| 12. |
Приоритет Стратегии НТР России |
Повышение уровня связанности территории Российской Федерации путем создания интеллектуальных транспортных, энергетических и телекоммуникационных систем, а также занятия и удержания лидерских позиций в создании международных транспортно-логистических систем, освоении и использовании космического и воздушного пространства, Мирового океана, Арктики и Антарктики |
| 16. |
Аннотация |
В мировой практике для решения задач подводных исследований всё чаще используются малогабаритные АНПА, имеющие низкий уровень шумоизлучения. Это аппараты для научных исследований морской среды в области физики, химии, акустики и экологии океана, а также биоокеанологии широко применяются и для подводных инженерных работ при добыче углеводородного сырья, при прокладке по дну океана магистральных линий связи и т.д.
Одной из актуальных задач акустики неоднородных сред является освещение подводной обстановки, обеспечивающее наблюдение за АНПА. Решение этой задачи требует разработки новых подходов как в плане совершенствования используемых технических средств, так и в плане реализации новых алгоритмов, обладающих высокой помехоустойчивостью и адаптивностью по отношению к отсутствию знаний о передаточной функции подводного канала.
Актуальность решения задач дальней акустической навигации и звукоподводной связи с АНПА обусловлена все более широким промышленным освоением арктического шельфа России, где из-за наличия ледового покрова акустические методы навигации и связи являются безальтернативными при определении местоположения подводного аппарата и в системах передачи информации. Амплитудно-фазовая структура гидроакустического поля в мелком и глубоком море существенно изменяется в зависимости от акустико-гидрологических условий в волноводе, параметров грунта и других условий, влияющих на условия распространения звука. Последнее десятилетие в России и за рубежом выполнен цикл работ, посвященных поиску инвариантных соотношений или характеристик поля, устойчивых к изменению условий распространения. Установлено, что такие характеристики и соотношения существуют, но их свойства исследованы недостаточно. В связи с этим востребованы физически обоснованные методы и алгоритмы обработки многомерной гидроакустической информации, устойчивой к вариации свойств среды. При этом актуальность проблемы заключается в повышении эффективности средств подводного наблюдения при обнаружении и оценке параметров подводных объектов.
Развитие технологии современных функциональных биомеханических материалов на основе композитных полимерных метаструктур вызывает потребность в адекватных методах диагностики и контроля их физических характеристик. Являясь существенно структурно неоднородными средами, такие материалы по своему биомедицинскому назначению представляют собой нестационарные объекты, характеристики которых меняются в широких пределах при определенных внешних условиях. К методам контроля параметров таких материалов в реальных условиях использования предъявляются дополнительные требования неинвазивности. По совокупности предъявляемых требований применение к таким материалам ультразвуковых методов исследования представляется наиболее адекватным подходом. В то же время, рассматриваемые метаструктуры представляют собой атипичные акустические среды по условиям распространения, рассеяния и диссипации ультразвука, в связи с чем разработка и практическое применение методик их характеризации представляет собой актуальную проблему.
Дистанционные оптоакустические методы позволяют измерять характеристики среды в условиях, затрудняющих и исключающих применение альтернативных методов, например, при высоких давлениях температурах, а использование коротких лазерных импульсов с переменной задержкой обеспечивает пространственное разрешение, сравнимое с половиной длины световой волны, то есть порядка сотен нанометров. При этом расширение частотного диапазона используемого электромагнитного излучения в область СВЧ может представить дополнительные возможности. Оптоакустические методы дают также уникальный инструмент для формирования поверхностных и пленочных структур и управления их свойствами.
К целям настоящей программы относятся:
1. Разработка голографического метода определения параметров движения малогабаритных автономных необитаемых подводных аппаратов (АНПА) с помощью одиночных векторно-скалярных приемников (ВСП) и векторно-скалярных антенн (ВСА) при малом входном отношении сигнал/помеха в условиях пространственно-временных неоднородностей океанической среды и априорной необеспеченности гидрофизическими данными.
2. Оценка возможностей дальней акустической навигации и звукоподводной связи с АНПА на Арктическом шельфе в различные сезоны года.
3. Исследования амплитудно-фазовой структуры гидроакустических полей в мелком и глубоком море с целью поиска инвариантных соотношений и обоснования устойчивых к вариаций свойств среды алгоритмов обработки информации. Обработка экспериментальных данных для оптимизации методов обнаружения и оценки координат движущихся источников.
4. Исследование возможности повышения эффективности обнаружения эхо-сигналов на фоне помех в результате использования многолучевой модели волновода и конструктивных особенностей отражателя.
5. Анализ возможности создания распределенной системы подводного наблюдения из поля радиогидроакустических буев (РГБ).
6. Определение акустических характеристик сложных сред и объектов, включая искусственные биомеханические материалы, установление взаимосвязи акустических и механических параметров сред в процессах их естественной и стимулированной модификации, разработка методик и средств ультразвукового контроля динамики структурной модификации.
7. Создание новых математических моделей, управляющих нелинейной эволюцией акустических полей. Анализ явлений в распределенных системах и метаматериалах, обладающих экзотическими нелинейными свойствами, в том числе сингулярными нелинейностями, содержащими особенности. Исследование сильно нелинейных эффектов и сравнение их с аналогами – сильно выраженными эффектами слабой нелинейности.
8. Разработка дистанционных оптоакустических и СВЧ-акустических методов диагностики параметров среды и структур, а также методов управления их характеристиками. |