Матвиенко Ю.В., Бурдинский И.Н. «Энергетические характеристики гидроакустической навигационной системы большой дальности для автономных подводных аппаратов» Подводные исследования и робототехника, 33, № 3, с. 4-13 (2020)

Гидроакустические навигационные системы большой дальности действия (ГАНС БД) предназначены для высокоточного определения местоположения АНПА, выполняющих длительные миссии при значительных удалениях (до 500 км) от приемопередающих устройств. Создание таких систем связано с выбором структуры сложных сигналов при использовании гидроакустических маяков или излучателей, стационарно размещенных в прибрежной полосе вдали от района нахождения объекта навигации. На основе классического уравнения дальности гидроакустики решается оптимизационная задача, состоящая в определении точностных и энергетических характеристик М-последовательностей различной длины и отношении сигнал/шум в зависимости от уровня излучения сигналов. Путем сравнительного анализа известных методов построения дальномерных навигационных систем большой дальности получены оценки достижимых отношений сигнал/шум при различных вариантах построения схемы обработки для М-последовательностей различной длины. По экспериментальным данным рассчитываются отношения сигнал/шум в точке приема сигналов при различных дальностях и типах сигналов. Показано, что оптимизация энергетических характеристик ГАНС БД, а также трактов приема и обработки сигналов достигается при использовании М–последовательностей средней длины (М=127). Ключевые слова: гидроакустические навигационные системы, подводные аппараты, гидроакустические маяки, псевдослучайные сигналы, М-последовательности, приемо-излучающие устройства.

Пахомов С.А., Шостак С.В. «Компенсация влияния канала распространения звука в гидроакустических системах» Подводные исследования и робототехника, 33, № 3, с. 39-44 (2020)

Состояние гидроакустического канала распространения звука зависит от множества случайных факторов среды. Для учета влияния такого канала на передаваемый сигнал может использоваться метод линейной фильтрации, в рамках которого канал представляется в виде линейной инвариантной системы с аддитивным гауссовским шумом, где связь между сигналами на входе и выходе описывается импульсной характеристикой. Необходимыми условиями эффективности применения данного метода являются выбор входного сигнала и оценка весовых коэффициентов используемой системы, что в работе выполнено на основе теоремы Гаусса–Маркова. При решении задачи получены несмещенные оценки с минимальной дисперсией, в том числе для случая применения в качестве входного сигнала псевдослучайной последовательности. Предложен метод компенсации влияния канала с учетом знания его импульсной характеристики, позволяющий уменьшать уровень шумовой составляющей. Ключевые слова: гидроакустический канал, весовые коэффициенты, дисперсия, несмещенная оценка с минимальной дисперсией, псевдослучайная последовательность, импульсная характеристика.

Щуров В.А., Щеглов С.Г., Буренин А.В., Ткаченко Е.С. «Эффекты распространения подводного низкочастотного звука через материковый барьер» Подводные исследования и робототехника, 33, № 3, с. 45-57 (2020)

Обнаружены и исследованы подводный и донный низкочастотные акустические сигналы (400 Гц) от подводного источника излучения, расположенного относительно приемной системы по другую сторону перешейка мыса Шульца. Приемная система состояла из трехкомпонентного донного геофона и приемной акустической комбинированной системы, расположенной в толще волновода на глубине 9 м. Кратчайшее расстояние между источником и приемником через материковый барьер составляет ∼1000 м. Азимутальный угол прихода сигнала продольных волн совпадает с геометрической линией, соединяющей источник и приемник. Прием поперечной и продольной волн осуществляется по различным ортогональным осям координат геофона. Направление прихода продольной волны в точку измерения близко к горизонтальному. Наличие поперечной волны в донном грунте позволяет предположить, что дно волновода представляет собой твердую жесткую поверхность. Ключевые слова: акустика мелкого моря, векторный приемник, продольные и поперечные волны, рефракция продольных волн, трехкомпонентный геофон

Касаткин Б.А., Касаткин С.Б., Косарев Г.В. «Пространственно-частотная и пространственно-временная структура звукового поля в скалярно-векторном описании» Подводные исследования и робототехника, 33, № 3, с. 58-72 (2020)

Рассматриваются особенности работы гидроакустических комбинированных приемников, образующих вертикально ориентированную антенну, в мелком море в инфразвуковом диапазоне частот. Данное исследование связано с решением проблемы определения координат и параметров движения определенной цели путем активно-пассивной локации и измерения характеристик наблюдаемого при этом поля шумов. Актуальность представляет анализ пространственно-частотной и пространственно-временной структуры звукового поля. Для проведения эксперимента использовался НИС «Юрий Молоков», буксирующий низкочастотный излучатель ЛЧМ-сигналов. Пространственно-частотная структура звукового поля исследуется путем спектрального анализа дискретных составляющих вально-лопастного звукоряда буксирующего судна в диапазоне частот 1–20 Гц. Исследование пространственно-временной структуры поля производится путем корреляционной обработки ЛЧМ сигналов на апертуре вертикально ориентированной антенны в диапазоне частот 30–60 Гц. Результаты спектральной обработки принятых сигналов позволяют получить оценки помехоустойчивости комбинированного приемника, причем повышенная помехоустойчивость реализуется при использовании полного набора из 16 информативных параметров, характеризующих энергетическую структуру звукового поля. Это в итоге позволяет исследовать вертикальную структуру звукового поля и произвести идентификацию формирующих его нормальных волн. Из полученных результатов корреляционной обработки сложных ЛЧМ-сигналов вытекают также оценки пространственно-временной структуры звукового поля и коэффициентов корреляции на апертуре вертикально ориентированной антенны в различных каналах комбинированных приемников. Ключевые слова: комбинированный приемник, помехоустойчивость, инфразвук, спектральная обработка сигналов, взаимно – корреляционная обработка сигналов.

Буренин А.В., Войтенко Е.А., Голов А.А., Лебедев М.С., Моргунов Ю.Н. «Исследование зависимости импульсных характеристик волноводов от параметров излучаемых фазоманипулированных сигналов при дальнем распространении в Японском море» Подводные исследования и робототехника, 33, № 3, с. 73-80 (2020)

Применение фазоманипулированных сигналов на базе последовательностей с исключительными корреляционными свойствами является одним из ключевых методов решения практических задач в подводной навигации, связи и томографии. В статье обсуждаются результаты исследований по распространению и приему широкополосных импульсных сигналов на основе псевдослучайных М-последовательностей. Исследованы особенности формирования импульсных откликов при приеме сигналов с различной частотной полосой и длительностью символов. Сделан практический вывод о необходимости комплексного применения различных по длительности символов навигационных сигналов при решении задач позиционирования автономных подводных аппаратов. Ключевые слова: звукоподводная навигация, скорость звука, автономный подводный аппарат, подводный звуковой канал, сложные фазоманипулированные сигналы.