Главная > Применение цифровой обработки сигналов
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO

6.2.2. Шум

Присутствие шума в конечном счете ограничивает возможности любой системы обработки гидролокационных сигналов даже при наличии очень качественной информации об окружающей водной среде, которую можно использовать для прогнозирования характеристик распространения акустических волн. В общем случае шумы делятся на внешние, собственные и реверберационные. Внешний шум является фоновым, как правило аддитивным и образуется многочисленными посторонними источниками акустической энергии, не представляющими интереса для оператора гидролокатора. Его можно наблюдать в пассивном режиме без излучения энергии. Собственный шум представляет собой шум ближней зоны, поступающий в гидролокационную систему при движении судна. Он может состоять из машинных, кавитационных или струйных шумов, возбуждаемых двигательной установкой и гидродинамическими силами. Реверберационный шум создается в активной системе за счет ложных отражателей, или целей. Чтобы наблюдать реверберационный шум, нужно излучить энергию, поэтому характеристики этого шума сильно зависят от вида излучаемого колебания.

При описании внешнего шума основное внимание уделяется пространственной и временной зависимостям этого шума. Хотя при измерениях в различные времена года и в разных географических районах наблюдаются заметные вариации шумов, в целом характер зависимостей для различных источников шумов изучен уже достаточно хорошо. Для описания частотной зависимости

Рис. 6.9. (см. скан) Спектр внешнего шума в океане [23].


акустических шумов часто используется обобщенный график Венца [23], изображенный на рис. 6.9. В диапазоне 1 —10 Гц внешний шум часто обусловлен турбулентностью в океане и сейсмической активностью океанического дна. В диапазоне 10—300 Гц основными источниками шума являются корабли, причем за последние годы в связи с возросшей интенсивностью судоходства

средний уровень шума ,на таких частотах возрос. Форма спектра в этом диапазоне очень сильно зависит от близости к судоходным линиям и может соответствовать тональным сигналам, так как основная часть шумов возбуждается вращающимися частями двигательных установок. В качестве примера отметим, что в любой момент времени в Северной Атлантике одновременно находится приблизительно две-три тысячи судов. На частотах выше 300 Гц важную роль начинают играть воздействие ветра и поверхностные волнения, поэтому шум в данном диапазоне подвержен влиянию погоды. Наконец, на высоких частотах (порядка 100 кГц), расположенных за пределами частотного диапазона большинства (хотя и не всех) гидролокационных систем, преобладает тепловой шум молекул воды.

Что касается пространственной зависимости внешнего шума, т. е. его направленности, то в открытой печати этот вопрос подробно не освещается. Однако принято считать, что на низких частотах максимум интенсивности ориентирован по горизонтали, так как основными источниками шума (в этом диапазоне являются жорабли, находящиеся на большом удалении. На более высоких частотах максимум интенсивности шума направлен по вертикали, поскольку сам шум является результатом воздействия погодных факторов на водную поверхность [24—26]. Если прием производится вблизи судов, то зачастую по акустическим шумам судов удается определить как направления на отдельные суда, так и спектры их шумов. Описание пространственной структуры внешнего шума возможно в спектральной области; обычно для этой цели используется волновая векторная функция от волнового числа. Свойства этой функции аналогичны свойствам спектров временных функций. Оценки временной и пространственной структур поля внешнего шума через его энергетический спектр и (или) функцию волнового числа имеют особенно важное значение для пассивных гидролокационных систем. Ниже этот вопрос будет рассмотрен значительно подробнее,

Реверберационный шум образуется за счет того, что энергия, излучаемая активной системой, отражается от посторонних объектов, отличных от Представляющих интерес целей. С точки зрения Происхождения реверберационный шум часто подразделяют на граничный и объемный. Объемная реверберация создается за счет рассеяния на частицах или пузырьках, содержащихся в воде. Существует несколько источников объемного рассеяния в воде. Чаще всего приходится иметь дело с глубинным рассеивающим слоем, пузырьками воздуха и взвешенными частицами. Глубинное рассеяние имеет биологическое происхождение. В течение дня глубинный рассеивающий слой перемещается на 200—1000 км; в диапазоне частот 1,5-25 кГц он имеет несколько селективных резонансов. Пузырьки воздуха образуются в воде за счет работы двигателей судов и турбулентности поверхностного слоя водьг

Хотя доля пузырьков воздуха в воде очень незначительна, создаваемое ими рассеяние достаточно велико за счет того, что их плотность сильно отличается от плотности воды. Пузырькам воздуха также свойственны ярко выраженные резонансные эффекты, обусловленные колебаниями пузырьков. Кроме того, в воде содержится большое количество различных взвешенных частиц, начиная с больших, таких, как рыбы, и заканчивая малыми — типа планктона, причем все они могут рассеивать энергию. Главный вывод заключается в том, что объемная реверберация существует всегда и может сильно ограничить возможности гидролокационных систем.

Причиной граничной реверберации является наличие отражений от водной поверхности и дна океана. На больших расстояниях по горизонтали от источников звука граничная реверберация вообще начинает играть преобладающую роль, так как акустическая волна распространяется посредством многократных отражений от границ водной среды. Характеристики этих границ оказывают существенное влияние на характер распространения акустических сигналов, поэтому ниже они будут рассмотрены отдельно.

Хотя для понимания природы реверберации важно знать ее истинные механизмы, с точки зрения обработки сигналов нас будет прежде всего интересовать, как акустическая энергия, рассеянная при реверберации, связана с дальностью, доплеровским смещением частоты и направлением в пространстве. В качестве модели реверберационного рассеяния удобнее всего использовать линейный фильтр со случайными коэффициентами, зависящими от времени и, возможно, от направления в пространстве. Для статистического описания таких фильтров, моделирующих реверберационное рассеяние, часто применяются функции рассеяния. С помощью этих функций или подобных им и применяя статистический подход, делается попытка количественно описать рассеяние акустической энергии в среде в зависимости от дальности и доплеровского смещения частоты. Эти функции играют важную роль при выборе эффективных сигналов активных гидролокационных систем, поэтому они будут рассмотрены ниже в разделе, посвященном активным системам.

1
Оглавление
email@scask.ru