Балакин Р.А., Вилков Г.И. «Идентификация материалов подводных объектов методами гидроакустического зондирования» Фундаментальная и прикладная гидрофизика, 12, № 2, с. 3-11 (2019)

Рассмотрены физические механизмы формирования информативных признаков отраженного от объекта акустического эхосигнала, обусловленного упругими свойствами материала объекта. Показано, что под воздействием зондирующего гидроакустического сигнала в облучаемом объекте возникают вынужденные и собственные механические колебания различных видов, в том числе на частотах, не связанных с частотой облучения. Эти колебания имеют достаточную амплитуду и вызывают вторичное индуцированное звуковое излучение, которое складывается с основным отражением, и в результате интерференции возникает суммарный модулированный сигнал, несущий в себе информацию о материале объекта. Основными классификационными признаками, позволяющими идентифицировать материал объекта, являются: волновое сопротивление, скорость поверхностной звуковой волны, частоты собственных резонансных колебаний и декремент их затухания. Описаны результаты проведенных лабораторных экспериментов по распознаванию материала объекта методом гидроакустической эхолокации. Определены направления и задачи дальнейших исследований. Для усиления информативных признаков отраженных эхосигналов, особенно для идентификации малогабаритных объектов, требуется оптимизировать характеристики приемо-излучающей аппаратуры в определенном направлении, в том числе характеристики приемо-излучающих антенн. Кроме того, должны быть оптимизированы параметры зондирующих сигналов и алгоритмы обработки отраженных сигналов.

Консон А.Д., Волкова А.А. «Обнаружение амплитудной модуляции подводного шумоизлучения морских судов при качке на фоне сверхнизкочастотных флуктуаций» Фундаментальная и прикладная гидрофизика, 12, № 2, с. 12-19 (2019)

Проведен анализ влияния сверхнизкочастотных (с частотой ниже 0.05 Гц) флуктуаций подводного шумоизлучения морских судов на возможность выделения амплитудной модуляции сигнала, существующей в диапазоне частот качки морских судов на взволнованной поверхности (от 0.03 до 0.5 Гц). На основе анализа записей сигналов, полученных в натурных условиях, определены возможные характерные варианты спектров сверхнизкочастотных флуктуаций. Наблюдалось, что сверхнизкочастотные могут проявляться в отдельных диапазонах общей полосы частот несущего сигнала (от 0.5 до 8.0 кГц). Предложены различные гипотезы о природе образования сверхнизкочастотных флуктуаций в зависимости от гидролого-акустических условий. Показано, что сверхнизкочастотные флуктуации могут оказывать негативное влияние на возможность обнаружения амплитудной модуляции. Рассмотрены возможные схемы выделения амплитудной модуляции сигнала в диапазоне частот качки на фоне сверхнизкочастотных флуктуаций. Предложен способ компенсации влияния сверхнизкочастотных флуктуаций для типового устройства обнаружения амплитудной модуляции, обусловленной качкой. Предложенный способ реализован программным образом в составе типового устройства. Показана работоспособность способа на натурных записях шумовых сигналов морских судов.

Шейнман Е.Л. «Распознавание объектов и определение дистанции по эталонам базы данных спектров сигналов» Фундаментальная и прикладная гидрофизика, 12, № 2, с. 20-26 (2019)

Рассматривается совместное распознавание объекта и определение дистанции методом сравнения спектральной плотности давления шумового сигнала, наблюдаемого на определенной дистанции объекта, с эталонными спектральными плотностями давления шумовых сигналов объектов, хранящимися в базе данных. Решение задачи основано на минимизации меры близости между обнаруженным сигналом и эталонными, хранящимися в базе данных спектров сигналов. В статье проведен анализ основных известных методов оценки дистанции в режиме шумопеленгования и проведен сравнительный анализ различных мер близости для решения задач распознавания и оценки дистанции обнаруженного морского объекта. Рассматривались наиболее характерные меры, отражающие специфику различных видов расстояний: подобности и расстояния для числовых данных (Ружечки, Брея–Кёртиса, Канберры, Кульчинского), аналоги Евклидова расстояния (Евклидова метрика, метрика Манхэттена, расстояние размера Пенроуза, расстояние формы Пенроуза, Лоренцевское расстояние, расстояние Хеллинджера, расстояние Минковского, расстояние Махаланобиса или статистическое расстояние), корреляционные подобности и расстояния (корреляция Пирсона, подобность Орчини, нормированное скалярное произведение). Показана низкая эффективность корреляционных и ковариационных мер близости и целесообразность использования для решения рассматриваемой задачи разностных мер близости - аналогов Евклидова расстояния. Показано, что значения этих мер близости сильно зависят от уровня шумности объекта, что определяет необходимость сравнения измеренного сигнала и эталонных сигналов различных уровней шумности (построения сетки по шумности). Определены перспективные направления дальнейших исследований.