4.2.3. Методы гидроакустического моделирования

Основой рассматриваемого вида моделирования является аналогия акустических и электромагнитных волновых процессов в изотропных средах [78, 79].

Аналогия не касается поляризационных эффектов. Они характерны для электромагнитных волн и отсутствуют для гидроакустических в силу их продольного характера в толще жидкости. Положительной особенностью гидроакустического моделирования является существенное снижение скорости рас­пространения v акустической волны по сравнению со скоростью электромагнитной в свободном пространстве. Так, в пресной воде v = 1500 м/с  с/210⁵, что резко снижает размеры элементов модели, тракта распростране­ния и антенных систем. Обосновывающее это утверждение условие подобия имеет вид

. (4.2)

В (4.2) в дополнение к (4.1) предусмотрен дополнительный пересчет временных и частотных интервалов в соответствии со скоростями распространения (f - частоты, П - полосы частот).

В результате, полосы частот и частоты гидроакустической модели значительно сокращаются. Последнее существенно, поскольку с увеличением рабочей частоты растет затухание гидроакустических колебаний, превышая (да­же в масштабе) атмосферное затухание электромагнитных. Поскольку все требования (4.2) одновременно невыполнимы, необходим компромисс. Приме­ром компромисса является моделирование локации d гидроакустическом бас­сейне с объемом воды 2х1х0,5 м³ на рабочей частоте f_м = 6,8 МГц при полосе частот П  0,1 МГц (аппаратура генерации и обработки располага­лась вблизи бассейна). Использовались модели антенн с размерами 1 мм и целей с размерами 12...22 см. Модели целей могли совершать поступательное и вращательное движение с помощью электромотора и механической системы передач. Вдоль целей укладывалось 15-..30 элементов разрешения по дальности с размером 7,5 мм. Модели целей были пустотелыми, чтобы имитировать отражение электромагнитных волк от проводящих поверхностей в воздухе. Модели устанавливались на расстоянии около 1 м от антенны. Условие дальней зоны при этом выполнялось с запасом. Отношение же размеров модели цели к моделируемой дальности значительно превышало реальное отношение.

Изменяя зондирующий сигнал и параметры системы обработки: оказалось возможным изучать характеристики вторичного излучения целей, их дальностные, а также дальностно-азимутальные портреты. В последнем случае изменяется система обработки, вводится ДПФ в разрешаемых элементах по дальности. Могли вводиться, кроме того, различные сочетания когерентной и некогерентной обработки и различные варианты адаптации к характеру движения цели, использоваться или не использоваться методы углового сверхразрешения. Примеры использования гидроакустического моделирования приводились на рис. 3.4. Небезынтересно, что в установке использовались радиоимпульсы без внутриимпульсной модуляции длительностью 10 мкс. Вследствие низкой скорости распространения гидроакустических колебаний они обеспечивала разрешающую способность по дальности 7,5 мм, существенно меньшую размеров модели.