|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Статистические свойства шумов океана и их влияние на точностные характеристики приемных систем.дипломная работа (Специалист)
- Научный руководитель: Гордиенко В.А.
- Автор: Илюшин Я.А.
- Тип: Специалист
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Год защиты: 1993
- Аннотация: Последнее десятилетие развития науки отмечено бурным ростом исследований, связанных с освоением морских глубин. Известно, что под водой только акустические волны являются в определенной мере универсальным средством передачи информации в связи с их относительно малым затуханием в среде. Последнее их свойство выделяет гидроакустические приборы в особый класс. Дальнейшее развитие получают методы изучения процессов, происходящих в океане и его дне и структуры последних путем акустического зондирования, распространение которых на все большие глубины и дальности приводит к естественному понижению рабочих частот и неизбежному увеличению размеров гидроакустических антенн, построенных стандартным образом. Ужесточаются требования к гидроакустическим системам обнаружения. Научно - технический прогресс в машино- и кораблестроении создал предпосылки необходимости решения задач о повышении эффективности акустических средств и методов. В связи с этим повысилась актуальность более детального изучения особенностей формирования и статистических характеристик акустических полей шумов и сигналов в океане, особенно при распространении последних на протяженных / сотни, тысячи километров / трассах, и учета их при обработке акустической информации для расширения потенциальных возможностей и эффективности систем обнаружения. Пассивная звукометрия получает дальнейшее развитие в воздушной акустике,в частности, при решении задач локализации источников акустического излучения промышленных установок и объектов. Дальнейшее повышение эффективности акустических систем различного назначения при сохранении их габаритов связано с необходимостью более полного использования информации, содержащейся в акустическом поле. В частности, один из подходов к этой проблеме состоит в регистрации , кроме звукового давления, также и его пространственных производных первого и более высоких порядков, что, в свою очередь, дает возможность на принципиально новой основе решать различные актуальные задачи современной акустики и гидроакустики. В последнее десятилетие в практику гидроакустических измерений введен приемник градиента акустического давления / ПГД / . Трехкомпонентный ПГД , датчики которого ориентированы соответственно ортонормированной тройке векторов, получил наименование векторного приемника / ВП / . Использование акустических приемников более высокого порядка - дело ближайшего будущего. Применение ВП позволяет существенно улучшить характеристики приемных систем при сохранении их геометрических размеров. При наблюдении поля в единственной точке приемная система получает новое свойство - возможность определения направления прихода сигнала. Другая особенность точечной КПС - возможность прямого измерения потока акустической мощности. При работе в системах обнаружения переход к измерению потока позволяет улучшить соотношение сигнал / помеха на 15 - 20 дБ . В настоящее время работы по конструированию КПС и их применению в акустических экспериментах активно ведутся в США, Великобритании, Японии, Франции, Южной Корее, Китае и других странах. Следует отметить, что одновременная регистрация векторных и скалярных характеристик поля позволяет решать широкий круг исследовательских и прикладных задач. Однако при этом возникает вопрос об адекватности результатов таких измерений и измерений, выполненных традиционными методами. Хотя формально в силу уравнений "йлера имеет место однозначная связь между звуковым давлением и колебательной скоростью частиц среды в волне, конкретные соотношения существенным образом зависят от механизмов и условий формирования поля. Именно различные условия формирования поля шумов и сигналов источников различных типов и конфигураций в реальных средах определяют в конечном счете потенциальные возможности акустических систем на базе ПГД в плане расширения ихфункциональных возможностей, повышения их точностных характеристик. Целью настоящей работы является уточнение этих потенциальных возможностей в условиях реальной океанической среды и поиск путей улучшения параметров приемных систем, таких , как точность пеленгования, и дальнейшее развитие векторно-фазовых методов в направлении использования потока акустической мощности как источника дополнительной информации об акустическом поле. В данной работе использовались методы численного эксперимента, а также проводилась обработка данных натурных исследований. Кроме того, аналитически получены некоторые числовые оценки точностных характеристик комбинированных приемных систем. На основании представленных результатов можно сделать следующие выводы: 1. В рамках модифицированной модели Крона - Шермана рассмотрена задача пеленгования сосредоточенного источника при наличии окружающих шумов. Рассмотрены свойства пеленга как случайной величины. 2. Отклонения экспериментальных результатов от теоретически предсказанных можно объяснить негауссовостью шумовых процессов, имеющих место в реальном океане. 3. В результате теоретического анализа, а также численных и натурных экспериментов показано, что в рассмотренной модели сдвиг фазы между звуковым давлением и компонентами колебательной скорости частиц среды в поле шумов распределен равномерно в интервале х 0 б 2з ъ ю 4. Для сосредоточенного источника в случае детерминированной среды коеффициент корреляции к теоретически равен единице, а в реальных условиях отличия не превосходят нескольких сотых. 5. Шумы океана среди прочих факторов вносят наибольший вклад в ошибку определения пеленга по крайней мере для рассмотренного класса антенных систем, за исключением районов с ярко выраженными аномалиями гидрологии. 6. При наличии шумов дальнего и в особенности ближнего судоходства можно экспериментально наблюдать отклонения от изотропности шумового поля.
- Добавил в систему: Илюшин Ярослав Александрович