CC BY
45
Секция методов и средств экологического мониторинга водных районов
..............— ----------- — _ 7 |
1 5 1 х...................... ++ ...+........................... о! I
"X............................!.................. О
-...................- « О
3 хх : I
1-10"® ичо"' мча"" 1.8*10 ^ К1
Рис. 2
Таблица 2
№ группы Рпов г ^пов ^ПОВ Роб Соб СТоб
1 1500 1900 0 1500 1900 0
2 1500 1900 0 1800 2100 0
3 1500 1900 0 1500 1900 0,01
4 1500 1900 0 1500 1900 0,05
5 1500 1900 0,01 1800 2100 0,01
6 1500 1900 0,01 1800 2100 0,05
7 1500 1900 0,05 1300 1700 0,01
Полученные зависимости указывают на значимое группирование точек с постоянными параметрами в ограниченной области. При этом данные области устойчиво локализованы, что позволяет говорить о возможной чувствительности параметров (К1 - К2) как к вариациям параметров неровностей поверхности объекта, находящегося в зоне облучения, так и к параметрам отражающих свойств объекта, таким, как плотность и скорость звука.
МЕТОД ПОВЫШЕНИЯ НАПРАВЛЕННЫХ СВОЙСТВ АКУСТИЧЕСКИХ АНТЕНН
С. А. Борисов, А. В. Бросалин
Таганрогский государственный радиотехнический университет
Решение современных научно-технических и инженерных задач требует от современных локационных систем достижения высокой разрешающей способности в определении как пространственных, так и физико-химических характеристик объектов. В свою очередь это приводит к появлению новых алгоритмов обработки сигналов и выработке оригинальных конструкций приемоизлучающих акустических систем.
Известия ТРТУ
Экология 2002 - море и человек
Традиционно используемый в пеленгации амплитудный метод дает максимальную ошибку при определении направления на объект [1], равную половине ширины характеристики направленности на уровне 0,5 по мощности (0,707 по напряжению). Полагая ошибки распределенными по нормальному закону, среднюю квадра-тическую ошибку можно считать в три раза меньше максимальной. Поскольку ширина характеристики направленности для практически используемых соотношений рабочих частот и размеров антенн достаточна велика, достижение высоких точностей пеленгования при реализации этого метода затруднительно. Другим недостатком метода является сложность построения схем автоматического сопровождения целей.
Существенно повышается точность пеленгования при использовании схемы Гванеллы [2], фазового и корреляционного методов. Однако существующие недостатки этих методов такие, как ограниченное время реализации, абсолютная идентичность амплитудных и частотных характеристик используемых каналов, узкополос-ность (широкополосность) принимаемых сигналов и т. д., требует поиска новых методов и средств пеленгования.
В настоящей работе предлагается использование кепстральной обработки сигналов как средства достижения высокой угловой разрешающей способности систем. Для этого предлагается использовать схему, представленную на рис. 1.
Приемники П1 и П2 расположены на расстоянии (3 друг от друга в горизонтальной плоскости. Звуковые волны падают на плоскость расположения приемников под углом а. Разность хода лучей до приемников П1 и П2 составляет ст=с1С08(а). В силу разности хода звуковых лучей до соответствующих приемников будет существовать разность времен приема сигналов Д1 Производя совместную кепстральную обработку принимаемых сигналов приемниками П1 и П2, можно определить разницу времен приема сигналов А1.
Направление приема звуковых волн определяется как
а = агсэт —
а
В работах [3,4] показано, что устойчивое определение кепстрального пика возможно при наложении сигналов до 90 % от их длительности. При использовании сигналов с длительностью 0,25 мс, перекрытием 90 % расстояние между приемными антеннами должно быть не менее
й = т -0,1- с = 0,25-10"3 0,1-1500 = 0,0375 м,
где с= 1500м/с - скорость звука в воде.
При определении базы антенны участвует постоянный множитель 0,1. Он определяет перекрытие во времени принимаемых сигналов приемниками П1 и П2. В данном случае перекрытие составляет 90 % от длительности. Это максимальное наложение, при котором устойчиво определяется кепстральный пик. Допустимо использование множителей в пределах ОД - 0,5 (10 - 50%).
При увеличении длительности используемых зондирующих сигналов соответственно увеличивается расстояние между приемными антеннами. Как видно, расстояние между антеннами небольшое.
Рис. 1. Геометрия кепстрального гшиемника
Секция методов и средств экологического мониторинга водных районов
Рассмотренный пример показывает, что кепстральная обработка сигналов позволяет получать высокое разрушение при ограниченных апертурах приемных антенн. При корреляционном методе пеленгования база приемной антенны будет значительно больше.
ЛИТЕРАТУРА
1. Митько В. Б., Евтютов А. П., Гущин С. Е. Гидроакустические средства связи и наблюдения- Л.: Судостроение, 1982.
2. Зуфрин А. М. Адаптивные методы измерения текущих координат источников сигналов // Труды 3-й школы-семинара по гидроакустике, 1972.
3. Бросалин А. В., Борисов С. А. Применение кепстрального анализа для разрешения эхо-сигналов // Сб. тезисов докл. III ВНК студентов и аспирантов " Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления".Таганрог, 1996.
4. Бросалин А. В. Исследование параметрических антенн при наличии границ раздела и методы повышения разрешающей способности параметрических профи-лографов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Таганрог. ТРТУ, 1998.
ПРИМЕНЕНИЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЗАИЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА НА МЕЛКОВОДЬЕ
А. Г. Ишутко, Т. Н. Куценко, С. П. Тарасов
Таганрогский государственный радиотехнический университет
Решение задач экологического мониторинга морского дна мелководных районов с целью поиска объектов техногенного происхождения, представляющих потенциальную опасность при повреждении или разрушении, а также контроля за их состоянием для предотвращения загрязнения окружающей среды, является одной из главных составляющих системы экозащиты Земли.
Одними из наиболее эффективных методов подводного поиска считаются гидроакустические методы. Проблема обнаружения лежащих на морском дне и под слоем донного грунта объектов, таких, как нефте- и газопроводы, кабели, контейнеры различного вида с опасными для окружающей среды веществами, оказывается чрезвычайно сложной. Поиск указанных целей с помощью гидроакустических средств всегда сопровождается большим количеством ложных тревог, вызванных отражениями от неровностей и неоднородностей морского дна и придонных слоев, камней и пр. Эхо-сигналы от заиленного объекта, как правило, наблюдаются на фоне сильных отражений от морского дна, которые в ряде случаев полностью маскируют полезный сигнал. Обнаружение объектов в грунте всегда связано с большими потерями акустической энергии за счет затухания звука в донных структурах и отражения от границы раздела вода - грунт. Задача усложняется еще и тем, что помимо значительного уровня помех в виде отражений от дна и донной реверберации, существенный вклад в снижение вероятности правильного обнаружения вносит объемная реверберация в грунте.
В настоящей работе рассматривается возможность обнаружения заиленных объектов с помощью параметрического гидролокатора в различной помеховой обстановке, в том числе учитывается влияние на отношение сигнал/помеха объемной реверберации в грунте.
