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

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».