Определение высоты значительного волнения с помощью подводного акустического волнографа по взаимной корреляционной функции двух отраженных сигналов, разнесенных по частоте
| Rok vydání: | 2023 |
|---|---|
| Předmět: |
дисперсия высот
significant wave height диаграмма направленности антенны гидроакустика приближение Кирхгофа дисперсия уклонов моделирование simulation взаимная корреляционная функция двухчастотная корреляционная функция Cross-correlation of signals slope variance Кросс-корреляция сигналов two-frequency correlation function Kirchhoff approximation hydroacoustics antenna pattern |
| DOI: | 10.24412/2304-0297-2023-1-204-209 |
| Popis: | Целью данного исследования является оценка применимости подхода определения высоты волн на основе измерения взаимной корреляционной функции двух сигналов близких по частоте, отраженных морской поверхностью в задаче гидроакустического зондирования. Задача предполагает установку на глубине двух непрерывно излучающих и принимающих ультразвуковых гидролокаторов с близкими частотами. Причем антенны гидролокаторов ориентируются вертикально вверх (или близко к вертикали, отклонение не более 10 -12 градусов) на водную поверхность так чтобы отраженный сигнал оставался в квазизеркальной области отражения и его можно было описывать в приближении Кирхгофа. При реализации данного подхода в эксперименте будет измеряться модуль нормированной взаимной корреляционной функции (далее коэффициент корреляции сигналов) для нескольких пар сигналов с разными частотными базами (разностями частот двух излучаемых сигналов). В результате решения прямой задачи можно получить аналитическое выражение, связывающее измеряемый гидролокаторами коэффициент корреляции сигналов с параметрами волнения, такими как высота значительного волнения и дисперсии уклонов в перпендикулярных плоскостях. Данный подход позволяет непосредственно измерять высоту значительного волнения антенной с широкой диаграммой направленности антенны и при этом результат будет независим от глубины погружения. The purpose of this study is to evaluate the approach applicability for the wave height determination based on measuring the cross-correlation function of two signals of similar frequencies reflected by the sea surface in the problem of hydroacoustic sounding. The task involves the installation at a depth of two continuously emitting and receiving ultrasonic sonars with similar frequencies. Moreover, the sonar antennas are oriented vertically upwards (or close to the vertical, the deviation is not more than 10 -12 degrees) on the water surface so that the reflected signal remains in the quasi-specular reflection region and can be described in the Kirchhoff approximation. When implementing this approach, the modulus of the normalized cross-correlation function (hereinafter, the signal correlation coefficient) will be measured in the experiment for several pairs of signals with different frequency bases (frequency differences of two emitted signals). As a result of solving the direct problem, it is possible to obtain an analytical expression that relates the signal correlation coefficient measured by sonar with wave parameters, such as the significant wave height and slope variances in perpendicular planes. This approach allows you to directly measure the significant wave height with an antenna with a wide antenna pattern, and the result will be independent of the depth of immersion. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
|