Касаткин Б.А., Косарев Г.В. «Результаты применения акустического профилографа для мониторинга морских акваторий с использованием алгоритмов синтезирования и фокусировки» Подводные исследования и робототехника, № 1, с. 33-38 (2014)

Для изучения геологической структуры морского дна и решения ряда инженерных задач используются акустические профилографы, устанавливаемые на буксируемых или автономных носителях. В Институте проблем морских технологий ДВО РАН проводятся экспериментальные исследования с использованием разработанного акустического профилографа высокого разрешения. Обработка первичных данных, полученных профилографом, осуществляется на основе алгоритмов синтезирования и фокусировки. По результатам экспериментов в ряде морских районов производится сравнительный анализ амплитуд эхосигналов для классификационной оценки характеристик различных типов грунта. Применение алгоритмов синтезирования к обработке профилографических данных позволяет существенно повысить разрешающую способность по горизонтальной дальности. Аналогично на основе эффекта фокусировки и выбора оптимальной глубины движения носителя повышается разрешение профилографа по вертикали. Примеры практического применения профилографа подтверждают эффективность разработанных алгоритмов.

Щуров В.А., Ляшков А.С., Щеглов С.Г., Ткаченко Е.С., Иванова Г.Ф., Черкасов А.В. «Локальная структура интерференционного поля мелкого моря» Подводные исследования и робототехника, № 1, с. 58-67 (2014)

Статистическому анализу фазовых и векторных энергетических характеристик акустического интерференционного поля мелкого моря посвящена данная работа. Математическая обработка векторного акустического поля основывается на преобразованиях Фурье и Гильберта и основных векторных уравнениях акустического поля. Методика эксперимента основана на векторно-фазовых измерениях. Эксперимент проведен в Японском море в 2013 г. Приемная 16 канальная комбинированная система находилась на глубине 15 м, при глубине места ∼30 м, диапазон исследуемых частот – 108±2 Гц. Результатом эксперимента являются следующие функции времени: разностно-фазовые характеристики четырех компонент поля, х-, у-, z-компоненты функции когерентности, нормированные компоненты ротора интенсивности, огибающие акустического давления. Статистическая обработка экспериментальных данных основана на анализе распределений плотности вероятности разности фаз компонент векторного поля и нормированных ортогональных компонент ротора вектора интенсивности. Статистический анализ экспериментальных данных показал: движение энергии в горизонтальной и вертикальной плоскостях волновода мелкого моря существенно различно; горизонтальная компонента вектора интенсивности испытывает длиннопериодные и локальные флуктуации, приводящие к случайному изменению направления движения энергии на противоположное; в вертикальной плоскости движение энергии происходит по почти-детерминированному периодическому процессу в направлении «поверхность–дно»; плотность вихревых локальных структур на 50 и 150 секундных реализациях составляет не менее 0,8; интерференционное поле статистически однородно. Полученные результаты являются оригинальными и могут быть полезны при построении реальной акустической модели мелкого моря.

Войтенко Е.А., Моргунов Ю.Н. «Исследование особенностей приема гидроакустических сигналов вблизи дна и в грунте на шельфе Японского моря» Подводные исследования и робототехника, № 1, с. 73-78 (2014)

В томографических методах мониторинга температурных полей в морской среде используются акустические средства. Эффективным и безопасным способом размещения приемных устройств на акватории с сильным течением и интенсивным рыболовством может быть заглубление их до дна или в грунт. При этом лучевая структура акустического поля на трассе между корреспондирующими точками формируется таким образом, что появляется возможность выделить, идентифицировать и измерить времена распространения импульсов в отдельных слоях диагностируемого волновода. По измеренным данным рассчитываются скорость распространения звука в соответствующих слоях и температура среды, связанные между собой известными выражениями. Методика позволяет проводить анализ импульсных характеристик с использованием псевдослучайных сигналов типа М-последовательностей и взаимной корреляционной обработки излученных и принятых сигналов. Идентичность импульсных характеристик, полученных экспериментально при размещении гидрофонов вблизи дна (0.4 м) и в грунте (0.4 м), указывают на возможность решения задач акустической термометрии и звукоподводной связи при скрытной постановке приемных систем в грунте. Данная методика и технические средства разработаны в Тихоокеанском океанологическом институте им. В.И. Ильичева (ТОИ ДВО РАН). Результаты натурных экспериментов и численного моделирования демонстрируют перспективность их применения для мониторинга динамики и структуры вод в шельфовых зонах.