Спектральные особенности гидроакустических сигналов

А. В. Неруш*, Н. А. Тузов, И. Н. Карцан

ФГАОУ ВО «Севастопольский государственный университет», Севастополь, Россия

* e-mail: nerush03@mail.ru

Аннотация

Анализируются спектральные и временно-частотные характеристики гидроакустических сигналов животного и антропогенного происхождения, а также фоновые сигналы с целью их классификации и идентификации для решения задач экологического мониторинга морской среды и разработки эффективных критериев дифференциации сигналов для автоматизированной оценки акустической обстановки в прибрежных и шельфовых зонах. Использованы методы спектрального и временно-частотного анализа, а также сравнительного анализа на основе обзора современной научной литературы. Выделены характерные особенности спектров и спектрограмм для различных групп источников сигналов. Проведена классификация сигналов по типу акустического происхождения, определены ключевые параметры идентификации сигнала в условиях высокой шумовой нагрузки – форма спектров, наличие гармоник, длительность импульсов и специфические временны́е паттерны. Сформирован набор признаков в виде числовых векторов для последующего применения в алгоритмах машинного обучения и системах автоматического распознавания. Разработанный подход может быть интегрирован в системы экологического мониторинга прибрежных акваторий и перспективные навигационные решения.

Ключевые слова

всплеск, гармоника, идентификация сигналов, естественный шум, техногенный шум, импульс, широкополосность, акустический сигнал, спектр

Благодарности

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 24-21-20070, https://rscf.ru/project/24-21-20070/.

Для цитирования

Неруш А. В., Тузов Н. А., Карцан И. Н. Спектральные особенности гидроакустических сигналов // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2025. № 3. С. 128–140. EDN KDFFTZ.

Nerush, A.V., Tuzov, N.A. and Kartsan, I.N. Spectral Features of Hydroacoustic Signals, 2025. Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea, (3), pp. 128–140.

Список литературы

  1. Определение точности измерения дальности между подводными объектами при помощи гидроакустических модемов / А. В. Дикарев [и др.] // Морские интеллектуальные технологии. 2024. № 2-1 (64). С. 145–154. EDN NDBLGS.
  2. Оптимизации гидроакустических информационных систем подводных аппаратов для повышения эффективности подводного поиска / В. Л. Мартынов [и др.] // Морские интеллектуальные технологии. 2023. № 1–1. С. 149–157. EDN YKRZGM. https://doi.org/10.37220/MIT.2023.59.1.019
  3. Метод гидроакустической связи / С. Н. Павликов [и др.] // Морские интеллектуальные технологии. 2022. Т. 1, № 1. С. 208–214. EDN VIVVNO. https://doi.org/10.37220/MIT.2022.55.1.028
  4. Оптимизация алгоритмов обработки аудиосигналов на основе методов дискретного и быстрого преобразования Фурье / А. А. Пономарев [и др.] // Информационно-вычислительные технологии и их приложения : сборник статей XXVIII Международной научно-технической конференции (Пенза, 26–27 августа 2024 года). Пенза : Пензенский государственный аграрный университет, 2024. С. 208–211. EDN MIMWDT.
  5. Бутырский Е. Ю., Васильев В. В., Рахуба В. П. Система взглядов на совершенствование обработки гидроакустических сигналов // Морской сборник. 2021. № 8 (2093). С. 37–45. EDN IZVLCB.
  6. Мятиева Н. А. «Песни» китов как отражение научно-технического прогресса в музыке второй половины ХХ века / Н. А. Мятиева // Актуальные проблемы высшего музыкального образования. 2015. № 4. С. 73–77. EDN VAXPKF.
  7. Различение подводных объектов на основе периодограммного анализа отраженных гидроакустических сигналов / А. С. Тугбаева [и др.] // Химическая физика и мезоскопия. 2022. Т. 24, № 3. С. 388–399. EDN IGMXBA. https://doi.org/10.15350/17270529.2022.3.32
  8. Жариков Д. С., Иванова Е. М. Влияние формы подводной ударной волны на гидродинамические параметры // Двенадцатая Всероссийская конференция молодых ученых и специалистов (с международным участием) «Будущее машиностроения России» (Москва, 24–27 сентября 2019 г.) : сборник докладов. Москва, 24–27 сентября 2019 года. Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2019. С. 699–704. EDN SSFEXH.
  9. Лосев Г. И. Алгоритм траекторно-пространственной фильтрации шумоизлучения подвижных морских шумящих объектов // Альманах современной метрологии. 2022. № 3. С. 83–93. EDN JBXQXV.
  10. Лосев Г. И. Векторно-фазовый алгоритм определения направленности гидроакустического излучения источников шума // Сборник Трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 года. Москва : ГЕОС, 2023. С. 372–378. EDN EWMIYM. https://doi.org/10.34756/GEOS.2023.17.38474
  11. Консон А. Д., Волкова А. А. Модуляция шумового сигнала при качке корабля вследствие флуктуирующей интерференции лучей // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2022. Т. 15, № 4. С. 74–81. EDN MMPOED. https://doi.org/10.59887/fpg/xgkz-naer-b78u
  12. Гриненков А. В., Машошин А. И. Алгоритм определения координат и параметров движения подводного источника шумоизлучения без специального маневрирования наблюдателя // Гироскопия и навигация. 2024. Т. 32, № 2. С. 98–122. EDN MCTSNV.
  13. Критерии выбора средств обнаружения нарушителей в подводной среде в зависимости от особенностей акваторий охраняемых объектов / С. Г. Анюхин [и др.] // Академический вестник войск национальной гвардии Российской Федерации. 2022. № 2. С. 37–42. EDN DNEPVT.
  14. Метод оценки информативности, содержащейся в гидроакустическом сигнале / И. Н. Карцан [и др.] // Современные инновации, системы и технологии. 2024. Т. 4, № 3. С. 501–514. EDN CAFEDE. https://doi.org/10.47813/2782-2818-2024-4-3-0501-0514
  15. Оценка способностей транскрибации в гидроакустическом канале связи / И. Н. Карцан [и др.] // Защита информации. Инсайд. 2024. № 5. С. 62–65. EDN IXYXOO.

Текст статьи

Русскоязычная версия (PDF)

Англоязычная версия (PDF)

Мы используем Яндекс Метрику. Подробнее.