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. Требования к точности и скорости локализации широкополосного источника акустических колебаний постоянно возрастают. Решение проблемы требует поиска и апробирования методов альтернативных традиционным. Интерферометрические методы в различных разделах физики позволяли многократно улучшить вопросы точности измерений, получить результаты, недоступные при использовании иных способов. Однако в гидроакустике данный подход стал использоваться позже, чем в других разделах физики, и остается недостаточно исследованным.

Цель. Провести анализ возможности применения интерферометрического метода для определения направления (пеленга) на широкополосный источник акустических колебаний для случая мелкого моря.

Результаты. Рассмотрены значимые публикации по тематике определения пеленга на движущийся широкополосный источник с использованием интерферометрического подхода. Методом численного эксперимента на основе модовой модели оценена эффективность подхода для широкого диапазона параметров приемника (частот и времени наблюдения) и источника (дистанций и значений скорости) с учетом помеховой обстановки. Показана высокая эффективность интерферометрического подхода для определения направления на движущийся широкополосный источник акустических колебаний для случая мелкого моря.

Практическая значимость. Применение рассмотренного метода на практике позволит получать требуемые значения с высокой точностью и скоростью даже при неблагоприятной помеховой обстановке.

Башкарев В.А., Переселков А.С. Анализ возможности определения направления на источник интерферометрическим методом в океаническом волноводе // Электромагнитные волны и электронные системы. 2026. Т. 31. № 4. С. 42−53. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604128-202604-04

1. Чупров СД. Интерференционная структура звукового поля в слоистом океане // Акустика океана. Современное состояние. 1982. С. 71–91.
2. Weston D.E., Stevens K.J. Interference of wide-band sound in shallow water // Journal of Sound and Vibration. 1972. V. 21. № 2. P. 57–64. DOI 10.1016/0022-460x(72)90205-2.
3. Грачев Г.А. К теории инвариантов акустического поля в слоистых волноводах // Акустический журнал. 1993. Т. 39. № 1. С. 67–71.
4. Орлов Е.Ф., Шаронов Г.А. Интерференция звуковых волн в океане. Владивосток: Дальнаука. 1998. 195 с.
5. Ianniello J.P. Recent developments in sonar signal processing // IEEE Signal Processing Magazine. 1998. V. 15. № 4. P. 27–40.
6. Kuperman W.A., D’Spain G.L. Ocean acoustic interference phenomena and signal processing. San Francisco. 2002. 285 p.
7. 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. DOI 10.7868/S0320791917040086.
8. Kuz'kin V.M., Pereselkov S.A., Matvienko Yu.V., Tkachenko S.A. Source detection in dispersive environment // Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии. 2019. V. 11. № 3. P. 337–344. DOI 10.17725/rensit.2019.11.337.
9. Kuz'kin V.M., Lyakhov G.A., Pereselkov S.A., Matvienko Yu.V., Tkachenko S.A. Noise-Source Detection in an Oceanic Waveguide Using Interferometric Processing // Physics of Wave Phenomena. 2020. V. 28. № 1. P. 68–74. DOI 10.3103/S1541308X20010057.
10. Pereselkov S.A., Kuz'Kin V.M. Interferometric processing of hydroacoustic signals for the purpose of source localization // Journal of the Acoustical Society of America. 2022. V. 151. № 2. P. 666–676. DOI 10.1121/10.0009381.
11. Ehrhardt M., Pereselkov S., Kuz'kin V., Kaznacheev I., Rybyanets P. Experimental observation and theoretical analysis of the low-frequency source interferogram and hologram in shallow water // Journal of Sound and Vibration. 2023. V. 544. P. 117388. DOI 10.1016/j.jsv.2022.117388.
12. Kuz'kin V.M., Kuznetsov G.N., Pereselkov S.A., Grigor'ev V.A. Resolving Power of the Interferometric Method of Source Localization // Physics of Wave Phenomena. 2018. V. 26. № 2. P. 150–159. DOI 10.3103/S1541308X18020097.
13. Кузькин В.М., Переселков С.А., Грачев В.И., Рыбянец П.В., Ткаченко С.А. Разрешение шумовых сигналов при наличии случайных неоднородностей океанической среды // Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии. 2024. Т. 16. № 3. С. 395–406. DOI 10.17725/rensit.2024.16.395.
14. Kuz'kin V.M., Pereselkov S.A., Zvyagin V.G., Malykhin Yu., Prosovetskiy D.Yu. 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. DOI 10.3103/S1541308X18020103.
15. Badiey M., Kuz'kin V.M., Lyakhov G.A., Pereselkov S.A., Prosovetskiy D.Yu., Tkachenko S.A. 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. DOI 10.3103/S1541308X19040125.
16. Kaznacheeva E.S., Kuz'kin V.M., Pereselkov S.A. Interferometric Processing of Hydroacoustic Information in the Presence of Intense Internal Waves // Physics of Wave Phenomena. 2021. V. 29. № 3. P. 278–284. DOI 10.3103/S1541308X21030067.
17. Kuz'kin V.M., Pereselkov S.A., Badiey M., Ladykin N.V., Malykhin A.Yu., Tkachenko S.A. Robustness of Holographic Processing of Hydroacoustic Signals in the Presence of Intense Internal Waves // Physics of Wave Phenomena. 2023. V. 31. № 5. P. 346–354. DOI 10.3103/S1541308X23050059.
18. Badiey M., Kuz’kin V.M., Pereselkov S.A. Interferometry of hydrodynamics of oceanic shelf caused by intensive internal waves // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2020. Т. 13. № 1. С. 45–55. DOI 10.7868/S2073667320010050.
19. Кузькин В.М., Переселков С.А., Казначеева Е.С., Грачев В.И., Ткаченко С.А., Рыбянец П.В. Голографическая обработка движущихся источников в мелком море при наличии интенсивных внутренних волн // Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии. 2022. Т. 14. № 2. С. 197-204. DOI 10.17725/rensit.2022.14.197.
20. Кузькин В.М., Переселков С.А., Грачев В.И., Ткаченко С.А., Ладыкин Н.В., Куцов М.В. Голографический метод локализации движущегося подводного источника звука в присутствии интенсивных внутренних волн // Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии. 2023. Т. 15. № 3. С. 317–326. DOI 10.17725/rensit.2023.15.317.
21. Pereselkov S., Kuz'kin V., Ehrhardt M., Tkachenko S., Rybyanets P., Ladykin N. 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. № 10. P. 1922. DOI 10.3390/jmse11101922.
22. Кузькин В.М., Матвиенко Ю.В., Переселков С.А., Казначеева Е.С. Интерферометрическая обработка с использованием вертикальной линейной антенны // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Физика. Математика. 2020. № 2. С. 14–23.
23. Кузькин В.М., Переселков С.А., Ткаченко С.А., Казначеев И.В. Реализация адаптивного интерферометрического метода локализации источника звука. II часть // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Физика. Математика. 2020. № 1. С. 14–23.
24. Kaznacheeva E.S., Kuz'kin V.M., Lyakhov G.A., Pereselkov S.A., Tkachenko S.A. Adaptive Algorithms for Interferometric Processing // Physics of Wave Phenomena. 2020. V. 28. № 3. P. 267–273. DOI 10.3103/S1541308X20030103.
25. Кузькин В.М., Переселков С.А., Ткаченко С.А., Казначеев И.В. Интерферометрическая обработка акустической информации с использованием протяженных антенн в диспергирующих средах // Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии. 2020. Т. 12. № 4. С. 483–494. DOI 10.17725/rensit.2020.12.483.
26. Кузькин В.М., Переселков С.А., Матвиенко Ю.В., Ткаченко С.А., Просовецкий Д.Ю. Обнаружение шумового сигнала в океаническом волноводе горизонтальной антенной // Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии. 2022. Т. 14. № 1. С. 65–72. DOI 10.17725/rensit.2022.14.065.
27. Kuz'kin V.M., Matvienko Yu.V., Pereselkov S.A., Prosovetskii D.Yu., Kaznacheeva E.S. Mode Selection in Oceanic Waveguides // Physics of Wave Phenomena. 2022. V. 30. № 2. P. 111–118. DOI 10.3103/S1541308X22020030.
28. Kuz'kin V.M., Matvienko Yu.V., Pereselkov S.A., Kaznacheeva E.S., Tkachenko S.A. 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. DOI 10.3103/ S1541308X22050053.
29. Кузькин В.М., Переселков С.А., Казначеева Е.С., Грачев В.И., Ткаченко С.А., Рыбянец П.В. Выделение мод шумового источника в мелком море методом голографической интерферометрии в присутствии интенсивных внутренних волн // Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии. 2022. Т. 14. № 3. С. 301–308. DOI 10.17725/rensit.2022.14.301.
30. 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. DOI 10.7868/ S0320791918010100.
31. Kuznetsov G.N., Kuz'kin V.M., Pereselkov S.A., Kaznacheev I.V., Grigor'ev V.A. 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. DOI 10.3103/S1541308X17040100.
32. Kuz'kin V.M., Pereselkov S.A., Kuznetsov G.N., Kaznacheev I.V. Interferometric Direction Finding by a Vector-Scalar Receiver // Physics of Wave Phenomena. 2018. V. 26. № 1. P. 63–73. DOI 10.3103/S1541308X18010090.
33. Переселков С.А., Кузькин В.М., Кузнецов Г.Н., Просовецкий Д.Ю., Ткаченко С.А. Интерференционный метод оценки координат движущегося шумового источника в мелком море с использованием высокочастотных сигналов // Акустический журнал. 2020. Т. 66. № 4. С. 437–445. DOI 10.31857/S0320791920040085.
34. Кузнецов Г.Н., Кузькин В.М., Куцов М.В., Переселков С.А. Интерференционная структура шумового поля движущегося источника в высокочастотном диапазоне // Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2021. Т. 85. № 6. С. 907–912. DOI 10.31857/S0367676521060156.
35. Андреев О.А., Трофимов А.Т. Применение полигауссовских вероятностных моделей для статистического анализа многомерных данных в задачах классификации морских объектов по низкочастотным гидроакустическим сигналам шумопеленгации // Нейрокомпьютеры: разработка, применение. 2018. № 9. С. 16–25. DOI 10.18127/j19998554-201809-02.
36. Уткин В.В., Мухамедов Р.Р., Кузьмин А.А., Зайцев М.Н. Пространственное разрешение источников радиоизлучения с использованием голографического пеленгатора // Электромагнитные волны и электронные системы. 2019. Т. 24. № 8. С. 29–34. DOI 10.18127/j15604128-201908-04.
37. Исакович М.А. Общая акустика. М.: Наука. 1973. 496 с.
38. Бреховских Л.М., Лысанов Ю.П. Теоретические основы акустики океана. М.: Наука. 2007. 370 с.