Az óceán passzív akusztikai tomográfiája ismeretlen alakú antennákkal tudományos téma
AZ OCEAN AKUSZTIKAI. ^^^^^^^^^^^^^ GIDROACISTICS
AZ OCEAN PASSZÍV AKUSZTIKAI TOMOGRÁFIA ANTENNÁK FELHASZNÁLÓI FORMÁT
Az utóbbi időben megállapítást nyert, hogy az óceán akusztikus tomográfiája a sugárterjedési időkre anélkül is elvégezhető, hogy szabályozott hangforrásokat használtak volna, a két helyezett antennán rögzített óceáni zaj összefüggésével. Az aktív tomográfiával ellentétben a zaj interferometrikus értékével kapott hasznos információk mennyisége arányos a két antennák vevők számának termékével. A két- és háromdimenziós numerikus kísérleteket alkalmazó munkákban vizsgálják a passzív sugárhomográfia és az antennák passzív pozícionálásának lehetőségét az óceáni zaj összefüggésén alapuló hipotézis mellett. Numerikus kísérleteket végeznek az óceán passzív tomográfiájának teljes körű kísérletének körülményeihez közeli körülmények között. Megmutatjuk, hogy 20-40 elemes antennák használatával a hangsebesség-profil és az antennák alakja meghatározható a zajkorrelációkból, az óceáni és akusztikus alkalmazásokhoz elegendő pontossággal.
Kulcsszavak: az óceán passzív tomográfiája, numerikus kísérlet, antennák, korreláció, hang sebességprofilja, zaj interferometriája.
A térben elosztott véletlenszerű források által létrehozott diffúz hullámmezők megtartják a korrelációt a nagy távolságoktól a források és a hullámhossz [1-3] méretéhez képest. Az akusztikus zaj kétpontos korrelációs függvényeinek mérése lehetővé teszi a hang terjedésének determinisztikus időtartamának mérését a vevőkészülékek pontjai között, és a közeg sebességi mezőjéről információt nyerünk [4-12]. Ezt a távérzékelési megközelítést gyakran interferencia-interferometriának nevezik. A közegre vonatkozó hasznos információ elsősorban a korrelációs függvény spektrumának fázisában található, míg a spektrum amplitúdója érzékeny a véletlenszerű források eloszlására a térben és a zaj anizotrópiában [7, 11, 12].
A zajinterferometriával kapcsolatos szeizmikus, biomedikai és egyéb alkalmazásokhoz képest a vízoszlop fizikai paramétereinek mérésére az óceáni zajok alkalmazása számos konkrét akadályt érint [13]. A főbb nehézségek az igényekhez kapcsolódnak
A BAE kísérletben az egyes hidrofonok pozícióját az óceán fenekén található transzponderek hálózatával figyeltük meg, és az akusztikus hullám hossza egy töredékén ismert volt. A passzív tomográfia előnyei az óceán hagyományos, aktív tomográfiájához képest [17-22] a mérőrendszer költségeinek jelentős csökkenését és a lehetséges
hatásos akusztikus radiátorok hatása a tenger állatvilágára. Összetettsége és költsége a cél mező kísérletek passzív képalkotási jelentősen csökken, és a vonzerejét a módszer oceanográfiai alkalmazások jelentősen nőtt, ha nincs szükség drága aktív helymeghatározó rendszerek akusztikus antennák. Ebben a munkában, a numerikus kísérletek megvizsgálták annak a lehetőségét egyidejű képalkotó a passzív radiális elhelyezést és passzív antennák alapuló óceán zaj korreláció. Numerikus kísérleteket végeznek a BAE terepi kísérlet körülményeihez közeli körülmények között. Feltételezzük, hogy a hangsebesség-mező és a vevőkészülékek helyzete jelentéktelen mértékben változik az interferometriára [9, 23]. A környezetet ingatagnak tekintik. Hasonló kérdésekkel foglalkoztak korábban a más megfontolások tekintetében modellezésére modális tomográfia [10, 24] és [25, 26], ahol a zaj interferometria használták diagnosztizálni és alakjának meghatározására antennák és szinkronizálása ezek elemeinek szántóföldi kísérletekben.
A következő egyszerű indokolás e papír alapja. Hagyja, hogy a mély óceánban egymástól néhány kilométer távolságra egymástól két függőleges vevőantennát használjanak N és M hidrofonokkal; 4
A kísérletben, a négy 20-BAE függőleges lineáris antenna elem (VLA1-4) kerültek beépítésre az óceán mélysége körülbelül 1800 m távolságból 1,1 (VLA-4) 3,5 km (VLA-1) 40-elem vla5. A VLA1-4 hidroxidok 400 és 1100 m mélységben, a VLA5-on pedig 200 és 1600 m között helyezkedtek el [15, 16]. Az antennák az áramlatok hatására a függőleges irányból eltértek.
A számítási kísérletben az ALA4 és az ULA5 elemek közötti hangszaporítási idők inverzióját tekintjük (1. Feltételezzük, hogy a közeg réteges, és az összes hidrofon ugyanabban a függőleges síkban van, míg az ULA4 szigorúan vertikálisnak tekinthető. Ismeretlen emberek támaszkodnak a hangsebességre 16 horizonton, 40 eltérést a hidrofonok VLA5 mélységében és 40 távolságban. Az elemek mélységében bekövetkező változás modellezése során a VLA5-t kiszámítottuk az antenna szomszédos hidrofonjai közötti távolság fenntartásának feltételeiről.
A kapott b = 800 lineáris algebrai ("ray") egyenlet a következő alakú:
ahol = A ezen egyenletek koefficienseinek mátrixa, amelyet a hangsebesség referencia sebességprofiljára (PSZ) és az antennák elemeinek zavarmentes helyzetére számítanak; = = <^ — — вариации времен распространения звука. Неизвестные Ду = соответствуют вариациям ПСЗ Дск (к = = 1—16), вариациям горизонтального Дхк (к = 17— 56) и вертикального Дгк (к = 57—96) смещений гидрофонов ВЛА5. Также для опорного ПСЗ и вертикальных антенн рассчитывались времена прихода лучей Времена ^ рассчитывались для следующих 3-х случаев возмущений:
1) zavart PSS és függőleges antennák (DSC helyreállítása);
2) a PSB referencia és a perturbált DLA5 (Dxk és D1k helyreállítása) \
3) a perturbált PSS és a perturbált VLA5 (Dk, Dxk és Dzk helyreállítása).
A (1) sugáregyenletrendszer megoldását a szokásos rendszer [18] szerint végeztük úgy, hogy minimalizáljuk az átlagos négyzetes eltérést a regularizációval, ha figyelembe vesszük az esetek esetleges (véletlenszerű) "mérési" hibáját: At:
(A + b ¿O3) DN = Am (M + 81), (2) ahol E - identitás mátrix, korlátozza a lehetséges variációk és O3 - tridiagonális mátrix befoglaló különbség variációk közötti szomszédos pontok (a megfelelő korrekció, a csomópontok különböző variációk). Stabilitás oldatok (2) vizsgálták különböző értékeire hiba „intézkedés” idő a hang terjedésének.
148014851490149515001505 1108 1112 1116 Hangsebesség, m / s Távolság, m
A mélység változatossága, m
Ábra. 1. A numerikus kísérlet feltételei. a) Hangsebesség-profil, vékony vonal-referencia, vastag vonal - igaz, WLAN4 és ULA5 antennák helyzete, víz és felületi reflexiók néhány párhuzamos hidrofon esetén. A pontok megmutatják a horizontokat, amelyeken a hangsebesség áll, a csillagok - a hidrofonok helyének mélységei. Az ULA5 (b) vízszintes elmozdulások (c) függőleges helyzetét függőlegesen. A pontokkal jelölt vonalak tükrözik a különböző mennyiségek tartósságát (szétzúzva) pont nélkül - igaz.
Mind a három esetben az s ^ 0 esetében, 1 (1-3 sor) a helyreállítási hiba (Avk - Avkv) = bvk = (8sk, 8hk, 81k), beleértve
rms (ac, st " <з7 ) = ^((ДVк -АVкв>2)
nagyon elfogadhatóak az óceáni és akusztikai alkalmazásokhoz. A bevezetés után véletlen hiba 8 ^ (max (\ 8 // \ = 0,3 ms) az első két esetben, egy külön helyreállítási vagy COR vagy ofszet antennákat beadva regularizációs paraméter GV = 0,18 * (optimális érték) az eredmény marad jó hasznosítás (lásd. Az 1. táblázat 2. és 4.-5. Ábrája).
Az asc rekonstrukciós hibák növekedése a hullámvezető alsó és felső rétegeiben nyilvánvalóan összefügg
A cikk további olvasásához meg kell vásárolnia a teljes szöveget. A cikkeket PDF formátumban küldi el a fizetéskor megadott e-mailre. A szállítási idő kevesebb, mint 10 perc. Egy cikk ára 150 rubel.