ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2026. №6

УДК: 534.6.08

Адаптивный выбор направления зондирования
в акустических системах на основе
сверхразрешающей пеленгации источников помех.
Часть 1.

Н.П. Красненко, И.А. Рыбаков

Институт мониторинга климатических и экологических систем
Сибирского отделения РАН,
634055, Томск, пр. Академический, 10/3

Статья поступила в редакцию 26 мая 2026 г.

Аннотация. В работе рассматривается задача повышения помехозащищённости акустических локаторов (содаров), оснащённых адаптивной антенной решеткой (ААР), за счёт выбора оптимальных направлений зондирования атмосферы в условиях сложной шумовой обстановки. Показано, что в отличие от классических радиолокационных систем, направление зондирования в содаре не является жёстко фиксированным из-за рассеяния сигнала на распределённых атмосферных неоднородностях, что позволяет дополнительно минимизировать мощность принимаемых помех. Предложен адаптивный алгоритм выбора оптимального угла излучения, основанный на анализе пространственной структуры сигнала и локализации источников активных помех. Для повышения точности оценки угловых координат источников использованы методы сверхразрешения – метод Кейпона (минимизации дисперсии) и метод многоканальной классификации MUSIC. Описаны алгоритмы оценки направлений прихода широкополосных акустических помех с разбиением спектра на частотные поддиапазоны и последующим усреднением пространственных спектров. Приведены результаты численного моделирования для шестиэлементной линейной антенной решетки с параметрами, соответствующими реальному акустическому локатору. Моделирование проводилось для двух широкополосных помеховых сигналов (шум авиационного двигателя и акустический шум стаи птиц) при различных отношениях помеха/шум (от 10 до 50 дБ) и угловом разнесении от 3° до 20°. На основе оценённых угловых координат помех осуществляется адаптивная перестройка диаграммы направленности антенной решётки: главный лепесток перемещается в область с минимальным уровнем помех. Полученные результаты могут быть использованы для повышения устойчивости акустических систем обнаружения и мониторинга атмосферы в условиях сложной помеховой обстановки.

Ключевые слова: содар, адаптивная антенная решетка, угловые координаты, помехи, пеленгация.

Финансирование: Работа выполнена в рамках государственного задания ИМКЭС СО РАН и при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ по проекту № FEWM-2023-0014 (ТУСУР).

Автор для переписки: Рыбаков Иван Андреевич, vaniarybakov98@gmail.com

Литература

1. Красненко Н.П. Акустическое зондирование атмосферного пограничного слоя. - Томск: Водолей, 2001. - 278 с.

2. Bradley S. Atmospheric acoustic remote sensing: principles and applications. – CRC press, 2007.

3. Макаренко С. И. Противодействие беспилотным летательным аппаратам. Монография //СПт: Наукоемкие технологии. – 2020.

4. КРАСНЕНКО Н. П., РЫБАКОВ И. А., РАКОВ А. С. АКУСТИЧЕСКОЕ ОБНАРУЖЕНИЕ НИЗКОЛЕТЯЩИХ ДРОНОВ // АКУСТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ. – 2024. – Т. 70. – №. S5. – С. 21. - https://doi.org/10.34756/GEOS.2024.17.38817

5. Crescenti G. H. Degradation of Doppler Sodar Performance Due to Noise //NASA. – 1997. – №. 19980005391.

6. Van T. et al. Detection estimation and modulation theory //Detection, Estimation, and Filtering Theory. – Wiley & Sons, Inc., 2013.

7. Ратынский М. В. Адаптация и сверхразрешение в антенных решетках. – Радио и связь, 2003.

8. Tuncer T. E., Friedlander B. (ed.). Classical and modern direction-of-arrival estimation. – Academic Press, 2009.

9. Гейбриел У. Ф. Спектральный анализ и методы сверхразрешения с использованием адаптивных решеток //ТИИЭР. – 1980. – Т. 68. – №. 6. – С. 19.

10. Верба В.С., Меркулов В.И., Чернов В.С. Методы и алгоритмы углового оценивания со сверхразрешением для авиационных бортовых радиолокационных систем // Успехи современной радиоэлектроники. - 2021. - Т. 75, N 11. - С. 27-42. - https://doi.org/10.18127/j20700784-202111-04

11. Ильчук А. Р. и др. Угловое сверхразрешение в бортовых радиолокационных системах воздушного базирования //Журнал радиоэлектроники. – 2021. – Т. 12. - https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.12.3

12. Abdulkareem A., Alnajjar S. H. Improvement of DOA estimation utilizing super resolution and iterative super resolution MUSIC algorithms //AIP Conference Proceedings. – AIP Publishing LLC, 2025. – Т. 3211. – №. 1. – С. 070010. - https://doi.org/10.1063/5.0257870

13. Малышкин Г. С., Сидельников Г. Б. Оптимальные и адаптивные методы обработки гидроакустических сигналов (обзор) //Акустический журнал. – 2014. – Т. 60. – №. 5. – С. 526-526. - https://doi.org/10.7868/S0320791914050098

14. Малышкин Г. С., Тимофеев В. Н., Туркалова О. И. Разрешение и оценка параметров слабых сигналов при наличии мешающих источников в зоне Френеля с помощью современных адаптивных алгоритмов //Акустический журнал. – 2013. – Т. 59. – №. 4. – С. 520-520. - https://doi.org/10.7868/S0320791913040114

15. Сазонтов А.Г., Смирнов И.П. Локализация источника в случайно-неоднородном канале с использованием многорангового алгоритма Кейпона // Акустический журнал. - 2021. - Т. 67, N 6. - С. 659-667. - https://doi.org/10.31857/S0320791921060101

16. Чистяков В. А. Система мониторинга угловых координат источников радиоизлучения для космических аппаратов спутниковой связи //Труды МАИ. – 2019. – №. 109. – С. 15. - https://doi.org/10.34759/trd-2019-109-15

17. Шмонин О.А., Купцов В.В., Трушков С.Н. [и др.] Применение сверхразрешающего метода MUSIC в фазированных антенных решетках для пеленгации источников случайных сигналов // Радиотехника. - 2024. - Т. 88, N 12. - С. 89-102. - https://doi.org/10.18127/j00338486-202412-08

18. Артюхин И. В. и др. Алгоритм оценки углов прихода сигналов в системе распределенных некогерентных автомобильных радаров //Журнал радиоэлектроники. – 2023. – Т. 4. – С. 1-20. - https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.4.2

19. Xu S., Wang J., Yarovoy A. Super resolution DOA for FMCW automotive radar imaging //2018 IEEE Conference on Antenna Measurements & Applications (CAMA). – IEEE, 2018. – С. 1-4. - https://doi.org/10.1109/CAMA.2018.8530609

20. Capon J. High-resolution frequency-wavenumber spectrum analysis //Proceedings of the IEEE. – 1969. – Т. 57. – №. 8. – С. 1408-1418 - https://doi.org/10.1109/PROC.1969.7278

21. Harris D. B., Kvaerna T. Superresolution with seismic arrays using empirical matched field processing //Geophysical Journal International. – 2010. – Т. 182. – №. 3. – С. 1455-1477. - https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2010.04684.x

22. Шевченко М. Е. и др. Интервальное и точечное пеленгование источников радиоизлучения при широкополосном радиомониторинге //Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. – 2020. – Т. 23. – №. 6. – С. 28-42. - https://doi.org/10.32603/1993-8985-2020-23-6-28-42

23. Давыденко А. С., Попов Е. Н., Цикин И. А. Пеленгация высокодинамичных объектов на основе метода MUSIC при использовании антенных решеток с малым числом элементов //Радиотехника. – 2020. – Т. 84. – №. 12. – С. 5-16. - https://doi.org/10.18127/j00338486-202012(24)-01

24. Литвинов О. С. и др. Сравнение эффективности применения корреляционных методов пеленгации и разрешения источников сигналов //Антенны. – 2020. – №. 5. – С. 32-41. - https://doi.org/10.18127/j03209601-202005-04

25. Мюнье Ж., Делиль Ж. Ю. Пространственный анализ в пассивных локационных системах с помощью адаптивных методов //ТИИЭР. – 1987. – Т. 75. – №. 11. – С. 21.

26. Azimi-Sadjadi M. R., Pezeshki A., Roseveare N. Wideband DOA estimation algorithms for multiple moving sources using unattended acoustic sensors //IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. – 2009. – Т. 44. – №. 4. – С. 1585-1599. - https://doi.org/10.1109/TAES.2008.4667733

27. Манохин Г. О., Гельцер А. А., Рогожников Е. В. Увеличение разрешающей способности радиолокационной системы за счёт параметрических методов обработки сигналов //Вестник СибГУТИ. – 2015. – №. 1 (29). – С. 15-23.

28. Красненко Н.П., Рыбаков И.А., Раков А.С. Реализация электронного управления лучом в акустической антенной решетке // Электронные средства и системы управления: материалы докладов Международной научно-практической конференции. - 2023. - N 1-1. - С. 27-29.

Для цитирования:

Красненко Н.П., Рыбаков И.А. Адаптивный выбор направления зондирования в акустических системах на основе сверхразрешающей пеленгации источников помех. Часть 1. // Журнал радиоэлектроники. – 2026. – №. 6. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2026.6.14