Совместное влияние ветрового волнения и внутренних волн на когерентность низкочастотных акустических сигналов и эффективность их пространственной обработки в мелком море

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Аналитически и численно исследуется совместное влияние случайных внутренних волн и развитого ветрового волнения на когерентность и эффективность пространственной обработки узкополосных акустических сигналов в мелком море. Предложена теоретическая модель для корреляционной матрицы многомодового сигнала на апертуре горизонтальной антенной решетки (АР), использующая различие пространственно-временных масштабов флуктуаций акустического поля, обусловленных ветровыми и внутренними волнами. Приведены результаты численного моделирования для гидрологических условий в летний период. Коэффициент усиления антенны анализируется для трех методов пространственной обработки: метода ФАР, метода оптимальной линейной обработки и метода оптимальной квадратичной обработки. Основное внимание уделяется зависимости коэффициента усиления АР от интенсивности ветрового волнения и расстояния R между источником и антенной. Показано, что несмотря на гидрологию летнего типа, ветровое волнение может оказывать существенное влияние на коэффициент усиления горизонтальной антенны в широком диапазоне расстояний R~10–100 км.

Об авторах

М. А. Раевский

Институт прикладной физики РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: bvg@appl.sci-nnov.ru
Россия, Нижний Новгород

В. Г. Бурдуковская

Институт прикладной физики РАН

Email: bvg@appl.sci-nnov.ru
Россия, Нижний Новгород

Список литературы

  1. Распространение звука во флуктуирующем океане. Под ред. Флатте С. Пер. с англ. М.:Мир, 1982. 336 с.
  2. Завольский Н. А., Малеханов А. И., Раевский М. А., Смирнов А. В. Влияние ветрового волнения на характеристики горизонтальной антенны в условиях мелкого моря // Акуст. журн. 2017. Т. 63. № 5. С. 501–512.
  3. 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 // Акуст. журн. 2019. T. 65. № 5. С. 608–618.
  4. Раевский М. А., Бурдуковская В. Г. Эффекты многократного рассеяния акустических мод на анизотропном ветровом волнении в мелком море // Акуст. журн. 2021. Т. 67. № 1. С. 65–71.
  5. Бурдуковская В. Г., Малеханов А. И., Раевский М. А. Влияние анизотропного ветрового волнения на эффективность пространственной обработки акустических сигналов в мелком море // Акуст. журн. 2021. T. 67. № 6. С. 617–625.
  6. Раевский М. А., Бурдуковская В. Г. Влияние межмодовых корреляций на эффективность пространственной обработки акустических сигналов в океаническом волноводе со взволнованной поверхностью // Акуст. журн. 2022. T. 68. № 6. С. 625–637.
  7. Раевский М. А., Бурдуковская В. Г. Пространственная обработка акустических сигналов в океанических волноводах на фоне шумов ветрового происхождения // Акуст. журн. 2023. T. 69. № 1. С. 73–83.
  8. Raghukumar K., Colosi J. High-frequency normal mode statistics in a shallow water waveguide: The effect of random linear internal waves // J. Acoust. Soc. Am. 2014. V. 136. № 1. P. 66–79.
  9. Луньков А. А., Петников В. Г. Когерентность низкочастотного звука в мелком море при наличии внутренних волн // Акуст. журн. 2014. Т. 60. № 1. С. 65–75.
  10. Раевский М. А., Бурдуковская В. Г. Влияние случайных внутренних волн на характеристики горизонтальной антенны в мелком море // Акуст. журн. 2023. Т. 69. № 5. С. 584–594.
  11. Raghukumar K., Colosi J. A. High-frequency normalmode statistics in shallow water: The combined effect of random surface and internal waves // J. Acoust. Soc. Am. 2015. V. 137. № 5. P. 2950–2961.
  12. Раевский М. А., Хилько А. И. О пространственно-временной когерентности низкочастотных акустических волн в мелком море с флуктуирующими параметрами // Акуст.журн. 2015. Т. 61. № 3. С. 369–376.
  13. Артельный В. В., Раевский М. А. О статистических характеристиках нормальных волн в волноводе с объемными неоднородностями // Изв.ВУЗов. Радиофизика. 1984. Т. 27. № 9. С. 1142–1150.
  14. Горская Н. С., Раевский М. А. О многократном рассеянии низкочастотных акустических волн на поверхностном волнении // Акуст. журн. 1986. Т. 32. № 2. С. 165–171.
  15. Вировлянский А. Л., Костерин А. Г. Метод плавных возмущений для описания полей в многомодовых волноводах // Акуст. журн. 1987. Т. 33. № 4. С. 599–605.
  16. Давидан И. Н., Лопатухин Л. И., Рожков В. А. Ветровое волнение в Мировом океане. Л.:Гидрометеоиздат, 1985. 256 с.
  17. Yang T. C., Yoo K. Internal wave spectrum in shallow water; measurement and comparison with the Garrett-Munk model // IEEE J. of Oceanic Engineering. 1999. V. 24. № 3. P. 333.
  18. Colosi J. et al. Observations of sound-speed fluctuations on the New-Jersey continental shelf in the summer of 2006 // J. Acoust. Soc. Am. 2012. V. 131. № 2. P. 1733.
  19. Монзинго Р. А., Миллер Т. У. Адаптивные антенные решетки: Введение в теорию. Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1986. 448 с.
  20. Morgan D. R., Smith T. M. Coherence effects on the detection performance of quadratic array processors, with applications to large-array matched-field // J. Acoust. Soc. Am. 1990. V. 87. № 2. P. 737–747.
  21. Малеханов А. И., Таланов В. И. Об оптимальном приеме сигналов в многомодовых волноводах // Акуст. журн. 1990. Т. 36. № 5. С. 891–897.
  22. Carey W. M. The determination of signal coherence length based on signal coherence and gain measurements in deep and shallow water // J. Acoust. Soc. Am. 1998. V. 104. № 2. P. 831–837.
  23. 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 // J. of Computational Acoustics. 2006. Vol. 14. N. 2. P. 265–298.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024