Греков А.Н., Греков Н.А., Сычев Е.Н. «Оценка требований к точности сенсоров океанографических зондов при косвенном определении солености морской воды» Подводные исследования и робототехника, № 2, с. 59-73 (2024)

Вопросы измерений массы растворенных веществ или абсолютной солености в условиях среды на месте (in situ) автоматизированными приборами по-прежнему остаются открытыми. Способы вероятного решения этих вопросов зависят от развития новых технологий в области океанографических измерений. Соленость относится к таким параметрам морской воды, которые прямо измерить in situ пока невозможно. До настоящего времени все известные, существующие или перспективные, способы определения солености являются косвенными. Цель данной работы – найти максимальные коэффициенты чувствительности с целью оценки неопределенности сенсоров входных величин и сравнения различных методов косвенного определения солености. Для решения указанной проблемы в работе используются методы прямых и обратных задач метрологии. В работе эти задачи были решены для четырех принципиально различных методов косвенного (расчетного) определения солености морской воды: 1) метода относительной электропроводности (МОЭ), 2) метода скорости звука (МСЗ), 3) метода плотности (МП) и 4) метода показателя преломления (МПП). В зависимости от условий среды найдены максимальные значения коэффициентов чувствительности (всего 13 коэффициентов) для выходной величины (солености) по всем входным параметрам каждого из методов. Посредством решения обратных задач для принятого условного базового уровня неопределенности солености и при максимальных коэффициентах чувствительности рассчитаны оценки неопределенности сенсоров входных параметров для каждого из четырех методов. Полученные результаты позволяют оценить требуемую точность сенсоров входных величин при любом заданном уровне неопределенности выходной величины или точности выходной величины при любом заданном уровне неопределенности сенсоров входных величин.

Касаткин Б.А., Злобина Н.В., Касаткин С.Б. «Структура вихревых полей в волноводе Пекериса с учетом дислокаций» Подводные исследования и робототехника, № 2, с. 74-85 (2024)

Вихревые поля являются наиболее сложными и наименее изученными объектами в акустике слоистых сред. Они заметно усложняют структуру звукового поля из-за появления в нём узловых и седловых точек, в окрестности которых понятие фазы звуковой волны становится неопределённым. Поэтому такие особые точки звукового поля принято называть дислокациям фазового фронта. В свою очередь, дислокационная структура вихревого поля оказывается наиболее сложной в волноводах, которые играют исключительно важную роль в теоретической и прикладной гидроакустике. В настоящей работе вихревая структура звукового поля и соответствующая ей дислокационная структура вихревого поля анализируются на примере волновода Пекериса, звуковое поле в котором построено в рамках несамосопряжённой модельной постановки соответствующей граничной задачи.

Буренин А.В., Диденко В.В. «Оценка доплеровского смещения сложными сигналами в гидроакустическом волноводе» Подводные исследования и робототехника, № 2, с. 19-30 (2024)

Представлена методика оценки доплеровского смещения частоты зондирующего сигнала. Методика базируется на применении сигнального пакета, состоящего из идентичных сигналов c «хорошими» автокорреляционными свойствами, и операции «свертки» принятого сигнала с самим собой на приемнике. Приведены результаты экспериментальной апробации методики, проведенной 17 августа 2013 года. Полученные натурные данные сравниваются с измерениями системы GPS и алгоритмами оценки доплеровского смещения.

Греков А.Н., Греков Н.А., Сычев Е.Н. «Оценка требований к точности сенсоров океанографических зондов при косвенном определении солености морской воды» Подводные исследования и робототехника, № 2, с. 59-73 (2024)

Вопросы измерений массы растворенных веществ или абсолютной солености в условиях среды на месте (in situ) автоматизированными приборами по-прежнему остаются открытыми. Способы вероятного решения этих вопросов зависят от развития новых технологий в области океанографических измерений. Соленость относится к таким параметрам морской воды, которые прямо измерить in situ пока невозможно. До настоящего времени все известные, существующие или перспективные, способы определения солености являются косвенными. Цель данной работы – найти максимальные коэффициенты чувствительности с целью оценки неопределенности сенсоров входных величин и сравнения различных методов косвенного определения солености. Для решения указанной проблемы в работе используются методы прямых и обратных задач метрологии. В работе эти задачи были решены для четырех принципиально различных методов косвенного (расчетного) определения солености морской воды: 1) метода относительной электропроводности (МОЭ), 2) метода скорости звука (МСЗ), 3) метода плотности (МП) и 4) метода показателя преломления (МПП). В зависимости от условий среды найдены максимальные значения коэффициентов чувствительности (всего 13 коэффициентов) для выходной величины (солености) по всем входным параметрам каждого из методов. Посредством решения обратных задач для принятого условного базового уровня неопределенности солености и при максимальных коэффициентах чувствительности рассчитаны оценки неопределенности сенсоров входных параметров для каждого из четырех методов. Полученные результаты позволяют оценить требуемую точность сенсоров входных величин при любом заданном уровне неопределенности выходной величины или точности выходной величины при любом заданном уровне неопределенности сенсоров входных величин.

Касаткин Б.А., Злобина Н.В., Касаткин С.Б. «Структура вихревых полей в волноводе Пекериса с учетом дислокаций» Подводные исследования и робототехника, № 2, с. 74-85 (2024)

Вихревые поля являются наиболее сложными и наименее изученными объектами в акустике слоистых сред. Они заметно усложняют структуру звукового поля из-за появления в нём узловых и седловых точек, в окрестности которых понятие фазы звуковой волны становится неопределённым. Поэтому такие особые точки звукового поля принято называть дислокациям фазового фронта. В свою очередь, дислокационная структура вихревого поля оказывается наиболее сложной в волноводах, которые играют исключительно важную роль в теоретической и прикладной гидроакустике. В настоящей работе вихревая структура звукового поля и соответствующая ей дислокационная структура вихревого поля анализируются на примере волновода Пекериса, звуковое поле в котором построено в рамках несамосопряжённой модельной постановки соответствующей граничной задачи.

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, № 2, 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 от0,2 до 10,5%.

Лебедев М.С., Тагильцев А.А., Кулик А.В., Чудновский В.М. «Акустика кипения с недогревом на лазерном нагревательном элементе» Подводные исследования и робототехника, № 2, с. 21-25 (2024)

Исследуются акустические сигналы, возникающие при кавитации, инициированной лазерным нагревом воды в окрестности торца оптоволокна, погружённого в воду. Показано, что рост и схлопывание паровой фазы в окрестности торца оптоволокна (лазерного нагревательного элемента), по которому распространяется лазерное излучение, генерируют характерные для элементарного акта вскипания акустические сигналы, которые предшествуют появлению сигналов большой амплитуды. Установлено, что сигналы большой амплитуды вызваны ударными волнами, возникающими при коллапсе основного пузырька и вторичных пузырьков – «отскоков».

Павин А.М., Щербатюк А.Ф. «О поиске источников шума группой взаимодействующих АНПА с применением генетического алгоритма» Подводные исследования и робототехника, № 2, 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, № 2, 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, № 2, 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.