1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Акустический журнал
  4. T. 69, № 5, 2023

Акустический журнал, 2023, T. 69, № 5, стр. 584-594

Влияние случайных внутренних волн на характеристики горизонтальной антенны в мелком море

М. А. Раевский a, В. Г. Бурдуковская a, *

a Институт прикладной физики РАН, БОКС-120
603950 Нижний Новгород, ул. Ульянова, 46, Россия

* E-mail: bvg@appl.sci-nnov.ru

Поступила в редакцию 11.11.2022
После доработки 08.12.2022
Принята к публикации 22.12.2022

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.

Ключевые слова: акустический волновод, внутренние волны, мелкое море, декорреляция поля, антенная решетка, алгоритмы обработки

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 материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Акустический журнал

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал