Повышение эффективности обнаружения и определения координат крабовых скоплений на основе использования гидроакустических средств шумопеленгования

• Автор: Красников, Игорь Викторович
• Шифр специальности: 05.11.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Петропавловск-Камчатский
• Количество страниц: 184 с. : ил.

Перечень сокращений и условных обозначений
1. Анализ существующих методов поиска и оценки промысловых запасов камчатского краба
1.1 Подводные методы, обеспечивающие визуализацию
объекта исследования
1.2 Гидроакустические методы
1.3 Поиск промысловых скоплений камчатского краба традиционными методами
1.4 Оценка промысловых запасов камчатского краба
Выводы по главе
2. Скопление крабов как источник шумоизлучения.
Мешающие звуковые поля
2.1 Характеристика шумового поля камчатского краба
2.1.1 Анализ ранее полученных характеристик шумового
поля" камчатского краба
2.1.2 Результаты экспериментальных исследований
автора
2.1.3 Сравнение результатов, выполненных автором экспериментов, с известными данными
2.1.4 Модель шумового поля крабовой популяции и крабовых ловушек, заполненных крабом
2.2 Помехи работе шумопеленгатора-крабоискателя
в районе промысла
Выводы по главе
3. Принципы построения и выбор основных
параметров шумопеленгатора-крабоискателя
3.1 Способ обнаружения промысловых скоплений камчатского краба и крабовых ловушек по их шумовому полю в реальном времени
3.2 Обоснование и выбор основных параметров шумопеленгатора-крабоискателя
3.2.1 Рабочая полоса частот
3.2.2 Сектор обзора и угловая избирательность
3.2.3 Характеристика направленности антенны
3.2.4 Выбор размеров приемной антенны и числа чувствительных элементов

3.3 Помехоустойчивость шумопеленгатора-крабоискателя
3.3.1. Коэффициент концентрации антенны
3.3.2. Интервал осреднения
3.3.3. Порог обнаружения полезного сигнала
3.4 Структурная схема шумопеленгатора-крабоискателя
3.4.1 Состав и взаимодействие блоков шумопеленгатора-крабоискателя
3.4.2 Цифровая реализация этапа пространственно-временной обработки
Выводы по главе
4. Математическое моделирование крабопоисковой системы
и анализ результатов численных экспериментов
4.1 Описание математической модели
4.1.1 Объект промысла
4.1.2 Средство поиска
4.1.3 Морская среда
4.2 Содержание математического моделирования
4.3 Содержание и результаты численных экспериментов
4.4 Сравнительная характеристика акустического способа определения численности краба и метода траловых съемок
4.5 Методика применения шумопеленгатора
для обнаружения и оценки запасов камчатского краба
4.5.1 Способы обнаружения и учета промысловых запасов камчатского краба
4.5.2 Калибровка системы
4.5.3 Способы отображения информации
4.5.4 Методика обнаружения немаркированных орудий лова 132 Выводы по главе
Заключение
Литература
Приложения
Приложение А. Характеристика объекта промысла
Приложение Б. Результаты натурных (полунатурных)
экспериментов по изучению шумового поля крабов
Приложение В. Спектры шумов камчатского краба
Приложение Г. Результаты расчетов
Приложение Д. Компьютерная программа «Крабопоисковая
система»
Приложение Е. Патент на изобретение
Приложение Ж. Диплом III Московского Международного салона
инноваций и инвестиций
Приложение К. Диплом 2-й Международной рыбопромышленной выставки «Рыбные ресурсы -2003»

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
АР - антенная решетка АЦП - аналого-цифровой преобразователь БПФ - быстрое преобразование Фурье ДП - диаметральная плоскость судна КК - коэффициент концентрации МБО - морские биологические объекты ОДУ - объем допустимых уловов РГАБ (РГБ) - радиоакустический буй РШП — рыбошумопеленгатор СКО - среднеквадратическое отклонение СКП - среднеквадратическая погрешность ШПК - шумопеленгатор-крабоискатель ХН — характеристика направленности
Ап — эталонное значение амплитуды акустического давления шумов одиночного краба;
А,- - амплитуда акустического давления шумов ьго краба;
А, - среднее значение амплитуды акустического давления шумов Нго краба; а - раскрытие трала;
О - расстояние между ловушками в крабовом «порядке»;
А - расстояние между гидрофонами;
Дf - рабочая полоса частот;
й/ — ширина поисковой полосы для Цой ХН веера ШПК;
#э - глубина под приемной антенной, измеренная эхолотом;
Ншпк- ширина поисковой полосы ШПК;
К - курс судна;
Кп - коэффициент пересчета;
К,5 - отношение сигнал / помеха на входе индикатора;
/ — длина обследуемой полосы веера ХН ШПК;
Ь - длина линейной дискретной антенны;
Ъщпк- длина обследуемой полосы ШПК;
М - количество элементов АР;
Мп - СКП знания координат места постановки крабового «порядка»;
Меч ~ СКП знания счислимых координат судна; п - количество гидрофонов;
ЛЦ - размер выборки для статистических расчетов;
И(Ь) - фактическое количество особей краба в обследуемой полосе ШПК; N'(1) - количество особей краба в обследуемой полосе ШПК, по результатам численной оценки, полученной акустическим способом;

Уровень шумоизлучения З-10'2Па/^Гц принят как эталонный уровень шумоизлучения промыслового самца. Специальных экспериментов по анализу уровня шумоизлучения групп, различных по половому и размерному признаку, не проводилось. Однако в ряде экспериментов наблюдалась зависимость интенсивности шумоизлучения крабового скопления от его размерного и полового состава, которую можно описать формулой:
Л = ^Л2 +Х2(0.8Л)2 + Х,(0.6А0)2, (2.4)
где А - уровень шумоизлучения крабового скопления;
А о — уровень шумоизлучения промыслового самца;
X/ — количество промысловых самцов в скоплении;
Х2 - количество самок в скоплении;
Хз— количество непромысловых самцов в скоплении.
В результате проведенного эксперимента и обобщения ранее полученных данных было установлено, что шумоизлучение крабовых скоплений сосредоточено в основном в диапазоне частот от 100 до 9 ООО Гц. Спектры шумоизлучения весьма разнообразны, но в среднем спадающие в область высоких частот по законам ориентировочно от 3 до 10 дБ на октаву. Интенсивность шумоизлучения достаточно высокая. При проведении экспериментальных исследований уровни шумоизлучения крабовых скоплений, удаленных от измерительного гидрофона на десятки метров, в указанной полосе частот превышали уровень шумов окружающей среды на 10 дБ и более. Наибольшая интенсивность излучения приходится на нижнюю часть спектра излучения, что совпадает с результатами ранее проведенной серии экспериментов. В верхней части спектра шумов камчатского краба уровни также были достаточно высоки и превышали уровни помех на 5-7 дБ.
Натурные эксперименты показали, что с высокой степенью вероятности в районе промысловых скоплений камчатского краба практически постоянно имеют место сигналы типа «СКРЕЖЕТАНИЕ», «ХРУСТ РАСКАЛЫВАНИЯ ОРЕХА», «ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ТРЕСК» и «ПОТРЕСКИВАНИЕ».