SPACE-FREQUENCY AND SPACE-TIME STRUCTURE OF SOUND FIELD IN SCALAR-VECTOR FORMULATION
Authors: Касаткин Б.А. , Касаткин С.Б. , Косарев Г.В. 
Published: October 2020

Рассматриваются особенности работы гидроакустических комбинированных приемников, образующих вертикально ориентированную антенну, в мелком море в инфразвуковом диапазоне частот. Данное исследование связано с решением проблемы определения координат и параметров движения определенной цели путем активно-пассивной локации и измерения характеристик наблюдаемого при этом поля шумов. Актуальность представляет анализ пространственно-частотной и пространственно-временной структуры звукового поля. Для проведения эксперимента использовался НИС «Юрий Молоков», буксирующий низкочастотный излучатель ЛЧМ-сигналов. Пространственно-частотная структура звукового поля исследуется путем спектрального анализа дискретных составляющих вально-лопастного звукоряда буксирующего судна в диапазоне частот 1–20 Гц. Исследование пространственно-временной структуры поля производится путем корреляционной обработки ЛЧМ сигналов на апертуре вертикально ориентированной антенны в диапазоне частот 30–60 Гц. Результаты спектральной обработки принятых сигналов позволяют получить оценки помехоустойчивости комбинированного приемника, причем повышенная помехоустойчивость реализуется при использовании полного набора из 16 информативных параметров, характеризующих энергетическую структуру звукового поля. Это в итоге позволяет исследовать вертикальную структуру звукового поля и произвести идентификацию формирующих его нормальных волн. Из полученных результатов корреляционной обработки сложных ЛЧМ-сигналов вытекают также оценки пространственно-временной структуры звукового поля и коэффициентов корреляции на апертуре вертикально ориентированной антенны в различных каналах комбинированных приемников.
The article considers the features of composite underwater acoustic receivers forming a vertically oriented antenna in conditions of shallow sea in the infrasound frequency band. This research targets the problem of positioning and motion parameters characterization of the given target object using active-passive location and measurement of observed noise field parameters. Its particular significance is the analysis of space-frequency and space-time structures of the sound field. The experimental research was performed involving the research vessel "Yuriy Molokov" towing low-frequency transducer of LFM signals. The space-frequency structure of the sound field was studied by spectral analysis of discrete components of the vane-lobe tone series of the towing vessel in the band 1–20 Hz. The study of the space-time structure of the field was performed by correlation processing of LFM signals on the aperture of the vertically oriented antenna in the frequency band of 30–60 Hz. The results of spectral processing of the received signals allow estimating the noise-sustainability of the composite receiver. Moreover, the increased noise-sustainability is achievable when using the full set of 16 informative parameters describing the energetic structure of the sound field. That allows studying the vertical structure of the sound field and performing identification of the normal waves participating in its formation. Also, obtained results of correlation processing of composite LFM signals give estimates of the space-time structure of the sound field and correlation coefficients on the aperture of a vertically oriented antenna in different channels of the composite receiver.