Влияние случайных внутренних волн на характеристики горизонтальной антенны в мелком море


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Исследуется влияние случайных внутренних волн на коэффициент усиления и диаграмму направленности горизонтальной антенной решетки в мелком море. Предложен алгоритм расчета корреляционной матрицы поля точечного источника на апертуре решетки. Коэффициент усиления антенны анализируется для различных методов пространственной обработки: метод ФАР, метод оптимальной линейной обработки и метод оптимальной квадратичной обработки. Влияние внутренних волн на диаграмму направленности описывается дисперсией углового отклика решетки. Приведены результаты численного моделирования для модельного волновода летнего типа и экспоненциального профиля частоты Брента–Вяйсяля. При этом используется эмпирический спектр внутренних волн, предложенный ранее по результатам эксперимента SWARM95. Анализируются зависимости характеристик антенной решетки от числа ее элементов, ориентации по отношению к источнику, частоты излучения и акустических характеристик дна.

Об авторах

М. А. Раевский

Институт прикладной физики РАН, БОКС-120

Email: bvg@appl.sci-nnov.ru
Россия, 603950, Нижний Новгород, ул. Ульянова, 46

В. Г. Бурдуковская

Институт прикладной физики РАН, БОКС-120

Автор, ответственный за переписку.
Email: bvg@appl.sci-nnov.ru
Россия, 603950, Нижний Новгород, ул. Ульянова, 46

Список литературы

  1. Katsnelson B., Petnikov V., Lynch J. Fundamentals of shallow water acoustics. New York, Dordrecht, Heildelberg. London: Springer, 2012.
  2. Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки: Введение в теорию. Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1986. 448 с.
  3. Baker C.R. Optimum quadratic detection of a random vector in Gaussian noise // IEEE Trans. Commun. VOL.COM-14. 1966. № 6. P. 802–805.
  4. 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.
  5. Малеханов А.И., Таланов В.И. Об оптимальном приеме сигналов в многомодовых волноводах // Акуст. журн. 1990. Т. 36. № 5. С. 891–897.
  6. 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.
  7. 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.
  8. 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. Т. 67. № 6. С. 617–625.
  9. 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.
  10. Распространение звука во флуктуирующем океане. Под ред. Флатте С. Пер. с англ. М.: Мир, 1982. 336 с.
  11. Dossot G.A., Smith K.B., Badiey M., Miller J., Potty G.R. Underwater acoustic energy fluctustions during strong internal wave activity using a three-dimensional parabolic equation model // J. Acoust. Soc. Am. 2019. V. 146. P. 1875.
  12. Katsnelson B., Grigorev V., Badiey M., Lynch J. Temporal sound field fluctuations in the presence of internal solitary waves in shallow water // J. Acoust. Soc. Am. 2009. V. 126. № 1. P. EL41.
  13. Katsnelson B., Grigorev V., Lynch J. Intensity fluctuations of midfrequency sound signals passing through moving nonlinear internal waves // J. Acoust. Soc. Am. 2008. V. 124. № 3. P. EL78.
  14. Wan L., Zhou J.-X., Rogers P.H., Knobles D.P. Spatial coherence measurements from two L-shape arrays in shallow water // Acoust. Phys. 2009. V. 55. № 3. P. 383–392.
  15. Кузькин B.M., Лаврова О.Ю., Пересёлков C.A., Петников В.Г., Сабинин К.Д. Анизотропное поле фоновых внутренних волн на морском шельфе и его влияние на распространение низкочастотного звука // Акуст. журн. 2006. Т. 52. № I. С. 74–86.
  16. 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.
  17. Lynch J., Jin G., Pawlowicz R., Ray D., Plueddemann A.J. Acoustic travel-time perturbations due to shallow-water internal waves and internal tides in the Barents sea polar front: theory and experiment // J. Acoust. Soc. Am. 1996. V. 99. № 2. P. 803.
  18. 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.
  19. Colosi J.A., Duda T.F., Lin Y.T., Lynch J.F., Newhall A.E., Cornuelle B.D. 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.
  20. Вировлянский А.Л., Костерин А.Г. Метод плавных возмущений для описания полей в многомодовых волноводах // Акуст. журн. 1987. Т. 33. № 4. С. 599–605.

Дополнительные файлы


© М.А. Раевский, В.Г. Бурдуковская, 2023