Флуктуації частоти доплерівського сигналу

Abstract

Оцінювання флуктуацій частоти заповнення допплерівського сигналу є важливою задачею в ко н-текстівизначення складових вектора швидкості носіягідроакустичнимлагом. Пр оаналізовано математичну модель допплерівського сигналу з точки зору механізму його фор-мування , а також обґрунтовано переважний вплив на його несучу частоту парціального сигналу, якийвідповідає осі характеристики спрямованості антени. Показано, що крім осьового парціального луносигналу з найвищим рівнем, мають місцебокові парціальні луносигнали з відмінними від «осьової» частотами, які разом з осьовим парціальним луносигналом формують остаточний допплерівський луносигнал, що надходить на вхід приймальноготракту допплерівського лага. Наведено результати експериментальних досліджень допплерівських сигналів, які свідчать про низькийрівень флуктуаційдопплерівських зсувів частоти, що створює передумови для високої поте-нційної точності визначення складових вектора швидкості носія. Показано, що флуктуації несуч ої частоти допплерівського сигналу, яка безпосередньо визначається швидкістю носія, є незначними.Наведено результати обробки масивів частот, отриманих під часробот илага з донними сигналами, у вигляді середньоквадратичних значень флуктуацій частоти допплерівського сигналу. Вони показу-ють, що несуч а частота допплерівського луно сигналу достатньо стабільна не тільки у межах луно-сигналу, але йна всьому інтервалі проведених вимірювань. Також подано графічні залежності допп-лерівських зсувів по різних променях янусної характеристики, які дозволяють оцінити результати вимірювань частоти таїї флуктуацій в допплерівському сигналі на якісному рівні. Отримані при цьо-му достатньо низькі похибки вимірювання допплерівських зсувів частоти характеризують високі метрологічні характеристики допплерівських лагів.

Оценка флуктуаций частоты заполнения допплеровского сигнала является важной задачей в контексте оп-ределения составляющих вектора скорости носителя гидроакустическим лагом.Проанализирована математическая модель допплеровского эхосигнала с точки зрения механизма его фор-мирования, а также обосновано преобладающее влияние на его несу щую частоту парциального сигнала, соот-ветствующего оси характеристики направленности антенны. Показано, что кроме осевого парциального эхо-сигнала с высоким уровнем, имеют место боковые парциальные эхосигналы с отличными от «осевой» часто-тами, которые вместе с осевым парциальным эхосигналом формируют окончательный доплеровский эхосигнал, поступающий на вход приемного тракта допплеровского лага.Приведены результаты экспериментальных исследований доплеровских сигналов, свидетельствующие о низ-ком уровне флуктуаций доплеровских сдвигов частоты, что создает предпосылки для высокой потенциальной точности определения составляющих вектора скоростиносителя. Показано, что флуктуации несущей частоты допплеровского эхосигнала, непосредственно определяющейся скоростью носителя, незначительны. Приведены результаты обработки массивов частот, полученных в периодработ ылага с донными сигналами в виде средне-квадратических значений флуктуаций частоты допплеровского сигнала. Они показывают, что несущая частота допплеровского сигнала достаточно стабильна не только в пределах эхосигнала, но и на всем интервале прове-денных измерений. Представлены графические зависимости доплеровских сдвигов по разным лучам янусной ха-рактеристики, которые позволяют оценить результаты измерений частоты и ее флуктуаций в допплеровском сигнале на качественном уровне. Полученные при этом достаточно низкие погрешности измерения доплеровских сдвигов частоты характеризуют высокие метрологические характеристики доплеровских лагов

An estimate of the fluctuations in the frequency of filling the Doppler signal is an important task in the context of deter-mining the components of the velocity vector of a carrier by a hydroacoustic log.The mathematical model of the Doppler echo signal is analyzed from the point of view of the mechanism of its formation.The dominant influence on its carrier frequency of the partial signal corresponding to the axis of the antenna’s radiation pattern is substantiated. It is shown that in addition to the axial partial echo signal with high level, there are side partial ech-oes with different from "axial" frequencies, which, together with the axial partial echo signal, form the final Doppler echo signal arriving at the entrance to the receiver of the Doppler lag.The results of experimental studies of Doppler signals are presented in the paper. They testify to the low level of fluctua-tions of Doppler frequency shifts, which creates prerequisites for a high potential accuracy of determining the components ofthe velocity vector of carrier. It is shown that the fluctuations of the carrier frequency of the Doppler echo signal, which di-rectly determines the carrier velocity, are negligible. The results of the processing of the frequency arrays obtained during the operation of the lag with the bottom signals in the form of the mean square values of the fluctuations of the frequency of the Doppler signal are given. They show that the carrier frequency of the Doppler signal is quite stable not only within the echo, but also over the entire range of measurements. Graphical dependences of Doppler shifts on different rays of a Janus configuration are also presented. They allow us to estimate the results of measurements of frequency and its fluctuations in the Doppler signal at a qualitative level. The rather low errors of the measurement of Doppler frequency shifts, which were obtained at the same time, characterize the high metrological characteristics of the Doppler log