6.2.4. Флуктуации и когерентность акустических сигналов
Так как за последние несколько лет существенно повысились универсальность и эффективность оборудования и программ, применяемых для обработки гидролокационных сигналов, возникла необходимость оценить влияние водной среды на предельные
параметры гидролокационных систем. Так, например, не следует рассчитывать на использование узкополосных фильтров со сколь угодно узкой полосой пропускания или на интегрирование с большой постоянной времени. Точно так же нельзя строить очень большие антенные решетки и при этом надеяться на получение чрезвычайно высокого углового разрешения. В тамом деле, на трассах распространения всегда имеет место некоторое перемещение воды, которое приведет к размытию спектра сигнала по частоте, и, кроме того, в условиях многолучевого распространения всегда появятся такие дополнительные трассы, которые ослабят корреляцию волнового фронта вдоль раскрыва антенной решетки.
Основным источником временных флуктуаций являются, как предполагается, внутренние волны, вызывающие изменение скорости распространения акустической волны. Частотный диапазон внутренних волн простирается от инерциальных и приливных частот, равных одному периоду в день, до частоты Вяйсяля, обычно имеющей величину порядка нескольких периодов в час. Изложение физических основ возникновения внутренних волн в океане можно найти в ряде работ; однако в целом влияние внутренних волн сводится к возбуждению флуктуаций тональных сигналов
(кликните для просмотра скана)
при распространении их в океане на большие расстояния [34—36]. Так как тональные сигналы представляют особый интерес для пассивных гидролокационных систем, то в последнее время изучению внутренних волн уделялось особое внимание. Создаваемые ими флуктуации обычно имеют частоту порядка десятков миллигерц, так что длительность импульсных характеристик моделирующих фильтров составляет сотни секунд. На более высоких частотах приходится учитывать влияние турбулентности и движения водной поверхности на размытие спектра сигнала.
По-прежнему предметом активных исследований остается пространственная когерентность акустических сигналов. Обычно значения расстояния когерентности (для случая плоской акустической волны) составляют 10—100 длин волн для разнесения в горизонтальном направлении и менее 10 длин волн для разнесения в вертикальном направлении [37]. С учетом слоистости океана наличие этой анизотропии представляется вполне нормальным явлением. Степень пространственной когерентности оказывает существенное влияние на характеристики системы обработки сигналов антенной решетки гидролокатора. Уменьшение корреляции плоской акустической волны вдоль раскрыва антенной решетки приводит к ограничению предельно достижимого разрешения независимо от размера решетки; помимо этого, приходится использовать новые, нетрадиционные алгоритмы обработки сигналов, отличные от прямых алгоритмов синтеза диаграммы направленности.
