Моделирование распространения широкополосного сигнала в различных типах донных отложений для обнаружения малоразмерных объектов
Представлено численное моделирование распространения широкополосных ультразвуковых импульсов в диапазоне частот 15…60 кГц с целью оптимизации обнаружения малогабаритных подводных объектов в донных отложениях различной природы (песок, ил, гравий). Выбранный частотный диапазон обеспечивает компромисс между пространственным разрешением, необходимым для идентификации объектов с малыми угловыми размерами, и глубиной проникновения акустической энергии в дисперсные среды с различными акустическими импедансами. Построенная математическая модель, основанная на уравнениях акустики, учитывает диссипативные потери энергии при распространении в водной среде и донных отложениях, зависимость акустической скорости и плотности среды от ее гранулометрического состава и пористости, влияние рельефа дна на когерентное и некогерентное рассеяние сигнала, а также эффект многолучевого распространения, приводящий к временной и пространственной интерференции акустических волн. Проведено сравнительное исследование эффективности линейно-частотно-модулированных (ЛЧМ) сигналов и шумоподобных сигналов с псевдослучайной фазовой модуляцией в контексте задач обнаружения с акцентом на анализ их разрешающей способности и способности к подавлению мультипликативных помех и реверберации. Результаты численного эксперимента демонстрируют существенное влияние параметров среды распространения (в частности, акустического импеданса и коэффициента затухания) и формы зондирующего сигнала на вероятность правильного обнаружения малоразмерных объектов, что определяет требования к алгоритмам обработки принимаемых сигналов.
Авторы: В. И. Калюта, П. П. Пивнев, С. П. Тарасов
Направление: Физика
Ключевые слова: широкополосные сигналы, донные отложения, обнаружение подводных объектов, модель распространения сигнала, ЛЧМ-сигналы, шумоподобные сигналы
Открыть полный текст статьи