В. А. Башкарев1, А. С. Переселков2
1, 2 Воронежский государственный университет (г. Воронеж, Россия)

1 bvainf@gmail.com, 2 pereselkov.edu@yandex.ru

Постановка проблемы. Как показывает практика, решение задачи локализации источника гидроакустических колебаний в случае мелкого моря требует, как минимум, определения его радиальной и тангенциальной скоростей, начальной дистанции, направления (пеленга). Требования к точности и скорости оценок значений локации постоянно возрастают. Для кратного улучшения эффективности необходимо провести исследование по использованию нетрадиционных методов. Интерферометрический подход в различных разделах физики позволил добиться кратного роста эффективности, а его применение для обработки гидроакустических сигналов является относительно новым направлением.

Цель. Провести анализ эффективности оценок радиальной скорости и дистанции до объекта на основе интерферометрической обработки гидроакустического сигнала, а также исследовать возможность его применения для практики с учетом сделанных допущений при теоретическом выводе аналитических зависимостей, используемых при оценке интересующих параметров источника.

Результаты. Рассмотрены публикации по рассматриваемой тематике, особое внимание обращено на допущения при получении аналитических выражений, предлагаемых авторами для решения задачи определения радиальной скорости объекта и начальной дистанции до него. Методом численного эксперимента на основе модового подхода оценена эффективность метода и критичность сделанных допущений при выводе аналитических зависимостей. Проведен анализ для широкого диапазона параметров приемника (частот и времени наблюдения) и источника (дистанций и значений скорости). Выявлены универсальные параметры приема – константы приемника, полосы частот и время наблюдений, при которых достигается целевая точность в оценке параметров источника.

Практическая значимость. На основе выполненного анализа подтверждена практическая пригодность при интерферометрической обработке гидроакустических сигналов использования аналитических зависимостей по оценке радиальной скорости и начальной дистанции до широкополосного источника акустических колебаний, а также проверена критичность сделанных допущений при их выводе для точности оценок в случае мелкого моря.

Башкарев В.А., Переселков А.С. Эффективность интерферометрических оценок дальности и радиальной скорости широкополосного источника звука в океаническом волноводе // Антенны. 2026. № 2. С. 48–59. DOI: https://doi.org/10.18127/ j03209601-202602-05

1. Чупров С.Д. Интерференционная структура звукового поля в слоистом океане / В сб. «Акустика океана. Современное состояние» / Под ред. Л.М. Бреховских и И.Б. Андреевой. М.: Наука. 1982. С. 71–91.
2. Weston D., Stevens K. Interference of wide-band sound in shallow water // Journal of Sound and Vibration. 1972. V. 21. № 1.
   P. 57–64.
3. Kuperman W.A., D’Spain G.L. Ocean acoustic interference phenomena and signal processing. Melville, N.Y.: American Institute of Physics. 2002.
4. Орлов Е.Ф., Шаронов Г.А. Интерференция звуковых волн в океане. Владивосток: Дальнаука. 1998.
5. Бреховских Л.М., Лысанов Ю.П. Теоретические основы акустики океана. М.: Наука. 2007.
6. Кузнецов Г.Н., Кузькин В.М., Переселков С.А. Спектрограмма и локализация источника звука в мелком море // Акустический журнал. 2017. Т. 63. № 4. С. 406–418.
7. Кузькин В.М., Переселков С.А. Голографические методы обработки гидроакустических сигналов (Обзор) // Акустический журнал. 2025. Т. 71. № 1. С. 96–117.
8. Pereselkov S.A., Kuz’kin V.M. Interferometric processing of hydroacoustic signals for the purpose of source localization // The Journal of the Acoustical Society of America. 2022. V. 151. № 2. P. 666–676.
9. Ehrhardt M., Pereselkov S., Kuz’kin V. et al. Experimental observation and theoretical analysis of the low-frequency source interferogram and hologram in shallow water // Sound and Vibration. 2023. V. 544. P. 117388.
10. Кокошкин А.В. и др. Применение методов спектральной и перенормировки с ограничением для подавления спекл-шума в гидролокационных изображениях // Журнал радиотехники. 2006. Т. 51. № 1. С. 58–64.
11. Глущенко М.Ю., Кузькин В.М., Матвиенко Ю.В. и др. Голографический метод идентификации шумового подводного источника в мелком море // Акустический журнал. 2024. Т. 70. № 3. С. 67–77.
12. Pereselkov S., Kuz’kin V., Ehrhardt M. et al. The formation of 2D holograms of a noise source and bearing estimation by a vector scalar receiver in the high-frequency band // Journal of Marine Science and Engineering. 2024. V. 12. P. 704.
13. Казначеев И.В., Кузнецов Г.Н., Кузькин В.М., Переселков С.А. Интерферометрический метод обнаружения движущегося источника звука векторно-скалярным приемником // Акустический журнал. 2018. Т. 64. № 1. С. 33–45.
14. Kuznetsov G.N., Kuz’kin V.M., Pereselkov S.A. et al. Interferometric method for estimating the velocity of a noise sound source and the distance to it in shallow water using a vector-scalar receiver // Physics of Wave Phenomena. 2017. V. 25. № 4. P. 299–306.
15. Переселков С.А., Кузькин В.М., Кузнецов Г.Н. и др. Интерференционный метод оценки координат движущегося шумового источника в мелком море с использованием высокочастотных сигналов // Акустический журнал. 2020. Т. 66. № 4. С. 437–445.
16. Кузнецов Г.Н., Кузькин В.М., Куцов М.В., Переселков С.А. Интерференционная структура шумового поля движущегося источника в высокочастотном диапазоне // Изв. РАН. Сер. Физика. 2021. Т. 85. № 6. С. 907–912.
17. Kuz'kin V.M., Pereselkov S.A., Zvyagin V.G. et al. Intense internal waves and their manifestation in interference patterns of received signals on oceanic shelf // Physics of Wave Phenomena. 2018. V. 26. № 2. P. 160–167.
18. Badiey M., Kuz’kin V.M., Lyakhov G.A. et al. Intense internal waves and their manifestation in the interference patterns of received signals on oceanic shelf. Part II // Physics of Wave Phenomena. 2019. V. 27. № 4. P. 313–319.
19. Кузькин В.М., Переселков С.А., Казначеева Е.С. и др. Голографическая обработка движущихся источников в мелком море при наличии интенсивных внутренних волн // РЭНСИТ: Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии. 2022. Т. 14. № 2. С. 197–204.
20. Кузькин В.М., Переселков С.А., Грачев В.И. и др. Голографический метод локализации движущегося источника звука в присутствии интенсивных внутренних волн // РЭНСИТ: Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии. 2023. Т. 15. № 3. С. 317–326.
21. Pereselkov S., Kuz’kin V., Ehrhardt M. et al. Three-dimensional modeling of sound field holograms of a moving source in the presence of internal waves causing horizontal refraction // Journal of Marine Science and Engineering. 2023. V. 11. P. 1922.
22. Pereselkov S., Kuz’kin V., Ehrhardt M. et al. Influence of intense internal waves traveling along an acoustic path on source holographic reconstruction in shallow water // Journal of Marine Science and Engineering. 2025. V. 13. P. 1409.
23. Pereselkov S., Kuz’kin V., Ehrhardt M. et al. Effects of irregular bathymetry on hologram formation of moving source in shallowwater // Journal of Marine Science and Engineering. 2025. V. 13. P. 1775.
24. Беседина Т.Н., Кузнецов Г.Н., Кузькин В.М., Переселков С.А. Определение глубины источника звука в мелком море на фоне интенсивного шума // Акустический журнал. 2015. Т. 61. № 6. С. 718–728.
25. Kuznetsov G.N., Kuz’kin V.M., Pereselkov S.A. et al. Wave method for estimating the sound source depth in a oceanic waveguide // Physics of Wave Phenomena. 2016. V. 24. № 4. P. 310–316.
26. Кузькин В.М., Переселков С.А., Матвиенко Ю.В., Ткаченко С.А. Обнаружение источника в диспергирующих средах // РЭНСИТ. 2019. Т. 11. № 3. С. 337–344.
27. Матвиенко Ю.В., Кузькин В.М., Переселков С.А. и др. Обнаружение и локализация шумового подводного источника в мелководной акватории на фоне интенсивного судоходства // РЭНСИТ. 2025. Т. 17. № 2. С. 211–220.
28. Kuz’kin V.M., Kuznetsov G.N., Pereselkov S.A. et al. Resolving power of the interferometric method of source localization // Physics of Wave Phenomena. 2018. V. 26. № 2. P. 150–159.
29. Кузькин В.М., Переселков С.А., Грачев В.И. и др. Разрешение шумовых сигналов при наличии случайных неоднородностей океанической среды // РЭНСИТ. 2024. Т. 16. № 3. С. 395–406.
30. Kuz’kin V.M., Pereselkov S.A., Rybyanets P.V. et al. Resolution of hydroacoustic noise signals under conditions of spatial-temporal variability of ocean environment // Physics of Wave Phenomena. 2024. V. 32. № 4. P. 290–299.
31. Kuz’kin V.M., Pereselkov S.A., Kuznetsov G.N. et al. Interferometric direction finding by a vector-scalar receiver // Physics of Wave Phenomena. 2018. V. 26. № 1. P. 63–73.
32. Kuznetsov G.N., Kuz’kin V.M., Lyakhov G.A. et al. Direction finding of a noise sound source // Physics of Wave Phenomena. 2019. V. 27. № 3. P. 237–241.
33. Кузькин В.М., Переселков С.А., Грачев В.И. и др. Голографический метод обработки гидроакустических сигналов высокочастотного источника в мелком море // РЭНСИТ. 2024. Т. 16. № 4. С. 545–554.
34. Kaznacheeva E.S., Kuz’kin V.M., Lyakhov G.A. et al. Adaptive algorithms for interferometric processing // Physics of Wave Phenomena. 2020. V. 28. № 3. P. 267–273.
35. Kuz’kin V.M., Pereselkov S.A., Rybyanets P.V. et al. Adaptive method for holographic processing of broadband hydroacoustic signals // Physics of Wave Phenomena. 2024. V. 32. № 5. P. 382–391.
36. Кузькин В.М., Переселков С.А., Грачев В.И. и др. Адаптивный алгоритм локализации шумовых подводных источников в мелководных акваториях // РЭНСИТ. 2024. Т. 16. № 4. С. 533–544.
37. Kuz'kin V.M., Matvienko Yu.V., Pereselkov S.A. et al. Mode selection in oceanic waveguides // Physics of Wave Phenomena. 2022. V. 30. № 2. P. 111–118.
38. Kuz'kin V.M., MatvienkoYu.V., Pereselkov S.A. et al. Holographic method for mode selection in a shallow sea in the presence of intense internal waves // Physics of Wave Phenomena. 2022. V. 30. № 5. P. 314–320.
39. Кузькин В.М., Переселков С.А., Казначеева Е.С. и др. Выделение мод шумового источника в мелком море методом голографической интерферометрии в присутствии интенсивных внутренних волн // РЭНСИТ: Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии. 2022. Т. 14. № 3. С. 279–286.
40. Pereselkov S., Kuz’kin V., Ehrhardt M. et al. Application of fractional Fourier transform to hologram formation of a moving acoustic source // Fractal and Fractional. 2025. V. 9. P. 715.
41. Pereselkov S., Kuz’kin V., Ehrhardt M. et al. Use of interference patterns to control sound field focusing in shallow water // Journal of Marine Science and Engineering. 2023. V. 11. P. 559.