Spatial Processing of Acoustic Signals in Oceanic Waveguides on a Wind Noise Background

M. A. Raevskii; Раевский М. А.; V. G. Burdukovskaya; Бурдуковская В. Г.

doi:10.31857/S032079192210001X

Spatial Processing of Acoustic Signals in Oceanic Waveguides on a Wind Noise Background

Authors: Raevskii M.A.¹, Burdukovskaya V.G.¹
Affiliations:
1. Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences, 603950, Nizhny Novgorod, Russia
Issue: Vol 69, No 1 (2023)
Pages: 73-83
Section: АКУСТИКА ОКЕАНА. ГИДРОАКУСТИКА
URL: https://ruspoj.com/0320-7919/article/view/648290
DOI: https://doi.org/10.31857/S032079192210001X
EDN: https://elibrary.ru/DADWRS
ID: 648290

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription or Fee Access

Abstract

The articles studies how the correlation characteristics of noise generated by wind sources affect the efficiency of spatial processing of signals received by a horizontal array in oceanic waveguides with a rough sea surface. The array gain values are analyzed for three spatial processing methods: the standard PA method, optimal linear processing, and optimal quadratic processing. Numerical simulation results for winter hydrological conditions in the Barents Sea and Pacific Ocean are presented. The authors focus on dependence of the array gain on the distance to the source. The array gain values calculated using the wind noise model and traditional noise model uncorrelated on its elements are compared.

Keywords

acoustic waveguide, wind waves, dynamic noise, multiple scattering, array, correlation matrix, processing algorithm

About the authors

M. A. Raevskii

Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences, 603950, Nizhny Novgorod, Russia

Email: bvg@appl.sci-nnov.ru
Россия, 603950, Нижний Новгород, ул. Ульянова 46

V. G. Burdukovskaya

Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences, 603950, Nizhny Novgorod, Russia

Author for correspondence.
Email: bvg@appl.sci-nnov.ru
Россия, 603950, Нижний Новгород, ул. Ульянова 46

References

Katsnelson B., Petnikov V., Lynch J. Fundamentals of shallow water acoustics. New York, Dordrecht, Heildelberg, London: Springer, 2012.
Jensen F.B., Kuperman W.A., Porter M.B., Schmidt H. Computational ocean acoustics. New York, Dordrecht, Heildelberg, London: Springer, 2011.
Монзиго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки: Введение в теорию / Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1986. 448 с.
Baker C.R. Optimum quadratic detection of a random vector in Gaussian noise // IEEE Trans. Commun. 1966. V. 14. № 6. P. 802−805.
Morgan D.R., Smith T.M. Coherence effects on the detection performance of quadratic array processors, with applications to large-array matched-field // J. Acoust. Soc. Am. 1990. V. 87. № 2. P. 737−747.
Малеханов А.И., Таланов В.И. Об оптимальном приеме сигналов в многомодовых волноводах // Акуст. журн. 1990. Т. 36. № 5. С. 891−897.
Давидан И.Н., Лопатухин Л.И., Рожков В.А. Ветровое волнение в Мировом океане. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 256 с.
Городецкая Е.Ю., Малеханов А.И., Сазонтов А.Г., Фарфель В.А. Влияние эффектов дальнего распространения звука в случайно-неоднородном океане на потери усиления горизонтальной антенной решетки // Акуст. журн. 1996. Т. 42. № 5. С. 615−622.
Завольский Н.А., Малеханов А.И., Раевский М.А. Сравнительный анализ методов пространственной обработки сигналов, принимаемых горизонтальной антенной решеткой в канале мелкого моря со взволнованной поверхностью // Акуст. журн. 2019. Т. 65. № 5. С. 608−618.
Бурдуковская В.Г., Малеханов А.И., Раевский М.А. Влияние анизотропного ветрового волнения на эффективность пространственной обработки акустических сигналов в мелком море // Акуст. журн. 2021. Т. 67. № 6. С. 617−625.
Kuperman W.A., Ingenito F. Spatial correlation of surface generated noise in a stratified ocean // J. Acoust. Soc. Am. 1980. V. 67. P. 1988–1996.
Завольский Н.А., Раевский М.А. Горизонтальная анизотропия динамических шумов в глубоком и мелком море // Акуст. журн. 2019. Т. 65. № 2. С. 197−202.
Раевский М.А., Бурдуковская В.Г. Многократное рассеяние океанического шума на ветровом волнении в мелком море // Акуст. журн. 2021. Т. 67. № 5. С. 514−520.
Артельный В.В., Раевский М.А. О статистических характеристиках нормальных волн в волноводе с объемными неоднородностями // Изв. ВУЗов. Радиофизика. 1984. Т. 27. № 9. С. 1142−1150.
Горская Н.С., Раевский М.А. О многократном рассеянии низкочастотных акустических волн на поверхностном волнении // Акуст. журн. 1986. Т. 32. № 2. С. 165−171.
Раевский М.А., Хилько А.И. О пространственно-временной когерентности низкочастотных акустических волн в мелком море с флуктуирующими параметрами // Акуст. журн. 2015. Т. 61. № 3. С. 369−376.
Бреховских Л.М., Лысанов Ю.П. Теоретические основы акустики океана. М.: Наука, 2007. 370 с.
Урик Р.Д. Основы гидроакустики. Л.: Судостроение, 1978. 444 с.