СОВМЕСТНОЕ ВЛИЯНИЕ ВНУТРЕННИХ ВОЛН И ВЕТРОВОГО ВОЛНЕНИЯ НА КОЭФФИЦИЕНТ УСИЛЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНОЙ АНТЕННЫ В МЕЛКОМ МОРЕ

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Приведены результаты теоретического исследования влияния случайных внутренних волн и ветрового волнения на коэффициент усиления вертикальной антенной решетки в мелком море. Предложен алгоритм расчета корреляционной матрицы сигнала на апертуре антенной решетки в условиях совместного воздействия фона внутренних волн и поверхностного волнения, использующий разделение флуктуаций акустических мод на высокочастотную и низкочастотную компоненты. При этом учитываются межмодовые корреляции, т.е. интерференционная структура акустического поля в волноводе. Для волновода с летней гидрологией проведено численное моделирование вертикальной функции когерентности сигнала и коэффициента усиления антенной решетки в зависимости от ее удаления от источника. При этом, для сравнения, используются различные методы пространственной обработки сигнала: метод ФАР и оптимальные алгоритмы (линейный и квадратичный). Обсуждается влияние фона внутренних волн на коэффициент усиления антенной решетки в зависимости от акустических параметров донного грунта. Анализируются также результаты численного моделирования коэффициента усиления вертикальной антенны при совместном влиянии фона внутренних волн и ветрового волнения.

Об авторах

М. А. Раевский

Институт прикладной физики РАН

Нижний Новгород, Россия,

В. Г. Бурдуковская

Институт прикладной физики РАН

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

Список литературы

  1. Buckingham M.J. Array gain of a broadside vertical line array in shallow water // J. Acoust. Soc. Am. 1979. V. 65. N 1. P. 148–161.
  2. Clay C.S. Comments on “Array gain of a broad side vertical array in shallow water” // J. Acoust. Soc. Am. 1979. V. 66. N 5. P. 1548–1551.
  3. HamsonR.M. The theoretical gain limitations of a passive vertical line array in shallow water // J. Acoust. Soc. Am. 1980. V. 68. N 1. P. 156–164.
  4. Елисеевнин В.А. О работе горизонтальной линейной антенны в мелком море // Акуст. журн. 1983. Т. 29. № 1. С. 44–49.
  5. Елисеевнин В.А. Усредненный отклик горизонтальной линейной антенны в мелком море // Акуст. журн. 2004. Т. 50. № 2. С. 193–197.
  6. Городецкая Е.Ю., Малеханов А.И., Сазонтов А.Г., Фарфель В.А. Влияние эффектов дальнего распространения звука в случайно-неоднородном океане на потери усиления горизонтальной антенной решетки // Акуст. журн. 1996. Т. 42. № 5. С. 615–622.
  7. 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. N 2. P. 831–837.
  8. 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. Computational Acoustics. 2006. V. 14. N 2. P. 265–298.
  9. 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. Т. 65. № 5. С. 608–618.
  10. Раевский М.А., Бурдуковская В.Г. Влияние межмодовых корреляций на эффективность пространственной обработки акустических сигналов в океаническом волноводе со взволнованной поверхностью // Акуст. журн. 2022. Т. 68. № 6. С. 625–637.
  11. Раевский М.А., Бурдуковская В.Г. Пространственная обработка акустических сигналов в океанических волноводах на фоне шумов ветрового происхождения // Акуст. журн. 2023. Т. 69. № 1. С. 73–83.
  12. 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.
  13. Раевский М.А., Бурдуковская В.Г. Модели распространения акустических сигналов и шумов в океанических волноводах с взволнованной поверхностью и эффективность пространственной обработки // Изв. ВУЗов. Радиофизика. 2023. Т. 66. № 12. С. 1068–1093.
  14. Малеханов А.И., Смирнов А.В. Квазиоптимальные методы пространственной обработки частично когерентных сигналов в многомодовых волноводах // Изв. ВУЗов. Радиофизика. 2024. Т. 67. № 10. С. 847–872.
  15. Вдовичева Н.К., Городецкая Е.Ю., Малеханов А.И., Сазонтов А.Г. Коэффициент усиления вертикальной антенны в случайно-неоднородном океаническом волноводе // Акуст. журн. 1997. Т. 43. № 6. С. 769–776.
  16. Labutina M.S., Malekhanov A.I. and Smirnov A.V. Estimation of efficiency of vertical antenna arrays in underwater sound channels // Phys. Wave Phenom. 2016. V. 24. N 2. P. 161–167.
  17. Smirnov A.V., Malekhanov A.I. and Labutina M.S. Vertical array gain in a randomly inhomogeneous underwater sound channels: Effect of the array arrangement // POMA. 2021. V. 44.
  18. Раевский М.А., Бурдуковская В.Г. Моделирование коэффициента усиления вертикальной антенны в мелководном волноводе со взволнованной поверхностью // Акуст. журн. 2024. Т. 70. № 2. С. 232–243.
  19. Раевский М.А., Бурдуковская В.Г. Совместное влияние ветрового волнения и внутренних волн на когерентность низкочастотных акустических сигналов и эффективность их пространственной обработки в мелком море // Акуст. журн. 2024. Т. 70. № 4. С. 592–607.
  20. 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.
  21. Горская Н.С., Раевский М.А. О многократном рассеянии низкочастотных акустических волн на поверхностном волнении // Акуст. журн. 1986. Т. 32. № 2. С. 165–171.
  22. Вировлянский А.Л., Костерин А.Г. Метод плавных возмущений для описания полей в многомодовых волноводах // Акуст. журн. 1987. Т. 33. № 4. С. 599–605.
  23. Давидан И.Н., Лопатухин Л.И., Рожков В.А. Ветровое волнение в Мировом океане. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 256 с.
  24. Распространение звука во флуктуирующем океане. Под ред. Флатте С. / Пер. с англ. М.: Мир, 1982. 336 с.
  25. Yang T.C., Yoo K. Internal wave spectrum in shallow water; measurement and comparison with the Garrett-Munk model // IEEE J. Oceanic Engineering. 1999. V. 24. № 3. P. 333.
  26. 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. N 2. P. 1733.
  27. Урик Р.Дж. Основы гидроакустики. Л.: Судостроение, 1978. 445 с.
  28. 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. N 2. P. 737–747.
  29. Кацнельсон Б.Г., Петников В.Г. Акустика мелкого моря. М.: Наука, 1997. 193 с.
  30. Малеханов А.И., Смирнов А.В. Влияние априорной неопределенности модели звукового канала мелкого моря на коэффициент усиления вертикальной антенной решетки // Акуст. журн. 2023. Т. 69. № 5. С. 542–558.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).