарегистрированного с помощью одиночного ненаправленного гидрофона в заливе Петра Великого Японского моря вблизи акватории порта Владивосток, для которых оценки одномерной и двумерной плотности распределения мгновенных значений не противоречат гауссовскому закону. Приведены графики и результаты сравнения зависимостей от времени оценок параметров моделей АР(5) и АРСС(3,2) для гидроакустического шума и модельного белого шума в полосе частот 200—1000 Гц. Выборочные дисперсии оценок параметров АР(5) и АРСС(3,2) моделей гидроакустического шума превышают дисперсии оценок этих параметров модельного белого шума на два порядка и более. В отличие от модельного белого шума, через нерегулярные промежутки времени порядка 30 с наблюдаются области «локальной квазистационарности» гидроакустического шума длительностью порядка 3—5 с, в которых выборочные дисперсии параметров АР модели уменьшаются на порядок и более. Полученные результаты можно считать типичными для данной акватории при отсутствии на удалениях до 2-х миль движущихся или стоящих на якоре судов и использовать для построения территориально и временно–адаптированных алгоритмов обнаружения сигналов.
Показать АннотациюЗатухание звука в мелком море с дном в виде газонасыщенного осадочного слоя, лежащего на вечной мерзлоте
Затухание звука в мелком море с дном в виде газонасыщенного осадочного слоя, лежащего на вечной мерзлоте
В. А. Григорьев$^1$, В. Г. Петников$^2$, А. В. Шатравин$^3$
В рамках численного моделирования проанализированы возможности модового описания звукового поля в мелком море с дном арктического типа: газонасыщенный осадочный жидкий слой, лежащий на упругом полупространстве (вечной мерзлоте). Установлено, что наилучшее описание поля в водном слое на коротких расстояниях от источника звука (порядка 1÷10 глубин волновода) достигается при использовании дискретного спектра нормальных мод и квазимод, вычисленного с помощью разрезов Пекериса. Расчеты потерь при распространении в волноводе для толщины осадочного слоя сравнимом или большим, чем длина звуковой волны в осадках, показали, что морское дно ведет себя как однородное жидкое полупространство. Если толщина осадочного слоя менее четверти длины волны, то слоем можно пренебречь. Потери резко возрастают при приближении скорости звука в осадках к скорости звука в воде. Предложена методика оценки скорости звука в осадочном слое, основанная на анализе затухания звуковых полей высших мод.
Показать АннотациюИсследование особенностей спектрально-корреляционных характеристик низкочастотных шумов мелкого моря для целей пассивной томографии
Исследование особенностей спектрально-корреляционных характеристик низкочастотных шумов мелкого моря для целей пассивной томографии
А. В. Гринюк$^1$, В. Н. Кравченко$^1$, П. Ю. Муханов$^2$, И. Р. Сабиров$^2$, С. Н. Сергеев$^2$, А. С. Шуруп$^2$
В работе рассматриваются результаты корреляционной обработки низкочастотных шумов, зарегистрированных в Баренцевом море разнесенными в пространстве донными гидрофонами. Сопоставление экспериментальных данных с результатами численного моделирования показывает, что на формирование спектрально-корреляционных характеристик низкочастотных шумов заметное влияние может оказывать межмодовая интерференция, а не только наличие точки стационарной фазы вблизи минимума дисперсионных зависимостей групповых скоростей мод, как это предполагалось ранее. Демонстрируется, что выделение частотной области, где шумовое поле сформировано только низшей модой, позволяет увеличить выходное отношение сигнал/помеха при корреляционной обработке, что может быть использовано при построении схем пассивной томографии.
Показать АннотациюО локальном эффекте взаимодействия мод низкочастотного звукового поля в случайно-неоднородном двумерном мелком море
О локальном эффекте взаимодействия мод низкочастотного звукового поля в случайно-неоднородном двумерном мелком море
О. Э. Гулин, И. О. Ярощук
Рассмотрена статистическая задача о распространении низкочастотного звука в волноводе мелкого моря с двумерными случайными неоднородностями. Исследуется закон спадания средней интенсивности поля с расстоянием в условиях флуктуирующего термоклина и при наличии поглощающего жидкого дна. В рамках метода поперечных сечений показано, что взаимодействие мод с расстоянием при не слишком сильных флуктуациях волновых чисел мод носит локальный характер, поэтому его учет является лишь некоторой добавкой к адиабатическому решению для интенсивности, в целом не меняющей средний закон потерь при распространении. Проведено сопоставление с результатами диффузионного приближения.
Показать АннотациюО влиянии ветрового волнения на коэффициент усиления горизонтальной антенной решетки в мелком море
О влиянии ветрового волнения на коэффициент усиления горизонтальной антенной решетки в мелком море
Н. А. Завольский, А. И. Малеханов, М. А. Раевский, А. В. Смирнов
Анализируется влияние ветрового волнения на коэффициент усиления протяженной горизонтальной антенной решетки в мелком море при использовании различных, в том числе, оптимальных методов пространственной обработки сигнала. Численное моделирование выполнено для гидрологических условий, характерных для Баренцева моря в зимний период, и модели Пирсона-Московица для спектра ветровых волн. Демонстрируется возможность значительного влияния развитого волнения на усиление АР в зависимости от ее волновых размеров, дистанции распространения сигнала и скорости ветра.
Показать Аннотацию