Раевский М.А., Бурдуковская В.Г. «Моделирование коэффициента усиления вертикальной антенны в мелководном волноводе со взволнованной поверхностью» Акустический журнал, 70, № 2, с. 232-243 (2024)

Аналитически и численно исследуется влияние развитого ветрового волнения на коэффициент усиления вертикальной антенны в мелководных океанических волноводах. Предложен алгоритм расчета модельной корреляционной матрицы сигнала на апертуре вертикальной антенной решетки, учитывающий интерференционную структуру акустического поля в звуковом канале. Коэффициент усиления антенны анализируется для трех методов пространственной обработки: стандартного метода ФАР (фазированной антенной решетки), метода оптимальной линейной обработки и метода оптимальной квадратичной обработки. Приведены результаты численного моделирования для гидрологических условий Баренцева моря в зимний период. Основное внимание уделяется зависимости от скорости ветра и характеристик донного грунта значений коэффициента усиления антенной решетки, “сглаженных” на масштабе интерференционной структуры акустического поля в волноводе. Подробно анализируется влияние межмодовых корреляций на результаты моделирования коэффициента усиления при различных способах обработки сигнала. Показано, что игнорирование межмодовых корреляций в случае вертикальной антенны приводит к принципиально ошибочным результатам при оптимальных методах обработки.

Чупин В.А., Долгих Г.И., Долгих С.Г., Пивоваров А.А., Самченко А.Н., Швырев А.Н., Яковенко С.В., Ярощук И.О. «Регистрация и локализация гидроакустического источника береговым измерительным комплексом» Подводные исследования и робототехника, 37, № 1, с. 4-11 (2024)

Актуальной задачей представленного исследования является изучение особенностей трансформации акустических сигналов на границе геосфер в зоне перехода «вода–земля». Энергия сигнала движущегося гидроакустического источника излучения преобразуется в прибрежной зоне в сейсмоакустические колебания, регистрируемые береговым двухкоординатным лазерным деформографом. Пространственное положение измерительных компонент лазерного деформографа позволяет локализовать перемещение объекта в близлежащей акватории на основании исследования вариаций амплитуды регистрируемого сигнала. Описывается методика проведения эксперимента, основанная на движении излучателя с постоянными скоростью и удалением от береговой измерительной системы. В результате проведенного эксперимента получена устойчивая регистрация сейсмоакустического сигнала на всей траектории движения излучателя с уменьшением амплитуды принимаемого сигнала при его нахождении под углом, близким к 45 градусам, по отношению к компонентам лазерного деформографа. По данным анализа вариаций амплитуды зарегистрированного сигнала на разнонаправленных компонентах лазерного деформографа получены результаты пеленгации источника низкочастотного гидроакустического излучения, при этом ошибка определения направления на гидроакустический источник составила от 0.2 до 10,5%.

Волгин П.Н., Ковалевский Н.Г. «Использование математического аппарата марковских случайных процессов для моделирования систем мониторинга морской обстановки» Гидроакустика, № 58, с. https://www.oceanpribor.ru/docs/sbGA58.pdf (2024)

Эффективное решение широкого комплекса задач по реализации процесса непрерывного мониторинга морской обстановки в различных районах Мирового океана требует постоянного совершенствования и развития системы мониторинга морской обстановки. В статье рассматривается возможность использования математического аппарата марковских случайных процессов для моделирования процесса мониторинга морской обстановки в интересах обоснования вариантов построения, функционирования и совершенствования системы мониторинга морской обстановки. Ключевые слова: система мониторинга, морская обстановка, математический аппарат, марковские случайные процессы

Черницына А.А., Яновер Б.И. «Алгоритм уточнения оценки радиальной составляющей скорости цели в многоканальном доплеровском гидролокаторе» Гидроакустика, № 58, с. https://www.oceanpribor.ru/docs/sbGA58.pdf (2024)

Показана возможность повышения точности оценки радиальной составляющей скорости цели в многоканальном доплеровском гидролокаторе. Выполнен синтез алгоритма уточнения оценки. Приведены близкие к потенциальным точностные характеристики оценки, полученные путем статистического моделирования при цифровой реализации алгоритма. Ключевые слова: гидролокатор, отношение правдоподобия, оценка параметров

Павин А.М., Щербатюк А.Ф. «О поиске источников шума группой взаимодействующих АНПА с применением генетического алгоритма» Подводные исследования и робототехника, 37, № 1, с. 26-37 (2024)

В задачах, связанных с поисковыми и наблюдательными миссиями, все чаще применяются морские беспилотные комплексы. Охрана акваторий, обследовательские и инспекционные операции, отслеживание морских животных – примеры подобных миссий. При использовании группы взаимодействующих морских беспилотников большая часть таких задач может быть решена более эффективно по сравнению с одиночными аппаратами. В статье рассмотрена задача пассивного обнаружения и локализации посторонних объектов в заданной акватории с указанным размером контролируемой области посредством использования группы автономных необитаемых подводных аппаратов (АНПА). Предполагается, что на борту АНПА установлены антенны скалярно-векторных приемников для обнаружения и определения направления на источник шума. Рассмотрены некоторые способы организации групповой работы таких АНПА. Исследован централизованный вариант, когда собранная текущая информация от всех АНПА передается в один АНПА-лидер, который на основе обработки полученной информации формирует план работы группы, включающий параметры движения всех АНПА, для обнаружения и определения местоположения источников шума. Рассмотрен подход на основе использования генетического алгоритма, исследованы несколько вариантов его реализации. Приведены результаты модельных экспериментов, которые демонстрируют работоспособность предложенных алгоритмов.

Богомолов В.В. «Позиционирование автономного необитаемого подводного аппарата с одновременной обработкой текущих и сохраненных измерений дальностей от менее чем трех гидроакустических маяков» Подводные исследования и робототехника, 37, № 1, с. 58-67 (2024)

Разработан рекуррентный алгоритм определения координат автономного необитаемого подводного аппарата с использованием разномоментных измерений дальностей до гидроакустических маяков, лага и курсоуказателя при неизвестных априорных координатах подводного аппарата. Число одновременно используемых маяков может быть произвольным, но есть по крайней мере один момент, в который измерения поступают от не менее чем трех маяков. В этот момент для получения начальной точки линеаризации измерений используется приближенный аналитический способ. Предполагается, что в предшествующие моменты измерения сохранены для последующей обработки. В алгоритме используются два фильтра, параллельно обрабатывающие сохраненные и текущие измерения. Результаты двух фильтров комплексируются с применением так называемых фиктивных измерений. Представлены результаты моделирования и обработки натурных данных, подтверждающие эффективность разработанного алгоритма.

Кузькин В.М., Матвиенко Ю.В., Пересёлков С.А., Рыбянец П.В. «О возможности оценки предельной дальности обнаружения подводных глайдеров» Подводные исследования и робототехника, 37, № 1, с. 68-75 (2024)

Изложена методика голографической обработки шумового сигнала подводного источника, позволяющая оценить его предельную дальность обнаружения. Представлен алгоритм определения параметров голографической обработки, реализующий предельную дальность обнаружения. Приведены результаты численного эксперимента по определению предельной дальности обнаружения гибридного АНПА в режиме «подводного планера». В качестве приемной системы рассмотрены одиночный приемник и линейная антенна.

Тузова А.А., Кузнецов А.Г., Назаров А.М., Захарьева О.В., Блинков А.П. «Гидроакустический модем СПбГМТУ – сравнение с конкурентами» Морские интеллектуальные технологии, № 1-1, с. 199-208 (2024)

Проведен обзор наиболее популярных гидроакустических модемов, использующихся робототехническими комплексами для передачи полезной информации под водой. Рассмотрены модемы зарубежных производителей (EvoLogics, DSPComm, Teledyne Benthos, Water Linked и др.) и российских производителей (AQUATELE.COM, UC&NL, СПбГМТУ). К каждому представленному в работе модему приведены его основные характеристики: рабочая дальность, полоса используемых частот, скорость передачи данных, потребляемая мощность в режимах приема и излучения и габаритные размеры устройства. На основе одной из важнейших характеристик модемов – рабочей дальности – проведено условное разделение всех рассмотренных устройств на три группы: модемы ближнего радиуса действия (до 1000 м), среднего радиуса действия (от 1000 до 3500 м) и дальнего радиуса действия (от 3500 м). В каждой их трех групп проведен сравнительных анализ модемов по трем характеристикам: скорости передачи данных, потребляемой мощности при излучении и массе устройства. По результатам сравнительного анализа был сделан вывод, что устройства, производимые в СПбГМТУ, сопоставимы по характеристикам с другими популярными моделями различных производителей, охватывают большой диапазон рабочих дальностей и могут составить конкуренцию модемам уже устоявшихся производителей.

Дементьев К.В., Альчаков В.В., Мирянова В.Н. «Навигация автономного подводного аппарата с помощью объединения датчиков методом разнесенного приема при отсутствии угла пеленга» Морские интеллектуальные технологии, № 1-1, с. 241-250 (2024)

Предлагается схема объединения датчиков по методу разнесенного приема для использования расширенного фильтра Калмана в задаче позиционирования подводного аппарата с помощью устройств связи (буев), предоставляющих информацию о местоположении с помощью механизма наклонных дальностей, инерциальных датчиков, доплеровского лага и датчика давления при отсутствии данных об угле пеленга. Описаны методы оценки параметров всех компонентов навигационной системы. Представлены результаты имитационного моделирования с соответствующими метриками качества. Полученные данные позволили сформировать и оценить модель определения положения подводного аппарата, что по-прежнему является актуальной и сложной задачей для исследователей морского дна. Было показано, что объединение датчиков методом разнесенного приема позволяет сократить вектор состояния фильтра, что открывает новые возможности для повышения эффективности и быстродействия систем управления и навигации. Ключевые слова: подводная навигация, инерциальная навигация, оценка состояния, объединение датчиков, нелинейный фильтр.

Колмогоров В.С., Дягилев М.В. «Оценка помехоустойчивости гидроакустического средства на повышенных скоростях хода корабля» Гидроакустика, № 57, с. https://www.oceanpribor.ru/docs/sbGA57.pdf (2024)

Исследован вопрос оценки помехоустойчивости гидроакустической антенны и возможность ее повышения в условиях помех ближнего поля. Показано, что оценка помехоустойчивости гидроакустического средства на повышенной скорости корабля возможна с использованием пространственно-корреляционных функций виброакустической помехи. Экспериментально получены пространственные коэффициенты корреляции по сигналу и по помехе и рассчитана помехоустойчивость на повышенной скорости корабля. Сделан вывод о том, что для увеличения помехоустойчивости гидроакустической антенны необходима оптимизация расстояния между приемными электроакустическими преобразователями на основе анализа пространственно-корреляционных функций при различных скоростях корабля. Ключевые слова: помехоустойчивость, виброакустическая помеха, гидроакустическое средство, пространственно-корреляционная функция

Можарова Н.А. «Технические решения при разработке механических колебательных систем двухчастотных излучающих и приемных антенн высокочастотных многолучевых эхолотов» Гидроакустика, № 57, с. https://www.oceanpribor.ru/docs/sbGA57.pdf (2024)

Рассмотрен вариант построения двухчастотных механических колебательных систем излучающей и приемной антенн высокочастотного многолучевого эхолота. Приведены электроакустические параметры, полученные расчетным путем. Ключевые слова: пьезокерамические элементы, двухчастотные механические колебательные системы, характеристики направленности

Ермолаев В.И., Охрименко С.Н., Потапычев С.Н., Рубанов И.Л. «Управление гидроакустическими средствами при ведении попутного поиска в условиях высокой изменчивости среды» Гидроакустика, № 57, с. https://www.oceanpribor.ru/docs/sbGA57.pdf (2024)

Развиваются существующие методические подходы к практическому использованию океанологических данных при ведении попутного поиска в районах, характеризующихся высокой изменчивостью среды. Приведена схема решения задачи управления гидроакустическими средствами с использованием метода динамического программирования. Приводятся рекомендации по использованию разработанных алгоритмов для обеспечения наиболее благоприятных условий функционирования гидроакустических средств при обеспечении задач поиска подводных объектов. Ключевые слова: гидроакустические средства, модель среды, расчетная сетка, динамическое программирование, поиск, эффективность, оптимизация

Попова О.С., Максимов В.В. «Результаты исследования пространственной характеристики системы пассивной гидролокации с разнесенными антеннами» Гидроакустика, № 57, с. https://www.oceanpribor.ru/docs/sbGA57.pdf (2024)

Рассматривается пространственная характеристика (ПХ) системы пассивной гидролокации. Предложена приближенная формула расчета ПХ, показано, что она является функцией величины, обратной дистанции до объекта локации. Представление ПХ в нелинейной шкале обеспечивает симметричность формы сигнальной отметки по пространственной координате и ее независимость от дистанции до лоцируемого объекта. Приведены расчеты ПХ традиционной и адаптивной систем пассивной гидролокации в различных помехосигнальных ситуациях. Ключевые слова: пассивная гидролокация, разнесенные антенны, оптимальные методы обнаружения

Гриненков А.В., Машошин А.И. «Оценка точности определения дистанции до подводного источника шума на предельной дистанции его обнаружения» Гидроакустика, № 57, с. https://www.oceanpribor.ru/docs/sbGA57.pdf (2024)

Обосновывается точность определения дистанции до подводного источника шума на предельной дистанции его обнаружения с использованием алгоритма, основанного на совместном использовании энергетического и спектрального методов. Для решения задачи синтезирован алгоритм, позволяющий получить максимально правдоподобную оценку дистанции до объекта с использованием рассчитанной передаточной характеристики гидроакустического канала распространения шума объекта и распределений вероятностей шумности объекта конкретного класса и ошибки вычисления передаточной характеристики гидроакустического канала. Ключевые слова: гидроакустика, режим шумопеленгования, определение дистанции до источника шумоизлучения

Щетинина М.Г. «Применение программного моделирования составных частей гидроакустических комплексов для разработки и модернизации алгоритмов их технического диагностирования» Гидроакустика, № 57, с. https://www.oceanpribor.ru/docs/sbGA57.pdf (2024)

Рассматривается задача модернизации системы диагностирования составных частей серийных гидроакустических комплексов в условиях недостатка данных о внесенных изменениях. Предложен подход к решению задачи с помощью программного моделирования, показаны результаты такого подхода и предложен метод проектирования алгоритмов диагностирования для вновь разрабатываемых изделий. Ключевые слова: гидроакустический комплекс, система технического диагностирования, программное моделирование, модель, модернизация алгоритмов контроля

Малый В.В., Максимов М.С. «Моделирование рабочих зон заданной точности определения места цели пеленгационным методом для гидроакустических средств с линейными протяженными антеннами» Гидроакустика, № 57, с. https://www.oceanpribor.ru/docs/sbGA57.pdf (2024)

Рассмотрены особенности результатов оценки места цели пеленгационным методом применительно к позиционным гидроакустическим средствам с линейными протяженными антеннами. Исследовано изменение зон равной ошибки места цели в зависимости от различных вариантов взаимной ориентации линейных протяженных антенн двух соседних гидроакустических средств, приведены результаты расчетов. Ключевые слова: определение места цели, ошибка места цели, пеленгационный метод, линейные протяженные антенны, позиционные гидроакустические системы, ошибка места заданной вероятности, контуры заданной точности определения места цели, рабочие зоны

Жуков В.Б. «Синтез направленности дискретной антенны методом подбора координат ее элементов» Гидроакустика, № 58, с. https://www.oceanpribor.ru/docs/sbGA58.pdf (2024)

Рассмотрены две задачи синтеза характеристики направленности эквидистантной антенной решетки: фазового синтеза и преобразования эквидистантной решетки в неэквидистантную. Использован метод наилучшей среднеквадратичной аппроксимации заданной характеристики направленности. Ключевые слова: антенная решетка, характеристика направленности, синтез антенны

Львов К.П. «Измерения эхолотом научно-исследовательского судна «Витязь» максимальных глубин желобов Марианского и Тонга» Гидроакустика, № 58, с. https://www.oceanpribor.ru/docs/sbGA58.pdf (2024)

Рассмотрены и скорректированы результаты измерений однолучевым эхолотом максимальных глубин желобов Марианского и Тонга. Измерения были проведены научно-исследовательским судном (НИС) «Витязь» 18–21 августа 1957 г. и 25–29 декабря 1957 г. во время 25-го и 26-го рейсов Материалы по измерениям заимствованы из литературы, а более подробные сведения – из рейсовых отчетов. Ключевые слова: эхолот, Марианский, Тонга, желоб, НИС «Витязь»

Дидятев Д.В., Калугина М.С., Петров Ю.В., Прошнов М.И., Хороших А.С. «Исследование метода «мнимой базы» при определении координат источников акустических сигналов» Гидроакустика, № 58, с. https://www.oceanpribor.ru/docs/sbGA58.pdf (2024)

Статья посвящена повышению оперативности и точности оценивания местоположения источников акустических сигналов подводных и надводных объектов в водной среде и на границах ее раздела путем разработки и исследования новых алгоритмов обработки информации в гидроакустических системах (ГАС). Исследуется метод «мнимой базы», суть которого заключается в использовании при решении триангуляционной задачи не только измерений пеленгов на источники акустических сигналов (ИАС), но и их экстраполированных на некоторый интервал времени значений. Показано, что при использовании линейной модели есть ограничения как на время измерения пеленгов на ИАС, так и на время экстраполяции. Это обусловлено увеличением среднеквадратической ошибки оценивания дальности до ИАС из-за ограничения количества членов разложения в ряд нелинейной зависимости изменения пеленгов на ИАС от времени. Она, в свою очередь, зависит от величины изменения пеленгов на ИАС (зависит от дальности до ИАС и скорости движения носителя ГАС) и начального пеленга на ИАС (зависит от курса движения носителя ГАС). Экстраполяция на большие интервалы времени возможна только при больших расстояниях до ИАС и относительно небольшой скорости движения носителя ГАС. Ключевые слова: пассивная гидролокация, источник акустических сигналов, шумопеленгование, гидроакустическая станция, определение местоположения, триангуляция, мнимая база

Горлин А.В., Кощеева М.А., Смирнов А.О., Степанова Е.Е. «Подавление помех контуром фазовой автоподстройки частоты в системах синхронизации аналого-цифровых преобразователей» Гидроакустика, № 58, с. https://www.oceanpribor.ru/docs/sbGA58.pdf (2024)

Излагается методика расчета параметров элементов контура фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), обеспечивающих его устойчивость, и сравниваются результаты подавления фазового шума (джиттера) на основе линейной и нелинейной модели. Показано, что в нелинейной модели контура ФАПЧ проявляется эффект переноса спектра высокочастотной помехи в область низких частот. Предлагается методика оперативного расчета подавления низкочастотного и высокочастотного джиттера сигналов синхронизации контуром ФАПЧ. Ключевые слова: аналого-цифровое преобразование, контур ФАПЧ, перенос спектра, джиттер

Демьянюк Д.Н., Малевинский Д.Д., Мартынов К.Г., Щекотихин Н.И. «О конструкции демпфера приборного морского геофизического комплекса с геленаполненной сейсмокосой» Гидроакустика, № 58, с. https://www.oceanpribor.ru/docs/sbGA58.pdf (2024)

Рассматриваются конструктивные особенности демпфера приборного геленаполненной сейсмокосы, такие как архитектура грузонесущей системы, прокладка линии коммуникации, балансировка плавучести, заполнение демпфера, а также результаты статических испытаний на этапе макетирования. Представлена конструкция демпфера, которая в значительной степени снижает вибрационные шумы, что приводит к повышению качества сейсмической информации. Ключевые слова: сейсмическая коса, демпфер приборный, геологоразведка

Сухарев А.В., Рылов И.Ю. «Перспективная модернизация пульта оператора» Гидроакустика, № 58, с. https://www.oceanpribor.ru/docs/sbGA58.pdf (2024)

В целях актуализации внешнего вида корпусов современных приборов важно уделять внимание не только таким параметрам, как технологичность, унификация, типизация, но и эстетическим и эргономическим особенностям корпусов. Исследование затрагивает как вопросы использования в дизайн-проектировании проработанных и испытанных конструкторских решений, снижающих трудоемкость, материалоемкость и себестоимость модифицированного корпуса пульта оператора, так и вопрос привлечения перспективных технологий с целью формирования проектных предложений перспективной направленности. В статье рассмотрены вопросы модернизации пульта оператора на примере серийного изделия АО «Концерн «Океанприбор». Ключевые слова: дизайн, эстетика, эргономика, пультовой прибор

Малый В.В., Корольков А.А., Ибрахим А. «Модели расчета ожидаемых зон наблюдения гидроакустических средств в условиях гидроакустического противодействия» Гидроакустика, № 58, с. https://www.oceanpribor.ru/docs/sbGA58.pdf (2024)

Рассмотрены математические и графические модели изменения ожидаемых зон наблюдения активных и пассивных гидроакустических средств освещения подводной обстановки в условиях гидроакустического противодействия: применения средств гидроакустического подавления (приборов помех) с учетом влияния гидролого-акустических условий. Приведены примеры расчетов и визуализации ожидаемых зон наблюдения для режимов гидролокации и шумопеленгования. Ключевые слова: гидроакустические средства, зоны наблюдения, гидроакустическое противодействие, средства гидроакустического подавления, приборы помех, гидролого-акустические условия, неоднородная морская среда

Ясников А.И., Димидов В.Е., Селезнев И.А. «Применение военно-морскими силами стран НАТО подводных глайдеров, оснащенных буксируемыми антеннами, в целях противолодочной обороны – обзор по материалам иностранной печати» Гидроакустика, № 58, с. https://www.oceanpribor.ru/docs/sbGA58.pdf (2024)

В странах НАТО наблюдается ярко выраженная тенденция к переходу на использование автономных беспилотных средств в качестве одного из основных средств ведения боевых действий, в том числе для обеспечения противолодочной обороны. Подводные глайдеры в новой, современной концепции обеспечения противолодочной обороны рассматриваются странами НАТО в качестве перспективного средства обнаружения подводных лодок. Подводные глайдеры для обнаружения подводных лодок оснащаются гибкими протяженными буксируемыми антеннами и датчиками гидрофизических полей. Статья содержит краткий обзор публикаций иностранной печати об испытаниях буксируемых антенн для подводных глайдеров. Рассматриваются возможные направления совершенствования подводных глайдеров, оснащенных буксируемыми антеннами, и перспективы их использования для развития системы противолодочной обороны стран НАТО. Ключевые слова: противолодочная оборона, подводная лодка, подводный объект, Военно-морские силы НАТО, автономные необитаемые подводные аппараты, гибкая протяженная буксируемая антенна, подводный глайдер, гидрофон, акустическая помеха, глайдер типа Slocum

Глебова Г.М., Жбанков Г.А., Кузнецов Г.Н. «Оценка координат подвижных морских роботов с использованием векторно-скалярных антенн, стационарно установленных в глубоком море» Акустический журнал, 70, № 2, с. 206-216 (2024)

Выполнена экспериментальная проверка возможности оценки координат подвижного малошумного робота с использованием разнесенных в пространстве малогабаритных векторно-скалярных антенн, широкополосного излучателя, размещенного на борту робота, и удаленного полигармонического стационарно установленного излучателя – “маяка”, который применяется для устранения смещений пеленгов, вызванных вращением приемных антенн под действием подводных течений. Показано, что применение установленных в волноводе технических средств позволяет решить задачу триангуляции и определить горизонтальные координаты робота, а учет лучевой структуры обеспечивает оценку глубины.

Лободин И.Е., Машошин А.И. «Определение дистанции до подводного источника в условиях дальних зон акустической освещенности» Акустический журнал, 70, № 2, с. 217-224 (2024)

Обоснован алгоритм определения дистанции до шумящих источников в пассивном режиме работы шумопеленгаторной станции в условиях дальних зон акустической освещенности (ДЗАО), которые наблюдаются в большинстве глубоководных районов Мирового океана. Алгоритм базируется на известной закономерности формирования в условиях ДЗАО лучевой структуры акустического поля сигнала источника на входе приемной антенны. Эта закономерность состоит в том, что при вхождении источника в ДЗАО путем пересечения ее ближней границы максимум энергии его сигнала приходит на антенну по лучам с отрицательными углами скольжения, а при вхождении источника в ДЗАО путем пересечения ее дальней границы – по лучам с положительными углами скольжения. Оценена точность определения дистанции с использованием предложенного алгоритма в случае обнаружения надводного и подводного источника.