Программно-алгоритмический комплекс для моделирования и проектирования систем дистанционного мониторинга подводных акваторий

Название разработки

Программно-алгоритмический комплекс для моделирования и проектирования систем дистанционного мониторинга подводных акваторий.

Новизна

Разработан новый метод стохастического моделирования распространения звука в случайно-неоднородных подводных волноводах, основанный на численном решении уравнения лучевых траекторий в переменном поле скорости звука, полученного непосредственно из принципа Ферма. Для моделирования стохастичности гидрофизических параметров водной среды используется метод Монте-Карло.

Назначение

Программно-аналитические комплекс предназначен для районирования подводных акваторий по уровню стохастичности поля скорости звука экспериментально-теоретическими методами и выбора оптимальной геометрии и места расположения приёмных и излучающих гидроакустических антенн при проектировании систем дистанционного мониторинга различного назначения.

Описание, характеристики

Основная идея экспериментально-теоретических методов районирования подводных акваторий по уровню неоднородности тонкой структуры - случайной компоненты поля скорости звука заключается в том, что по результатам натурного акустического эксперимента по дальнему распространению определяется режим стохастичности гидрофизических параметров водной среды. Вертикальные распределения акустического поля (ВРАП), полученные в натурном эксперименте, или некоторые характеристики, рассчитанные с использованием экспериментальных ВРАП, сравниваются с расчётной базой данных, для определения соответствия экспериментальных функций ВРАП одному из режимов стохастичности (слабые флуктуации, сильные флуктуации и режим насыщения).

Программа предназначена для моделирования распространения звука в случайно-неоднородных подводных волноводах в лучевом приближении и является частью программно-алгоритмического комплекса для моделирования и проектирования систем дистанционного мониторинга подводных акваторий. Программа является 32-разрядной, работает под управлением операционных систем Windows98/2000/XP, при количестве цветов на экране не менее 256. Все параметры эксперимента (излучатели, приемники, параметры полигона, гидрологии, уровень стохастичности поля скорости звука, рельеф дна, количество экспериментов) задаются через меню в диалоговом режиме.

Управление работой программы осуществляется через главное и контекстные меню. После окончания расчетов результаты сохраняются в текстовых файлах, которые затем используются остальными в сервисных программах обработки численного эксперимента.

В пакет сервисных программ входят: программа расчета зональной структуры акустического поля по вертикальным разрезам, программа расчета углового спектра вышедших из источника лучей, формирующих поле на заданной глубине и дальности, программа расчета спектра углов прихода лучевых траекторий, формирующих поле на заданной глубине и дальности.

Научная и практическая значимость

Метод стохастического моделирования лишен каких-либо ограничений и применим при любых уровнях случайной компоненты поля скорости звука, кроме того, отсутствует необходимость полных знаний о параметрах реального подводного волновода, в котором измерен ВРАП, кроме усредненного вертикального профиля скорости звука по всей длине волновода.

На основании концепции оперативной океанологии разработаны критерии создания судовых программно-алгоритмических комплексов, основанные на применении систем параллельного и распределенного имитационного моделирования, анализа и визуализации акустических полей в реальных условиях океанической среды, позволяющие выбирать оптимальные проектные решения при создании дистанционных систем мониторинга подводного базирования различного назначения.

Преимущества перед известными аналогами

Аналогов в России нет.

Область(и) применения

Подводная акустика; математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей.

Правовая защита

Свидетельство о регистрации №2013613344 от 02.04.2013 г. «Программа для расчёта зональной структуры акустических полей в стохастических подводных волноводах.

Стадия готовности к практическому использованию

НИР. Разработана пре-альфа (Pre-Alpha) версия программного обеспечения.

Авторы

Стаценко Л.Г., Сальников Б.А., Сальникова Е.Н., Чусов А.А.