Оценка координат подвижных морских роботов с использованием векторно-скалярных антенн, стационарно установленных в глубоком море

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Выполнена экспериментальная проверка возможности оценки координат подвижного малошумного робота с использованием разнесенных в пространстве малогабаритных векторно-скалярных антенн, широкополосного излучателя, размещенного на борту робота, и удаленного полигармонического стационарно установленного излучателя – “маяка”, который применяется для устранения смещений пеленгов, вызванных вращением приемных антенн под действием подводных течений. Показано, что применение установленных в волноводе технических средств позволяет решить задачу триангуляции и определить горизонтальные координаты робота, а учет лучевой структуры обеспечивает оценку глубины.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Г. М. Глебова

Южный федеральный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: skbmortex@mail.ru
Россия, Ростов-на-Дону

Г. А. Жбанков

Южный федеральный университет

Email: skbmortex@mail.ru
Россия, Ростов-на-Дону

Г. Н. Кузнецов

Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН

Email: skbmortex@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Агеев М.Д., Киселев Л.В., Матвиенко Ю.В. и др. Автономные подводные роботы. Системы и технологии / Под ред. акад. Агеева М. Д. М.: Наука, 2005. 398 с.
  2. Сиденко К.С., Илларионов Г.Ю. Автономные необитаемые подводные аппараты – техника двойного назначения // Двойные технологии. 2008. № 4. С. 16–27.
  3. Илларионов Г.Ю. Противоминные необитаемые подводные аппараты. Владивосток: Изд-во ДВГУ, 1991. 118 с.
  4. Securing Ports with Underwater Robots, Ocean News and Technology, May–June 2004.
  5. Инюкина А.М., Шейнман Е.Л. Оценка координат и параметров движения объектов, обнаруженных различными средствами подводного наблюдения // Гидроакустика. 2021. Вып. 45. № 1. С. 34–40.
  6. Захаров Ю.В., Коданев В.П. Экспериментальные исследования акустической системы передачи информации с шумоподобными сигналами / Акуст. журн. 1994. Т. 40. № 5. С. 799–808.
  7. Курьянов Б.Ф., Пенкин М.М. Цифровая акустическая связь в мелком море для океанологических применений // Акуст. журн. 2010. Т. 56. № 2. С. 245–255.
  8. Baggeroer A.B. Why did applications of MFP fail, or did we not understand how to apply MFP? // Proc. 1st Int. Conf. and Exhib. Underwater Acoustics / Eds. Papadakis J.S., Bjorno I., Corfu Island, Greece, 2013.
  9. Сазонтов А.Г., Малеханов А.И. Согласованная пространственная обработка сигналов в подводных звуковых каналах (обзор) // Акуст. журн. 2015. Т. 61. № 2. С. 233–253.
  10. Какалов В.А. О реализации согласованной со средой обработки гидроакустического сигнала от источника // Гидроакустика. 2021. Вып. 45. № 1. С. 68–76.
  11. Kuznetsov G.N., Kuz’kin V.M., Pereselkov S.A., Prosovetskiy D.Yu. Wave method for estimating the sound source depth in an oceanic waveguide // Phys. Wave Phenom. 2016. V. 24. № 4. P. 310–316.
  12. Пересёлков 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 // Акуст. журн. 2020. Т. 66. № 4. С. 437–445. https://doi.org/10.31857/S0320791920040085
  13. Кузнецов Г.Н. Проблемы оценки приведенной шумности движущихся объектов в мелком море // Труды Всероссийской научно-технической конференции “Метрология гидроакустических измерений” (25–27 сентября 2013 г., Менделеево). Менделеево: ФГУП “ВНИИФТРИ”, 2013. Т. 1. С. 57–74.
  14. Гордиенко В.А. Векторно-фазовые методы в акустике. М.: Физматлит, 2007. 480 с.
  15. Белова Н.И., Кузнецов Г.Н. Пеленгование широкополосных источников в мелком море с использованием результатов оценки координат скалярной антенны и ориентации векторно-скалярных приемников // Гидроакустика. 2015. Вып. 22. № 2. С. 32–42.
  16. Марпл С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения. М.: Мир, 1990. 584 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. (а) – Объемная геометрическая схема цилиндрической ВСА, (б) – схема формирования векторных приемников в виде градиентов давления в горизонтальной плоскости и (в) – схема установки трех разнесенных в пространстве векторно-скалярных антенн (ВСА-1, ВСА-2, ВСА-3), акустического маяка (АМ) и робота (МР) в горизонтальной плоскости.

Скачать (166KB)
Метаданные
3. Рис. 2. (а) – Осциллограмма и (б) – спектр сигнала “маяка” на первом канале приемного модуля ВСА-2 после низкочастотной фильтрации, а также (в) – оценки по акустическим сигналам направлений на “маяк” антеннами ВСА-1, ВСА-2 и ВСА-3.

Скачать (160KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Блок-схема алгоритмов обработки входных сигналов тремя методами.

Скачать (44KB)
Метаданные
5. Рис. 4. (а) – Реализация, (б) – спектр и (в) – автокорреляционная функция полигармонического сигнала.

Скачать (166KB)
Метаданные
6. Рис. 5. (а) – Зависимость ВРСЗ от глубины в месте проведения экспериментальных работ и (б) – пример лучевой структуры сигнала.

Скачать (227KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Осциллограммы сигналов в полосе от 500 до 5000 Гц и их спектры на первом приемном элементе для антенн (а), (б) – ВСА-1, (в), (г) – ВСА-2 и (д), (е) – ВСА-3.

Скачать (412KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Примеры оценки направлений на источники сигналов приемными модулями (а), (б) – ВСА-1, (в), (г) – ВСА-2, (д), (е) – ВСА-3: (а), (в), (д) – направления на “маяк” и (б), (г), (е) – на источник МР.

Скачать (616KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Направления на источники сигналов, измеренные приемными модулями (а) – ВСА-1, (б) – ВСА-2, (в) – ВСА-3.

Скачать (246KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Схематичное расположение приемно-излучающей аппаратуры и координаты движущегося источника в период наблюдения в зоне 220 с.

Скачать (71KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Зависимости автокорреляционной функции от смещения задержек между лучами для ВСА-1, ВСА-2 и ВСА-3.

Скачать (86KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024