ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2024. №8

УДК: 537.876.23

Анализ возможности согласованной со средой

локализации источника излучения в условиях

дифракции и множественного переотражения

М.С. Лытаев

Санкт-Петербургский Федеральный исследовательский центр РАН

199178, Санкт-Петербург, 14 линия, дом 39

Статья поступила в редакцию 20 мая 2024 г.

Аннотация. Рассматривается задача определения расстояния до источника монохроматического излучения и его высоты в двумерном пространстве по данным измерений комплексной амплитуды сигнала. Пространство содержит произвольно расположенные тонкие вертикальные препятствия, что приводит к эффектам дифракции и множественного переотражения. Задача сформулирована при помощи метода сопряженных уравнений. Проанализированы две наиболее часто используемые разновидности метода согласованной со средой обработки: метод Бартлета и метод Кейпона. Проведены численные эксперименты для различных расположений препятствий и приёмников. Проанализирована устойчивость по отношению к расположению препятствий. Показано, что указанные методы можно успешно использовать для локализации источников излучения в условиях множественного переотражения при условии прямой видимости.

Ключевые слова: обратная задача, локализация источника, согласованная обработка, некорректная задача.

Финансирование: Исследование выполнено за счет гранта РНФ № 23-71-01069.

Автор для переписки: Лытаев Михаил Сергеевич, mlytaev@yandex.ru

Литература

1. Colton D. L., Kress R., Kress R. Inverse acoustic and electromagnetic scattering theory. – Berlin : Springer, 1998.

2. Тихонов А.Н. и др. Численные методы решения некорректных задач. – М.: Наука, 1990.

3. Baggeroer A. B., Kuperman W. A., Mikhalevsky P. N. An overview of matched field methods in ocean acoustics // IEEE Journal of Oceanic Engineering. – 1993. – Т. 18. – №. 4. – С. 401-424.

4. Сазонтов А. Г., Малеханов А. И. Согласованная пространственная обработка сигналов в подводных звуковых каналах (обзор) // Акустический журнал. – 2015. – Т. 61. – №. 2. – С. 233-233.

5. Машошин А. И. Практические задачи гидроакустики, решаемые с использованием алгоритмов обработки сигналов, согласованных со средой их распространения (обзор) // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. – 2017. – Т. 10. – №. 1. – С. 37-48.

6. Collins M. D. и др. The multivalued Bartlett processor and source tracking // The Journal of the Acoustical Society of America. – 1995. – Т. 97. – №. 1. – С. 235-241.

7. Collins M. D., Fialkowski L. T., Lingevitch J. F. Localizing submerged acoustic sources under adverse conditions // Journal of Theoretical and Computational Acoustics. – 2022. – Т. 30. – №. 01.

8. Zala C. A., Ozard J. M. Matched‐field processing for a moving source // The Journal of the Acoustical Society of America. – 1992. – Т. 92. – №. 1. – С. 403-417.

9. Walter F. и др. Distributed acoustic sensing of microseismic sources and wave propagation in glaciated terrain // Nature communications. – 2020. – Т. 11. – №. 1.

10. Schippkus S., Hadziioannou C. Matched field processing accounting for complex Earth structure: method and review // Geophysical Journal International. – 2022. – Т. 231. – №. 2. – С. 1268-1282.

11. Gingras D. F. и др. Electromagnetic matched field processing for source localization // 1997 IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing. – IEEE, 1997. – Т. 1. – С. 479-482.

12. Deygout J. Multiple knife-edge diffraction of microwaves // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. – 1966. – Т. 14. – №. 4. – С. 480-489.

13. Vavilov S. A., Lytaev M. S. Modeling equation for multiple knife-edge diffraction // IEEE transactions on antennas and propagation. – 2019. – Т. 68. – №. 5. – С. 3869-3877.

14. Марчук Г.И. Сопряженные уравнения и анализ сложных систем. – М.: Наука, 1992.

15. Марчук Г.И. Математическое моделирование в проблеме окружающей среды. – М.: Наука, 1982.

16. Mantzel W., Romberg J., Sabra K. Compressive matched-field processing // The Journal of the Acoustical Society of America. – 2012. – Т. 132. – №. 1. – С. 90-102.

17. Jensen F. B. и др. Computational ocean acoustics. – New York: Springer, 2014.

18. Вавилов С.А., Лытаев М.С. Модельное уравнение рассеяния электромагнитных волн на тонких диэлектриках // Записки научных семинаров ПОМИ. – 2017. – Т. 461. – С. 95-106.

19. Вавилов С.А., Лытаев М.С. О рассеянии электромагнитных волн на массиве из тонких диэлектриков // Записки научных семинаров ПОМИ. – 2018. – Т. 471.– С. 86-98.

20. Apaydin G. и др. A novel two-way finite-element parabolic equation groundwave propagation tool: Tests with canonical structures and calibration // IEEE transactions on geoscience and remote sensing. – 2011. – Т. 49. – №. 8. – С. 2887-2899.

21. Ахияров В. В. Вычисление множителя ослабления при обратном рассеянии от земной поверхности методом параболического уравнения // Журнал радиоэлектроники. – 2019. – №. 11.

22. Lytaev M. S. Tropospheric radio wave propagation modeling in Python 3 using PyWaveProp //2023 IEEE 11th Asia-Pacific Conference on Antennas and Propagation (APCAP). – IEEE, 2023.

Для цитирования:

Лытаев М.С. Анализ возможности согласованной со средой локализации источника излучения в условиях дифракции и множественного переотражения. // Журнал радиоэлектроники. – 2024. – № 8. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.8.9