Анализ искажающего влияния гидроакустического канала при дистанционном зондировании морского дна с использованием сигналов с линейной частотной модуляцией

Сигналы с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ сигналы) широко используются при дистанционном зондировании, в частности, морского дна [1,2]. ЛЧМ сигналы искажаются при распространении по гидроакустическим каналам как случайно-неоднородным средам, обусловленных рядом их физических свойств, например, рассеянием на воздушных пузырьках, рыбах, органических и неорганических частицах, на турбулентных и слоистых нерегулярных распределений температуры, солености и плотности воды [3,4]. Одним из свойств, обусловливающих данные искажения, является зависимость затухания звуковых колебаний от частоты, при описании которой учитываются два параметра: сдвиговая вязкость за счет трения слоев при изменении формы тела постоянного объема и объемная вязкость за счет релаксационных процессов, связанных с солями MgSO4 и H3BO3 [3].
При корреляционной обработке сигналов эти искажения приводят к деградации вероятностных характеристик правильного обнаружения и к энергетическим потерям по отношению к приему сигналов без искажений. Общая методика представлений искажений для класса цифровых сигналов с различными видами манипуляции при распространении по физическим средам распространения приведена в [5]. С использованием этой методики вычислены оценки соответствующих энергетических потерь при обнаружении сигналов, в частности для ЛЧМ сигналов при распространении по трансионосферным радиолиниям. Актуальной задачей является выполнение подобных исследований для гидроакустических каналов распространения ЛЧМ сигналов, активно используемых в интерферометрических системах, в системах гидроакустики, в гидролокаторах бокового обзора [1,2].
В докладе приведены результаты анализа искажающего влияния гидроакустического канала со свойством частотной зависимости коэффициента затухания амплитуды сигналов при распространении. Модель рассматриваемого канала задается соотношением Марша и Шулькина [3], определяющим данную зависимость с учетом солености и температуры. С использованием этой модели искажений произведено оценивание деградации вероятностных характеристик и энергетических потерь при обнаружении ЛЧМ сигналов с вариацией их частотной полосы и длины канала. Путем моделирования процедуры обнаружения Неймана-Пирсона показано наличие энергетических потерь до 1.0 дБ для ЛЧМ сигналов с частотной полосой 60 кГц, несущей частоты 100 кГц и солености 45‰. Вычисленные значения энергетических проигрышей необходимо учитывать при при оценке точности измерения параметров, например, разности фаз гидроакустических интерферометрических систем [1].
Работа выполнена за счет бюджетного финансирования в рамках государственного задания ФИРЭ им. В.А. Котельникова РАН.