INTERFERENCE IMMUNITY OF DIRECTION FINDING OF BROADBAND SOURCES WITH SCALAR AND VECTOR-SCALAR ANTENNAS

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A comparison has been made of the noise immunity of local source direction finding algorithms with linear scalar and vector-scalar antennas using different methods of processing signals from pressure receivers and oscillatory velocity receivers. Calculations were carried out for equidistant antennas with equal apertures and equal inter-element distances. It has been calculated and experimentally shown that vector-scalar antennas have a significantly smaller lateral field than scalar antennas, and the additional maximum, which is formed only at “oblique” reception angles, is 3–5 times smaller than the “mirror” lobe of scalar antennas. Good agreement between the experimental and calculated spatial spectra was established for all directions towards the source. A computational and experimental justification for the use of vector-scalar antennas for unambiguous direction finding of a noise source, including at oblique angles of incidence of the wave front, both “on the foot” and in the antenna towing mode, is presented. It is shown that receiving signals using vector-scalar antennas ensures separation of signals “on the left and right sides” and separation of sources located “in the front and rear hemisphere”.

About the authors

G. M Glebova

LLC “Acoustic Calibration Systems” (“ASK-PRO”)

Moscow, Russia

G. N Kuznetsov

Institute of General Physics named after A.M. Prokhorov RAS

Email: skbmortex@mail.ru
Moscow, Russia

References

  1. Гордиенко В.А. Векторно-фазовые методы в акустике. М.: Физматлит, 2007. 480 с.
  2. Гордиенко В.А., Гордиенко Е.Л., Краснописцев Н.В., Некрасов В.Н. О помехоустойчивости приемника, регистрирующего поток акустической мощности // Акуст. журн. 2008. Т. 54. № 5. С. 774–785.
  3. D’Spain G.L., Luby J.C., Wilson G.R,. Gramann R.A. Vector sensors and vector sensor line arrays: Comments on optimal array gain and detection // J. Acoust. Soc. Am. 2006. V. 120. № 1. P. 171–185.
  4. Глебова Г.М., Шимко О.Е. Анализ разрешающей способности одиночного векторно-скалярного гидроакустического модуля // Гидроакустика. 2013. Вып. 17(1). С. 37–45.
  5. Jing W.Q., Comesaña D.F., Cabo D.P. Sound source localisation using a single acoustic vector sensor // Inter Noise 2014, Melbourne. https://doi.org/10.13140/2.1.1020.8961
  6. Михайлов С.Г. Пеленгование векторно-скалярным приемником в поле анизотропной помехи // Акуст. журн. 2020. Т. 66. № 2. С. 170–180.
  7. Селезнев И.А., Глебова Г.М., Жбанков Г.А., Мальцев А.М., Харахашьян А.М. Вероятностные характеристики обнаружения сигналов одиночным векторно-скалярным модулем // Подводные исследования и робототехника. 2016. № 2 (22). С. 44–49.
  8. Glebova G.M., Kuznetsov G.N. Estimating parameters of signal sources and characteristics of noise field by using spatially separated vector-scalar modules // The Formation of Acoustical Fields in Oceanic Waveguides, Reconstruction of Inhomogeneities in Shallow Water, Nizhny Novgorod: Inst. Appl. Phys., 1998. V. 1. P. 109.
  9. Glebova G.M., Kuznetsov G.N. Noise immunity of various receiving antenna arrays in shallow sea // Physics of Vibration. 2001. V. 9. № 2. P. 115-123.
  10. Hawkes M., Nehorai A. Acoustic vector-sensor beamforming and Capon direction estimation // IEEE Transactions on Signal Processing. 1998. V. 46. № 9. P. 2291–2304.
  11. Wong K.T., Zoltowski M.D. Root-MUSIC-based azimuth-elevation angle-of-arrival estimation with uniformly spaced but arbitrarily oriented velocity hydrophones // IEEE Transactions on Signal Processing. 1999. V. 47. № 12. P. 3250–3260.
  12. Аверьянов А.В., Глебова Г.М., Кузнецов Г.Н. Экспериментальное исследование характеристик направленности векторно-скалярной антенны // Акуст. журн. 2011. Т. 57. № 5. С. 681–694.
  13. Белова Н.И., Кузнецов Г.Н. Сравнение однонаправленного приема сигналов в волноводе с использованием линейных векторно-скалярных и комбинированных антенн // Акуст. журн. 2013. Т. 59. № 2. С. 255–267.
  14. Белова Н.И., Кузнецов Г.Н. Пеленгование широкополосных источников в мелком море с использованием результатов оценки координат скалярной антенны и ориентации векторно-скалярных приемников // Гидроакустика. 2015. Вып. 22(2). С. 32–42.
  15. Кузнецов Г.Н., Курчанов А.Ф. Пеленгование широкополосных сигналов векторно-скалярными модулями с подавлением помех от локальных целей // Гидроакустика. 2016. Вып. 25(1). С. 49–61.
  16. Глебова Г.М., Кузнецов Г.Н., Шимко О.Е. Векторно-скалярные шумовые поля, образованные взволнованной морской поверхностью // Акуст. журн. 2013. Т. 59. № 4. С. 508–519.
  17. Глебова Г.М., Жбанков Г.А., Кузнецов Г.Н. Экспериментальная оценка направленности излучения движущегося надводного судна в мелком море // Акуст. журн. 2022. Т. 68. № 1. С. 57–67.
  18. Селезнев И.А., Глебова Г.М., Жбанков Г.А., Харахашьян А.М. Характеристики векторно-скалярной приемной бортовой системы // Подводные исследования и робототехника. 2017. № 2 (24). С. 52–59.
  19. Селезнев И.А., Глебова Г.М., Жбанков Г.А., Харахашьян А.М. Экспериментальное исследование характеристик векторно-скалярного поля структурной помехи // Подводные исследования и робототехника. 2019. № 1 (27). С. 55–61.
  20. Кузнецов Г.Н. Акустическая калибровка районов установки или буксировки протяженных антенн гидроакустических комплексов // Труды ХIV Всероссийской конференции “Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики”. СПб.: ЛЕМА, 2018. С. 350–353.
  21. Гринюк А.В., Кравченко В.Н., Лазарев В.А., Малеханов А.И., Петухов Ю.В., Романова В.И., Хилько А.И. Реконструкция параметров осадочных слоев морского дна мелкого моря с использованием широкополосных сейсмоакустических источников моря // Акуст. журн. 2013. Т. 59. № 3. С. 354–362.
  22. Калинина В.И., Малеханов А.И., Мерклин Л.Р., Таланов В.И., Хилько А.И. Когерентные методы сейсмоакустического зондирования морского дна // Технология сейсморазведки. 2015. № 4. С. 81–88.
  23. Гайнанов В.Г. Сейсморазведка. Учебное пособие. М.: МГУ, 2006. 149 с.
  24. Дзюба В.П. Скалярно-векторные методы в теоретической акустике. Дальнаука, 2006. 194 с.
  25. Wind J., Tijs E., Yntenna D. Acoustic vector sensors for aeroacoustics. CEAS, 2009.
  26. Ван Трис Г. Теория обнаружения, оценок и модуляции. Т. 1. М.: Советское радио, 1972. 744 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).